“单细胞生物草履虫对外界刺激反应”

探究“单细胞生物草履虫对外界刺激的反应”

摘要：“单细胞生物草履虫对外界刺激的反应”实验是培养学生动手操作能力的重要方式之一。因为草履虫个体微小，需要借助显微镜才能看得到，所以教师指导学生完成对草履虫的形态结构的观察活动、了解它所具有的生命活动特点，并设计方案、进行探究草履虫对外界刺激的反应的实验及分析，是有利于培养学生接触生物和观察能力的提高。也有利于提高学生对生物的兴趣和生物如何趋利避害及对环境适应性的认识。

关键词：生物实验；草履虫；探究；分析

人类的生产经验和科学知识，是人类长期主动观察、实践、探索、实验的结果。生物课就是一门以实验为基础的学科，实验教学是教学活动的重要组成部分。所以，生物课上引导学生在实验活动中进行主动的观察、探究、讨论、交流，是培养学生实践能力所必须的。《国务院关于基础教育改革与发展的决定》也指出，要“继续重视基础知识、基本技能的教学，并关注情感态度的培养，充分利用各科课程资源，培养学生收集处理信息的能力，开展研究性学习，培养学生提出问题、研究问题、解决问题的能力；鼓励学生合作学习、促进学生之间相互交流、共同发展，促进教学相长！”

初中生物的许多实验是重复前人的探索、推测、验证等认识过程，但对初中学生来说是未知领域，作为教师如何对所做实验进行分析，正是要认真思考的事。通过实验分析，把实验目的、实验原理、实验结果等链接起来，就可看出实验方案的科学性与可行性，从而

培养学生科学探究能力。以下是笔者在实验教学中的作法与体会。

一、实验原理分析，体验知识的发生发展过程

商务印书馆出版的《现代汉语词典》，对“原理”一词的解释是：“带有普遍性的、最基本的、可以作为其他规律的基础的规律；具有普遍意义的道理。”那么，生物实验原理就该是指为检验或验证某种科学理论（即教材中某种基础理论知识）而进行实验操作的基本的、带有普遍规律性的道理。生物实验原理是生物实验的重要组成部分，联系着实验目的和实验步骤，是用科学探究的方法验证某一生物学理论或探究某一生物问题的理论依据。

生物实验设计必须遵循的原则包括科学性原则（增加）、单一变量原则、对照性原则等。本实验的原理是检验草履虫对刺激的反应，观察它对外界刺激的各种反应。我们可以通过实验证明，草履虫对盐的确存有应激反应，并从此推论在盐碱土壤中一般植物几乎不能生存，这是因为当外界溶液浓度大于细胞液浓度使细胞会失水而死亡。那么如何分析这些原则呢？

1、科学性原则分析

科学性原则指“实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定，都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。他具有两个方面的含义：首先必须保证实验的设计不出现科学性错误；其次，实验设计要具有科学思想和科学方法的因素”。本例正是依照“单细胞生物也能对外界环境的变化作出适当反应”这一原

理而设计的。

2、单一变量原则分析

单一变量原则中的变量指实验中由实验者控制的因素或条件。食盐为本次试验的变量，但食盐的多少、浓度等都是影响实验结果的重要因素，量少会出现载玻片中左、右两侧培养液中的草履虫数量不变，实验结果不明显；学生会误得出“食盐对草履虫没影响”的结论。

3、对照性原则分析

对照性原则是指在实验组中，其他实验条件都相同而有某个关键条件（变量）不同，以此增强对条件与结果之间关系的理解。本次实验中加盐的培养液是实验组，没有加盐的培养液是对照组。通过这样分组既增强实验结论的可靠性，也使实验的科学性得到保证。实验原理是进行实验操作的依据。原理不明，导致目的不清，实验的连续性被破坏，这也是学生常出错的原因之一。由此可以看出在实验前有必要对实验原理进行分析，增强学生对学习目的的认知性。

二、实验过程分析，激发学习兴趣

1、发现问题，提出假设

提出“草履虫能够对某种刺激（如光、化学物质等）可能产生哪些反应”等问题。激起学生学习动机，使他们对实验自始至终保持浓厚的兴趣。

作出假设是草履虫能够对某种刺激产生如趋向或避开这种刺激

的反应。

2、选择实验材料、器具

“杂交水稻之父”袁隆平院士，在对水稻的研究中，正因找到了表现杂种优势的水稻植株，使杂交水稻的培育获得成功，为解决粮食短缺问题做出了巨大的贡献。可见选择适合的实验材料是初中生物实验的条件之一。

本次实验的材料是草履虫，草履虫是最原始的单细胞原生动物，在实验中能表现出对各种外界环境的应激反应。草履虫很容易培养，找来新鲜芦苇或稻草，剪成一寸长数段，放在大烧杯中，注入自来水，制成浸泡液，放在有阳光下25℃以上的环境中，可在浸泡液内加入少许熟鸡蛋黄，能促进其生长。

通过对选择生物实验材料的分析，要让学生明白实验对材料的挑选是有严格要求的，须本着科学的态度，不能图一时的方便，否则就无法达到预期的效果。

3、设计实验方案

本实验选择对照比较实验方案。对照比较实验是在两个相似组样中进行，其中一个是已经确定其结果的事物，称之为“对照组”，让其自然发展，实验者对之不加干涉；另一组是未稳中有降的、需要研究的事物，称其为“实验组”。将实验组中的未知因素同对照组的已知因素进行对照比较，通过对实验组的人为干预，以确定该因素的影响作用。对照比较实验在生物学研究中是广泛应用的。本实验选择草履虫为实验材料，以有无食盐为变量，进行对照实

验控制变量。观察指标是草履虫状况，属于探究性实验，本次为双组单变量对照实验，施加变量的为实验组，不施加变量的是对照组。

4、实施实验的步骤：

第一步在载破片上滴两滴草履虫培养液，用牙签在两滴培养液液滴之间划出一条连接通道。

第二步在载玻片上的一侧含草履虫的培养液中（或在左侧培养液中）滴入1～2滴（或少许）食盐液滴。

第三步让学生在显微镜下观察草履虫的运动。用讨论交流的方式说出观察到的现象。

第四步根据实验结果得出相应的结论。

5、分析实验结果，得出实验结论

第一种可能从显微镜看到加盐的培养液中草履虫比原来的少，而没有加盐的培养液中的草履虫比原来多了，即载玻片上加盐的培养液中的草履虫从一侧由通道游向没有加盐的培养液，说明试验成功，学生能分析出正确结论：食盐对草履虫是有影响的，草履虫在逃避过量盐水带来的有害刺激。

第二种可能通过显微镜观察发现载玻片中左、右两侧培养液的草履虫数量不变；这说明食盐水浓度与草履虫体内实验浓度相等，食盐对草履虫没影响，实验没有成功。

第三种可能绝大部分草履虫从一侧游向加盐的培养液，说明食盐含量过低，食盐对草履虫是有利的影响，草履虫有趋向有利刺激。不过最后得出的结论，仍要根据实验的结果得出。因为实验结果