對“觀察蚯蚓的運動”實驗的改進設(shè)計

潘芬

摘要 “觀察蚯蚓的運動”實驗存在實驗選材、實驗方法與實驗效果的不足，對此進行改進：用玻璃燒杯與顯微鏡專用擦鏡紙制作成粗糙與光滑平面，設(shè)置對照組，學(xué)習(xí)控制變量的方法。將觀察實驗轉(zhuǎn)變成定量實驗，學(xué)習(xí)科學(xué)的測量、統(tǒng)計、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論。改進實驗的實驗現(xiàn)象明顯，也培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和生物科學(xué)探究能力。

關(guān)鍵詞 蚯蚓的運動 實驗改進 剛毛

中圖分類號 Q-331

文獻標(biāo)志碼 B

1原實驗的不足

“觀察蚯蚓的運動”實驗是蘇科版七年級下冊“土壤中的生物”一節(jié)的內(nèi)容。教材上要求將蚯蚓放在粗糙的玻璃板和光滑的玻璃板上，觀察其運動表現(xiàn)，使學(xué)生獲得“蚯蚓的剛毛在運動中起支撐和固定作用，蚯蚓是依靠肌肉的收縮和剛毛的協(xié)助進行運動的”這一認知。按照教材提供方法進行實驗后，發(fā)現(xiàn)該實驗存在以下不足：

1實驗選材上的不足。蚯蚓生活在土壤中。但是學(xué)校主要種植樹木，缺少肥沃松軟土壤。因此，學(xué)生在校園中挖掘土壤從中尋找蚯蚓有一定難度。且學(xué)生挖掘到的蚯蚓數(shù)量較少，大小不一，活力不同，開展實驗存在一定困難。實驗時，將蚯蚓放在16開大小的玻璃板上;但觀察時，蚯蚓常常要爬出玻璃板，學(xué)生需要不停調(diào)整蚯蚓的位置，對蚯蚓的運動會產(chǎn)生一定的干擾，同時也會影響觀察的效果。

2實驗方法上的不足。原實驗是觀察實驗，要求學(xué)生觀察說出蚯蚓在光滑和粗糙平面的運動差異，從而推測出剛毛在蚯蚓運動中的作用。這是一個定性實驗，對學(xué)生的要求較低，只需要學(xué)生進行觀察和描述現(xiàn)象，對學(xué)生探究能力的培養(yǎng)是片面的、低層次的。為了發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實驗?zāi)芰Γ處熆梢詫⒃瓕嶒炛匦麻_發(fā)設(shè)計成定量實驗，組織學(xué)生進行觀察、測量、統(tǒng)計、記錄等等活動，鍛練學(xué)生的綜合能力。

3實驗現(xiàn)象上的不足。由于教材中實驗用到的是光滑的和粗糙的玻璃板，在課堂實踐中玻璃板笨重易碎裂，可能會對學(xué)生造成一定的傷害。學(xué)生進行觀察時，只能大致比較蚯蚓在光滑玻璃板上和粗糙玻璃板上運動的情況。如果蚯蚓在2個平面上運動的差異不大，那么學(xué)生只會得到模糊的結(jié)果，無法形成對剛毛在運動中的作用的認知，達不到實驗的目的。另外，在實驗過程中還有許多其他因素的干擾，如每次要用濕棉球擦拭蚯蚓身體，使蚯蚓身體上帶有較多水分，減小了摩擦力，反而使蚯蚓在光滑平面上運動更靈活更快，從而產(chǎn)生與預(yù)測相反的實驗現(xiàn)象。在多次的課堂實踐中，因為以上種種原因，導(dǎo)致該實驗的結(jié)果十分隨機，且與教材的知識點不一致，也容易使學(xué)生產(chǎn)生誤解。2實驗的改進設(shè)計

2.1實驗材料的選擇

由于土壤中挖掘蚯蚓存在種種不足，經(jīng)過比較最終選擇了購買飼養(yǎng)的蚯蚓為實驗原材料。實踐證明飼養(yǎng)的蚯蚓數(shù)量大，體長大小一致，并且個體具備十足的活力，適合作為實驗材料。在實踐中發(fā)現(xiàn)，選擇體長約為5～7cm、直徑約為4～5mm的蚯蚓，實驗效果十分明顯。

3實驗方法的改進

3.1實驗裝置的改進

原實驗中選擇粗糙的和光滑的玻璃板進行觀察實驗，由于受到其他因素的干擾，常常會出現(xiàn)隨機的實驗效果。因此，在筆者多次實踐下，對實驗裝置進行改進，用250mL玻璃燒杯與顯微鏡專用擦鏡紙制作粗糙與光滑平面。

制作方法：選擇1只250mL的潔凈玻璃燒杯，剪取5cm×8cm大小的擦鏡紙。將擦鏡紙貼壁放入燒杯中，距離燒杯底部約1cm。在擦鏡紙上噴少量水，使擦鏡紙緊貼燒杯壁，多余水分倒掉，避免大量積存在燒杯底部。這樣在一只燒杯中就制作成了粗糙的一面與光滑的一面，形成了僅有一個變量的對照組。3.2實驗方法的設(shè)計

學(xué)生利用改進好的實驗裝置，進行分組實驗。實驗操作簡單，效果明顯。具體操作：選擇一條健壯的蚯蚓，放入燒杯底部。將燒杯傾斜一定的角度，使蚯蚓位于光滑一側(cè)的底部（圖1）。靜待蚯蚓安靜，當(dāng)蚯蚓開始向上爬行時開始計時。計時30s，用馬克筆在玻璃板壁上進行標(biāo)記，然后測量蚯蚓向上爬行的距離。測量完成后，轉(zhuǎn)動玻璃杯，使蚯蚓位于粗糙一側(cè)的底部，重復(fù)以上的實驗步驟，觀察、測量與記錄。一組實驗結(jié)束后，可以再次進行重復(fù)實驗，得到多組數(shù)據(jù)。最后，小組成員對最終實驗的數(shù)據(jù)進行匯總，分析、比較，得出實驗結(jié)論。

4實驗改進后的優(yōu)點

4.1設(shè)置對照科學(xué)

原實驗會出現(xiàn)隨機結(jié)果的原因在于對照組設(shè)置時沒有嚴(yán)格控制變量，大大影響了實驗結(jié)果。實驗改進后，使玻璃燒杯中同時存在光滑和粗糙的表面，實驗過程只需一條蚯蚓就能完成。燒杯底部的少量水分能保持蚯蚓體表的濕潤，避免因擦拭蚯蚓體表產(chǎn)生干擾。轉(zhuǎn)動燒杯使蚯蚓從一個平面轉(zhuǎn)向另一個平面，避免轉(zhuǎn)移蚯蚓過程中對蚯蚓產(chǎn)生的驚嚇及傷害。此裝置對蚯蚓而言是一個安靜的半封閉空間，避免蚯蚓在玻璃板上四處爬行產(chǎn)生的干擾。因此改進后的實驗比較嚴(yán)格地遵循對照實驗設(shè)置的單一變量原則，可以使學(xué)生體驗到科學(xué)實驗的方法。

4.2培養(yǎng)實驗?zāi)芰?/p>

實驗轉(zhuǎn)變成定量實驗，需要參與的學(xué)生實事求是地測量、統(tǒng)計、匯總、分析實驗數(shù)據(jù)、表述實驗結(jié)果、用科學(xué)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和生物科學(xué)探究能力。學(xué)生在實驗中體驗了小組合作進行探究的過程，激發(fā)了他們主動參與的積極性，收獲了成功的體驗。

4.3實驗材料簡單

實驗中使用到的玻璃燒杯和擦鏡紙，為實驗室裝備的常用器材，十分容易獲取，制作過程也相當(dāng)簡單，有利于實驗的大規(guī)模開展。改進后的裝置可以反復(fù)利用，清洗也非常方便，可以保持實驗室環(huán)境的干凈衛(wèi)生，降低了實驗的成本。

5實驗反思

實驗改進后取得了明顯的實驗效果。在實驗過程中，學(xué)生可以觀察到蚯蚓在玻璃燒杯光滑一側(cè)向上爬行比較困難，稍向上爬行一段距離就滑落下來，不斷蠕動、伸縮，運動受到較大限制;而在粗糙的一側(cè)，蚯蚓爬行非常順暢，很快向上運動，現(xiàn)象對比十分明顯。學(xué)生參與了科學(xué)探究的完整過程，學(xué)習(xí)了設(shè)計對照實驗控制單一變量的科學(xué)方法，培養(yǎng)了科學(xué)探究能力、發(fā)展了科學(xué)思維。但是在初中生物實驗教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和發(fā)展科學(xué)思維是循序漸進的過程，不是一蹴而就的。教師要盡量將課本實驗貼合教學(xué)實際，進行創(chuàng)新改進，充分發(fā)揮生物實驗的學(xué)科教育功能，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]李沁晏.“觀察蚯蚓的運動”實驗的改進[J].生物學(xué)通報，2017，（8）：52-53.

[2]王娣英.“觀察蚯蚓的運動”實驗的探索和改進[J].生物學(xué)通報，2017，（8）：54-55.

3440500316594