引进“大”生物 巧降实验难度

江东海　罗琦

摘要 采用苹履虫替代酵母菌作为实验材料进行“种群数量的变化”实验探究，通过实验设计的改进，降低实验难度，增强可操作性。

关键词 种群数量变化 实验改进 实验材料 酵母菌 草履虫

中图分类号G633.91 文献标识码B

人教版普通高中《生物·必修3·稳态与环境》教科书中设置了实验“探究种群数量变化”，旨在让学生通过对培养液中酵母菌种群数量连续7d的观察，探究变化规律，进而统计数据，构建数学模型，绘制变化曲线。但笔者在实际教学中发现，该实验过程比较复杂，耗时较长，且学生对血球计数板的计数存在认知上的困难和操作上的困难，若按教材的设想在中学开设难度较大，可行性较差。对该实验的改进一直是众多一线生物教学工作者关注的焦点，也曾有很多人提出各种改进意见，但始终不能解决中学简陋的实验条件和有限的的教学时间的困难。因此，笔者结合本校的实验条件，从实验材料的选取着手，对该实验内容加以修改，具体实验设计如下。

1.实验材料

实验材料选择的恰当与否是实验能否成功的关键。选择酵母菌作为实验材料是导致实验可行性较低的重要原因。虽然酵母菌为生物学上常见生物，繁殖速度较快，但因其体积微小（仅1～5μm），导致统计酵母菌时必须借助显微镜和血球计数板，而学生对血球计数板的认识不清，导致计数常常不准，对最后的结果产生影响。

大草履虫是日常生活中常见的一种原生动物，生活在淡水中，分布广泛，有机质较丰富的池塘、缓流的小沟、小河以及居民区附近的水沟中池沼、小河沟中都可以采集到；体长180-280μm，可直接在解剖显微镜下进行计数统计。

2.实验器皿

（1）解剖镜：因选择的草履虫体积较大，仅利用解剖显微镜即可；解剖显微镜的操作与显微镜相比更为简单，学生更易上手。且解剖镜视场直径大，较长时间进行观察，眼睛不易疲倦，如用显微镜进行观察，学生连续观察1h以上容易出现头晕等症状。

（2）培养皿：草履虫的活动范围较大，选择培养体积较大的容器可降低空间对种群数量的影响。教材中使用试管作为培养器皿，在初期统计时，因要将全部的培养液都要进行统计，所以在每次统计时，都要转移培养液，这对种群数量也存在影响，可能导致结果与真实情况存在差异。而使用培养皿统计草履虫的种群数量变化时，可避免转移培养液对种群数量的影响，即使后期种群数量太大，抽样计数同样方便。

3.实验试剂

探究酵母菌的种群数量的变化实验中，在统计的过程中，因对酵母菌的死体或活体在显微镜下难以区分而导致统计数据偏大，部分学者认为可通过染色的方式加以区分，而笔者在实践过程中发现进行染色有两点不妥，一方面导致实验模糊，造成统计的困难，另一方面染色过程可能造成部分酵母菌的死亡，影响实验结果。

改用草履虫作为实验材料，可直接进行活体统计（活草履虫泳动明显），无需染色，同时避免抽样的部分个体不能放回原培养容器造成的误差。

4.实验步骤

4.1培养液配制

草履虫喜生活在有机质丰富的环境中，可采用稻草培养基培养（取干稻草切成小段，直接浸泡于水中或煮后浸泡，用稻草浸出液作培养液，灭菌待用）。

4.2采集培养

从池塘、护坡等有机质丰富的水体中采集，分离筛选，并扩大培养。

以上步骤教师完成。

4.3分组编亏

将经灭菌的培养皿分成若干组，编号为1、2、3等。因草履虫繁殖周期为24h 5代，较酵母菌少（适宜条件下酵母菌每90 min繁殖一代），加上小组共同统计，统计方便、省时，可增加重复组的数目，降低实验误差。

4.4接种

向每个培养皿中加入10mL培养液，并接种10只草履虫。

4.5统计

将培养皿放人恒温箱中，在适宜条件下培养，每24h统计一次，并记录，直至草履虫死亡。

5.结语

该实验经过改进后，降低了实验的难度，但不妨碍课程标准中关于学生建模能力和实验设计能力的培养，实现了实验内容的软着陆，加上草履虫在人教版必修～开始就出现其图片，现在可通过解剖镜实际观察，更激发了学生学习生物学的兴趣。

研究决定种群数量和分布的生态因素具有重大应用价值，如确定合理利用渔业和野生动植物管理中的收获量等。通过改进，本实验将并不局限于研究种群数量变化和时间的关系，可引入食物浓度、温度等环境因素进行研究，让学生切实体会环境因素对种群动态的影响，加深对种群增长曲线的理解。