“非生物因素对鼠妇分布的影响”实验方案的改进

戚智河 罗伟萍

（广东省广州市从化区城郊中学 广东广州 510925）

1 提出问题

“非生物因素对鼠妇分布的影响”实验是人教版教材生物学7年级上册的一个学生探究实验。实验时通常遇到的问题包括：鼠妇遇强光向土壤里钻或土壤层太厚导致活动性下降； 鼠妇见光太久，适应后对光照反应减弱；温度太低导致鼠妇“抱团”，或者饲养条件不合适，导致身体虚弱；以及用铁盘、塑料盘或纸盒作为实验装置，鼠妇活动范围太大，实验过程耗时多，效果不明显等［1-2］。怎样预防这些不良的人为因素的出现，提高实验效果？

2 实验装置及方法

2.1 实验装置的设计 实验装置由一个长40 cm、宽5 cm、高4 cm 的玻璃槽和一块长55 cm、宽25 cm的黑色遮光布组成。 玻璃槽内放沙土和鼠妇，遮光布用于控制明亮或阴暗的实验环境，实验时向左或向右移动遮光布，可以观察到装置内鼠妇的运动过程和分布情况。 调控玻璃槽内的非生物因素，例如明亮与阴暗、干燥与潮湿、温暖与低温等相对的实验环境，即可探究不同的非生物因素对鼠妇分布的影响。

2.2 实验仪器和设备 玻璃槽3 个，黑色遮光布4 块，150 mL 烧杯2 个，1 500 mL 烧杯1 个，50 mL烧杯6 个，狼毫毛笔、红色油性笔各1 支，药匙2个，电吹风1 个。

2.3 实验材料 鼠妇30～40 只（学生自带，实验室遮光养殖1～2 天），室温（25～35℃）潮湿沙土、干沙土，15～20℃湿毛巾3 条。

2.4 实验方法 用红色油性笔在3 个玻璃槽的中央和左、右两侧的中央画上记号，并编上1、2、3号。 然后按照以下实验方案进行实验：

1）对照实验——自然环境下（阴暗、潮湿和温暖环境）鼠妇的分布。分别在3 个玻璃槽内铺上薄薄一层室温（25～35℃）的潮湿沙土，并在玻璃槽左、右两侧的中央分别放入5 只避光养殖的鼠妇，立刻用黑色遮光布盖上玻璃槽，让鼠妇自由活动2 min，然后向一侧移动遮光布，露出半个玻璃槽3～5 s，统计玻璃槽内两侧鼠妇的数目后，立刻盖上遮光布。 1 min 后，向另一方向移动遮光布，露出另一半的玻璃槽3～5 s 进行观察和记录，使玻璃槽内两侧鼠妇见光机会一致（或小心挑起装置背光一侧的遮光布，观察和记录实验现象）。 重复以上操作5 次，并将实验数据填入表1。

表1 阴暗、潮湿和温暖环境下玻璃槽内两侧鼠妇的数目

现象：玻璃槽内左、右两侧鼠妇的数目_____（接近相等、差距很大），比值为______∶_____（以3 组实验5 次平均值为准）。

结论：在阴暗、潮湿和温暖的环境下，玻璃槽内左、右两侧鼠妇的分布是接近________（均衡，不均衡）的。

2） 探究光照对鼠妇分布的影响。 对照实验结束后，向同侧移动3 个装置的遮光布，露出半个玻璃槽1～2 min，使玻璃槽内出现一明一暗的相对的环境，注意观察和记录实验现象，并统计玻璃槽内明与暗两侧鼠妇的数目。当玻璃槽内明亮一侧的鼠妇大部分或全部爬进阴暗一侧后，反方向移动遮光布进行实验。 每隔2 min 重复上述操作一次，共5次，并将实验数据填入表2。

表2 不同光照下玻璃槽内两侧鼠妇的数目

现象：玻璃槽内明亮一侧的鼠妇______（会、不会）向阴暗一侧爬行，明亮一侧鼠妇的个数比阴暗一侧鼠妇的个数_____（多、少），比值为_____∶______（以3 组实验5 次平均值为准）。

结论：在温暖潮湿的情况下，光_______（会、不一定会、不会）影响鼠妇的分布，鼠妇（怕、不怕）光，喜欢生活在_____（阴暗、明亮）的环境中。

3）探究温度对鼠妇分布的影响。 光照实验结束后，用狼毫毛笔扫一扫3 个玻璃槽内的鼠妇，使它们处于假死状态。 然后用药匙把鼠妇（10 只）平均放到玻璃槽两侧的中央处，用15～20℃湿毛巾包裹玻璃槽的一半，使该侧玻璃槽内温度慢慢地下降而形成具有温度差的实验环境，立刻盖上遮光布。 2 min 后移动遮光布，露出半个玻璃槽3～5 s，注意观察和记录实验现象，统计玻璃槽内两侧鼠妇的数目后，立刻盖上遮光布（或小心挑起装置背光一侧的遮光布，观察和记录实验现象）。 每隔1 min 重复上述操作一次，共5 次，并将实验数据填入表3。

表3 不同温度下玻璃槽内两侧鼠妇的数目

现象： 玻璃槽内温暖一侧鼠妇的数目较低温一侧鼠妇的数目______（多、不变、少），比值为______∶______（以3 组实验5 次平均值为准）。

结论：在阴暗潮湿的环境下，温度_____（会、不一定会、不会）影响鼠妇的分布，鼠妇喜欢生活在________（温暖、低温）的环境中。

4）探究湿度对鼠妇分布的影响。 温度实验结束后，用狼毫毛笔扫一扫3 个玻璃槽内的鼠妇，使它们处于假死状态。 然后用药匙取出鼠妇并平均分配到6 个50 mL 小烧杯中，用遮光布盖上。 取出玻璃槽内低温一侧的湿沙土，用电吹风吹干和升温至室内温度后，换上薄薄一层室温25～35℃的干沙土，使玻璃槽内出现湿度差异的环境。然后分别在干湿两侧的中央各放入5 只鼠妇，盖上遮光布让鼠妇自由活动2 min 后，向一侧移动遮光布，露出半个玻璃槽3～5 s，注意观察和记录实验现象，统计玻璃槽内两侧鼠妇的数目后，立刻盖上遮光布。 1 min 后反方向移动遮光布进行实验，使玻璃槽内两侧鼠妇见光机会一致 （或小心挑起装置背光一侧的遮光布，观察和记录实验现象）。 每隔1 min 重复上述操作一次，共5 次，并将实验数据填入表4。

表4 不同湿度下玻璃槽内两侧鼠妇的数目

现象：玻璃槽内干燥沙土一侧鼠妇的数目较潮湿沙土一侧鼠妇的数目______（多、少、少很多），比值为_____∶_____（以3 组实验5 次平均值为准）。

结论：在温暖和阴暗的环境下，水分（湿度）______（会、不一定会、不会）影响鼠妇的分布，鼠妇喜欢生活在_______（潮湿、干燥）的环境中。

3 实验结果与讨论

在实验结束后，引导学生完成以下内容的填写：通过上述探究可以发现，光、温度和水分等非生物因素____（都会、不全会、不会）影响鼠妇的分布。鼠妇适于生活在_____，_____ 和_____ 的环境中。

与其他学生或小组交流探究过程、 实验现象和结果，看实验现象和结果是否一致，如果不一致，请分析原因。 例如，实验过程中将鼠妇弄伤或鼠妇受到惊吓卷缩起来动了；鼠妇存放太久，缺乏食物、水分或氧气，鼠妇虚弱不活泼了；没有及时盖上遮光布，鼠妇见光太久适应了；光线过强，沙土层太厚，鼠妇钻进沙土中不动了；温度太低鼠妇“抱团”不活动了［2］；还有_____________ 等原因。

4 对实验失误的反思

1）养殖存放鼠妇要保证有充足的食物、遮光、温暖、潮湿和氧气，否则鼠妇虚弱不活泼会影响实验效果。鼠妇是以枯枝落叶为食的，潮湿的吸水纸或厚纸皮是鼠妇理想的食物。 将潮湿的吸水纸或厚纸皮抓成团，放到养殖桶中，然后盖上遮光布。几天后取出纸团，上面就会爬满正在取食纸团的鼠妇，用解剖针挑取鼠妇即可进行实验。

2）实验时装置内的泥土层不能放太厚，铺薄薄一层沙土即可，泥土层太厚鼠妇会钻进泥土中不动影响实验效果。 如果用2 条长20 cm 宽5 cm的滤纸条代替泥土，实验效果更好，滤纸同样可以做到干燥与潮湿、温暖与低温的相对的实验环境，同时，排除了鼠妇钻进泥土中不活动带来的影响。

3）光线过强鼠妇受到刺激会快速乱跑或钻进泥土中影响实验效果。 教室的光源主要来自两侧的门窗或日光灯，上午和下午门窗来光方向有所不同，当光线太强时，放下较强光线一侧的窗帘后，对着背光一侧的窗口做实验即可避免“强光”的情况出现。 此时还可以挑起装置背光一侧的遮光布，观察到实验时鼠妇活动的全过程。当遇到下雨天室内光线太暗时才开日光灯辅助。 玻璃槽四面透光，实验室内自然光足以满足实验的需要，无需增加额外的光源。

4）鼠妇见光太久会适应影响实验效果。 从养殖存放鼠妇到实验的全过程都要用遮光布盖着鼠妇，鼠妇见光的时间并不长，而且，实验时采用交叉移动遮光布的操作方法，使玻璃槽内两侧鼠妇见光机会均等。学生自带的鼠妇，保存时可能存在鼠妇见光太久的情况。预防策略是在实验前2 天，要求学生以小组为单位贴上标签后，将鼠妇集中到实验室统一避光养殖。

5）温度太低鼠妇“抱团”不活动会影响实验效果。 9 月份的南方室内温度高达30℃以上，在玻璃槽两侧的中央各放入5 只鼠妇后，再用15～20℃的湿毛巾包裹着玻璃槽的一半，使玻璃槽内的温度慢慢地下降而产生一高一低的相对环境。由于温度从30℃以上慢慢地下降到15～20℃以上有一个过程，所以鼠妇不会出现被“冷着不动”的情况。

上述实验证明，玻璃槽与遮光布组合成的装置，在缩小鼠妇活动的范围，节约实验时间，便于观察实验现象，有利于人为调控明亮与阴暗、干燥与潮湿、温暖与低温的相对的实验环境，满足多次重复实验和循环使用的需要，减少实验的失误，帮助学生独立完成探究实验中发挥了重要的作用。每一种动物都有着独特的生活习性，例如鼠妇趋暗避光、喜暖怕冷、爱潮厌干避涝，在枯枝落叶多营养丰富的地方才会找到它。 在以动物为对象进行实验时，需根据动物自身的生物特点，结合适当的自制实验装置，优化实验设计，从而达到教学目标，实现课堂效果，促进学生探究能力的发展。