“探究蚂蚁觅食行为”的实验装置设计及操作

王美芹

(江苏省东台市时堰镇后港中学 224213)

“探究蚂蚁觅食行为”实验是苏教版生物学教材八年级上册第十八章“动物的行为”的教学内容。笔者在教学活动中发现学生在完成该实验时，出现不少问题。例如，学生准备的实验器材过于简单导致实验现象不明显；有些学生虽然按照要求完成了实验，但对蚂蚁的觅食行为是否与食物的气味、形状、颜色有关以及与食物距离的远近有关等知识却不能肯定，对探究性实验的学习兴趣也打了折扣。为了解决这些问题，笔者与生物学科技活动小组的学生共同对“探究蚂蚁的觅食行为”的实验装置进行了重新设计与改进，以期为初中生物学实验教学提供参考。

1 蚂蚁觅食行为是否与食物气味有关

1.1 设计思路 探究蚂蚁觅食行为是否与食物的气味有关，需要用不同气味的食物来进行探究实验。例如，只用一大方形盒子来盛放不同气味的食物，食物的气味就会相互混杂，会对实验的结果造成影响。因此，可将不同气味的食物分开放置，各种食物相互隔开、相对封闭，同时又与蚁群连通。实验所用的盒子可采用透明的材质，以便于学生进行观察。实验时，可将不同食物放在离蚁群不远的地方耐心等待。一开始，蚂蚁可能会漫无目的地爬行，当嗅到其喜爱的味道时，它们会爬到食物附近进行觅食。实验过程中，所有的盒子尽量不要移动，以免对蚂蚁的觅食行为产生影响，有利于蚂蚁进行觅食。

1.2 实验材料 透明扁盒，也可用食品包装盒(如透明的月饼盒、一次性餐盒，使用前须去除异味)，共5个，即盒A、B、C、D、E；其中4个大小一样：盒B、C、D、E(11 cm×6 cm×3.5 cm)，另外一个为正方形盒子：盒A(9.5 cm×9.5 cm×3.5 cm)。4根长度一样的玻璃管(也可用透明塑料管)、打孔工具、计时器、胶水、蔗糖、盐、辣椒酱、食用白醋、火腿肠。

1.3 装置制作 用打孔工具在正方形盒A的4个侧面各打一个与玻璃管一样粗细的孔，再在盒B、C、D、E的透明扁盒侧面各打一个孔，用4根小玻璃管，将它们连接起来。连接后盒A在中间，盒B、C、D、E在四周呈十字形。大盒A里装蚁群，拟作蚂蚁的家；盒B、C、D、E构成觅食盒，玻璃管是作为蚁群进入觅食盒的通道。

1.4 装置特点 具体如下：

(1)便于观察 利用透明盒进行实验，观察蚂蚁行为不会受环境等因素影响，易于控制蚂蚁的活动范围，也方便记录。利用该套装置还可以实现将蚂蚁搬进实验室，在课堂上完成分组或演示实验。

(2)操控灵活 该套装置可很好地控制实验变量。每次实验只研究一个变量，其他变量都一致，以保证实验结果的准确性。在每个盒子的中心释放蚁群，用长度相等的玻璃管连接觅食盒B、C、D、E和蚁群释放盒A，尽可能做到食物与蚂蚁的距离相等。觅食盒B、C、D、E均用盒盖盖住，还可以防止食物的气味相互混淆。

(3)节约资源 此实验装置可先后完成对蚂蚁的觅食行为是否与食物的气味、形状和颜色有关3组实验进行探究。实验装置可得到充分利用，既节约资源，也大大增强了实验结果的科学性。

(4)制作简单 该模型制作简单。课前科技活动小组分工合作自制模型，可培养学生善于思考，勤于动手的能力。

(5)取材方便 该实验仪器材料用具大多来源于生活，方便易得，让学生自己动手去准备，有利于学生对实验材料、实验过程等建立初步的认识，激发学生探究的热情。

1.5 实验步骤 ①在盒A中放置适量的干湿适宜的土壤，上面覆盖一些蚁巢土壤；捕捉40只蚂蚁放入A盒中；把4个孔堵住，盖上盒盖，放在暗处。同时注意保持土壤适宜的温度，对蚂蚁进行饥饿处理1～2 d。②在盒B、C、D、E这4个觅食盒内分别放置等量的同种形状(如方块状)的浸泡过糖水、盐水、辣椒水和白醋的火腿肠。③蚂蚁可以通过连通的玻璃管，爬到不同的觅食盒中觅食。从任一只蚂蚁接近食物开始计时，每隔5 min记录一次，共记录6次，统计不同觅食盒内不同气味的火腿肠聚集蚂蚁的数量，将数据填入表1。

表1 探究蚂蚁觅食行为实验记录表

2 蚂蚁觅食行为是否与食物形状有关

探究蚂蚁觅食行为是否与食物的形状有关的实验，与上述探究蚂蚁觅食行为是否与食物的气味有关的设计思路、实验装置和实验步骤大致相同。实验步骤不同的是：①实验材料中的食物(火腿肠)，应准备质量相同的、同种品牌的火腿肠，并切成不同形体(如正方体、长方体、圆柱体和圆锥体)；②在盒B、C、D、E这4个觅食盒内分别放置不同形体的火腿肠。从任何一只蚂蚁接近食物开始计时，每隔5 min记录一次，共记录6次，统计不同觅食盒内不同气味的火腿肠聚集蚂蚁的数量，将数据填入表1。

3 蚂蚁觅食行为是否与食物颜色有关

探究蚂蚁觅食行为是否与食物的颜色有关的实验，也与上述探究蚂蚁觅食行为是否与食物的气味有关的设计思路、实验装置和实验步骤大致相同。实验步骤不同的是：①实验材料中的食物(火腿肠)，应准备质量相同的、同种品牌的火腿肠，并用不带气味的无毒染色剂分别染成红、黄、绿和蓝等颜色；②在盒B、C、D、E这4个觅食盒内分别放置不同颜色的火腿肠。

4 蚂蚁的觅食行为是否与食物距离的远近有关

4.1 设计思路 实验教学过程中，有些学生会提出：蚂蚁的觅食行为是否与食物距离的远近有关？如何进一步探究这个问题呢？经过讨论，大家认为：除蚂蚁与食物的距离这一自变量外，其他条件要基本相同。例如，应选择蚂蚁喜欢的食物作为实验材料，同时食物的大小、形状等要保持一致。

4.2 实验材料 实验装置基本造型与上述3个实验一样，不同之处是盒A用4根长度不同的玻璃管(5 cm、10 cm、15 cm、20 cm)，将盒B、C、D、E呈十字形连接起来。

4.3 实验步骤 ①在盒A中放置适量的干湿适宜的土壤，上面覆盖一些蚁巢土壤；捕捉40只蚂蚁放入A盒中；把4个孔堵住，盖上盒盖，放在暗处。同时注意保持土壤适宜的温度，对蚂蚁进行饥饿处理1～2 d。②在盒B、C、D、E中心位置放置一段火腿肠。③从任意一只蚂蚁接近任意盒内的食物开始计时，每隔5 min记录一次，共6次，最后统计不同觅食盒内聚集的蚂蚁数量，将数据填入表1。该实验装置能直观有效地控制变量，用不同的长度玻璃管，能直接体现蚁群与食物的不同距离，观察起来也较方便，实验获得的数据比较准确。用大小、形状、颜色等一致的火腿肠放置于透明盒的相同位置，体现了控制无关变量的实验要求。此实验装置可让学生在实验室内完成对蚂蚁的觅食行为是否与距离远近有关的探究，减少了环境及人为因素对蚂蚁行为活动的影响，从而使得实验的结果更加准确。