指向生命观念培养的初中生物探究性实验设计——以“不同咖啡因饮料对水蚤心率的影响”为例

（南京市第十三中学锁金分校 江苏南京 210000）

1 实验设计思想

咖啡因是一种黄嘌呤生物碱化合物，是一种中枢神经兴奋剂，能够暂时地驱走睡意并恢复精力，临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏。有咖啡因成分的咖啡、茶、软饮料及能量饮料在市场上十分畅销。初中生正处于生长发育的关键时期，经常饮用含有咖啡因的饮料会影响自身的身体健康。学生通过探究可乐、咖啡、红茶等常见饮料对水蚤心率的影响，有助于培养良好的生活习惯，树立健康的生活意识，形成正确的生命观念。

2 教学分析

2.1 教学目标

①说出含咖啡因的饮料对水蚤心率的影响。

②使用显微镜观察水蚤的形态结构和心脏跳动情况，提高观察能力。

③通过记录数据比较水蚤心率的变化，形成一定的处理数据和分析数据的能力。

④养成良好的生活习惯，形成正确的生命观念。

2.2 知识准备

水蚤是一种小型的甲壳动物，属于节肢动物门、甲壳纲、枝角目，俗称鱼虫。水蚤体小，长约2 mm，浅肉红色，大部分生活在淡水中。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2个动作。水蚤心率每分钟100～350次。水蚤的生殖为单性生殖，所产的卵称“夏卵”，不需受精，可直接发育为成虫。这些成虫多是雌虫，再进行孤雌生殖。

3 实验设计方案

3.1 实验材料

水蚤、载玻片、胶头滴管、吸水纸、显微镜、咖啡、红茶、可乐等。

3.2 实验准备

实验前需培养足量的水蚤，水蚤可在淘宝购买，具体培养方法如下：

（1）用水槽装水，距离水槽口2～3 cm不溢出。

（2）用剪刀将稻草剪成长约5 cm的小段，用线扎成一束，用重物压住稻草，确保可以沉底。

（3）用纱布将豆渣包裹起来，用重物压住，确保沉底。

（4）把水蚤倒入水槽中，并将水槽放到阳光充足的地方。夏天约一周后，即可看到水变绿，里面有大量水蚤。

3.3 实验过程

（1）用滴管吸取一只水蚤放在载玻片中央的清水中，用吸水纸吸取多余的清水（不用盖盖玻片），注意控制水量，避免水蚤到处游动。

（2）使用低倍镜观察水蚤，找到水蚤的心脏，并记录水蚤在清水中10 s内心脏跳动次数（数3次，计算平均值）。

（3）吸取含咖啡因的饮料，滴一滴在载玻片上。1 min后，用吸水纸吸取多余的液体。

（4）使用低倍镜观察水蚤，找到水蚤的心脏，并记录水蚤在饮料中10 s内心脏跳动次数（数3次，计算平均值）。

（5）统计全班的实验数据，分析实验数据，得出结论。

（6）实验后，教师要注意提醒学生把水蚤放回培养液，注重生命教育。

3.4 实验结果

全班分成8个小组，分别探究了红茶、咖啡和可乐3种饮料对水蚤心率的影响。红茶、咖啡和可乐对水蚤心率的影响数据详见表1。8个小组中，除了1个小组的水蚤心率没有发生变化以外，其余7个小组的水蚤在红茶饮料中1min之后心率都表现为加快。

表1 不同咖啡因饮料对水蚤心率的影响

2个小组探究出的数据显示水蚤在咖啡中心率减慢，6个小组探究的数据均显示水蚤在咖啡中1 min后心率加快。统计全班的平均值显示水蚤在咖啡中1 min后心率会加快。

8个小组记录的数据均显示，水蚤在可乐中1 min后心率均减慢。这与红茶和咖啡的结果是截然不同的，可见，不同种类的咖啡因饮料对水蚤心率产生的影响也不尽相同。

咖啡因饮料因种类不同，对水蚤心率的影响也不相同。在1 min内，红茶饮料和咖啡均会使水蚤的心率加快，并且咖啡加快的速度更加明显，而可乐会降低水蚤的心率。从该实验中可以看出，无论是红茶、咖啡还是可乐，都会对水蚤的心率产生影响。