中美生物教材中有关“水蚤”实验的比较

叶春英

摘要 通过对美国高中主流理科教材《生物：生命的动力》和中国苏教版《生物学》八年级下册中有关“水蚤”这一内容进行比较，分析两种教材在内容组织及呈现方式，对中关教材这个实验的特色做出评价。

关键词 生物学教材 水蚤 实验比较

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

1研究背景

水蚤是一类节肢动物，俗称鱼虫。水蚤身体透明，体形微小，主要以单细胞绿藻为食，生活在水草茂密的湖泊、池塘等环境中。水蚤的心脏位于背部中央偏上部位，心脏每跳动一次，包括一次舒张和一次收缩两个动作。水蚤心率每分钟100～350次不等。测定水蚤的心跳有助于了解某些物质如烟草、酒精等对神经系统的影响。苏教版《生物学》八年级下册第十单元“健康地生活”第二十六章“珍爱生命”第一节“远离烟酒的探究”“酒精对水蚤心率的影响”和美国生物教材《科学发现者·生物·生命的动力》（以下简称为美国教材）第十单元“人体生理”第三十六章“神经系统”第三节“药物的作用的实验设计：药物对水蚤心率的影响”都是围绕水蚤展开的。通过教材比较分析，可对教学提供借鉴。

2实验内容的比较分析

2.1实验目的的比较分析

在苏教版教材中，该实验是一个探究实验，实验目的是：探究酒精对水蚤心率的影响，说明酗酒对人体健康的危害。美国教材中是一个实验设计，实验目的是：测定水蚤的心率，比较静息状态下的心率和用药后的心率。后者注重对照实验，比较了静息状态和用药后的差别。

2.2实验器材的比较分析

苏教版教材中所列的实验器材有“显微镜、载玻片、滴管、体积分数为75%的酒精、量筒、计时器等”；美国教材中所列的实验器材有“静置数日的自来水、水蚤、咖啡、茶、可乐、酒精、烟草和感冒药（含有右美沙芬）的稀释液、显微镜、滴管、载玻片”。

通过比较发现，苏教版教材在实验试剂方面由于只考虑到酒精的危害，所以只有酒精，而美国教材考虑到不同药物对水蚤心率的影响，因此有一系列的药物。

2.3实验步骤的比较分析

两种教材的实验步骤对比如下：

苏教版：

（1）使用小网在池塘里捕捞水蚤或花鸟鱼虫市场购买水蚤。在显微镜下观察水蚤的形态结构及其心脏的跳动，并尝试记录其心率。

（2）学生4人一组，提出“酒精对水蚤心率影响”的相关问题，并针对问题作出假设。

（3）讨论并设计利用水蚤为实验材料的实验方案。建议考虑：如何设置对照实验？如何利用体积分数为75%的酒精分别配置体积分数为5%、10%、15%、20%、25%的酒精？

（4）小组之间交流探究方案，在听取其他小组同学的意见后，修订、完善自己小组的探究方案。按照探究方案，进行实验。仔细记录在不同体积分数的酒精中水蚤的心率，注意进行重复实验。

（5）图示本组的实验结果，并向全班汇报。

（6）分析全班的实验结果，写出探究报告。

美国教材：

（1）确定设置对照组。

（2）在每张玻片上，滴加2滴药物稀释液。

（3）在试验完一种药物后，用放了几天的自来水把玻片上的水蚤收集到一个烧杯中。确保每次测试一种药物时都用一只新的水蚤。

（4）实验设计方案必须经教师同意后，才能开始实验。

（5）实验开始时，用滴管把一只水蚤滴到一张玻片上。用低倍镜观察，并找到它的心脏。注意：实验结束后立即用肥皂和清水洗手。

（6）清洁与整理，实验结束后把用过的水蚤收集到烧杯中交给老师。清洁时，对实验材料进行妥善处理。

通过比较发现，苏教版以体积分数为75%的酒精溶液为母液，配置5%、10%、15%、20%、25%等系列濃度的酒精溶液，以研究不同浓度酒精溶液对水蚤心率的影响。美国教材以不同溶液，如咖啡、茶、可乐、酒精、烟草和感冒药（含有右美沙芬）的稀释液进行观察记录并比较，以了解不同药物对水蚤的心率的影响。两个教材的实验设计都能形成对照，探究外界溶液对水蚤心率的影响。美国教材显得更为广泛，但没有具体到浓度；苏教版教材则更为深度和具体。两者可以互相借鉴，相得益彰。

2.4实验讨论的比较分析

苏教版：讨论：结合课前收集的有关酗酒影响人体健康的资料，说明酗酒对人体健康的危害。

美国教材：分析：

①根据实验结果推断，哪些药物是兴奋剂，哪些则是镇静剂？

②检验假设：实验结果是否支持你有关药效的假设？

③得出结论：药物怎样影响水蚤的心率？

④误差分析：将你的数据和其他小组的进行比较，你怎么解释与其他小组实验结果间的差异？如果再做一遍，你将对实验方案进行怎样的改进？

苏教版实验的讨论环节是通过不同浓度的酒精对水蚤的影响来阐明酗酒对人体的危害，所以设置了一系列浓度的酒精溶液。美国教材为了探究哪些药物是兴奋剂哪些是镇静剂，列举一些常规的药物，通过对水蚤心率的影响探究药物的特性。

3结论与启示

3.1注重实验技能的培养

中美教材都注重实验技能的培养：苏教版教材要求学生以小组合作进行探究一系列有浓度梯度的酒精溶液实施实验，用清水对照，并用曲线图表示实验结果，形象直观，培养了学生的处理数据能力。美国教材采用了多种药物进行实验，通过对水蚤心率的影响，来推断兴奋剂和镇静剂有哪些，培养了学生广阔的视角；并通过小组间比较数据发现差异，然后促进学生改进实验方案，注重了学生理性思维的培养。

3.2注重实验安全性的教育

苏教版的教材上没有明确提示注意安全，一般都是教师备课时意识到，在学案或者课件上补充并且在实验过程中加以强调。

美国教材中有多处提醒安全的地方，如严禁饮用本实验中用到的溶液，实验中必须戴手套，用显微镜、载玻片、玻璃器皿时要小心；实验结束后，立即用肥皂和清水洗手；进行清洁时，对实验材料进行妥善处理。特别是美国教材强调佩戴手套、用肥皂和清水清洗双手等实验细节是教师平时容易忽略的，这方面是值得借鉴和学习的。

3.3注重实验数据的处理

苏教版教材在处理数据时，教材上展示了坐标系（已标注好各浓度和心率次数），并且建议学生用描点法绘制曲线图，在处理数据方面进行了详细明确的指导。

美国教材没有提供蓝本，要求学生自己设计一张数据表记录实验数据。但是在误差分析环节，要求小组之间交流结果，找到差异，并改进方案。这对学生的思维训练更为有利，但对实验的开展要求更高。因此，教材中强调了规则意识明确提到：“在试验完一种药物后，用放了几天的自来水把玻片上的水蚤收集到一个烧杯中；实验设计方案必须经老师同意后才能开始实验；实验结束后把用过的水蚤收集到烧杯中交给老师。”

建议教师结合两种教材的优势，既有明确的指导，又有开放性，从而发挥学生的想象力，训练学生的思维，并从中找到平衡点，以对实验教学提供帮助！