摘要 本文先是简单介绍了福寿螺的生物学地位,生活习性,及在中国如何成为外来入侵物种,接着介绍了在有些中学生物实验教学中,如何利用福寿螺作为实验教学的材料,使一些实验更方便效果更好地开展。呼唤教师共同探索并克服生物实验素材不足的不利因素,为中学生物教学做一些理论联系实际的尝试。
关键词 福寿螺;生物实验教学;实验材料
生物学是一门实验科学,不重视观察和实验,就不可能真正学好生物课[1]。因此在教学过程中,用实验教学激发学生对生物知识的兴趣,是教学的一个重要手段。但长期以来农村生物实验教学受实验仪器少、学生多、难以全面动手等矛盾的困扰,使一些实验达不到预期效果,有的实验难以开展。许多农村中学的生物教师努力尝试对教材的部分内容进行再加工,希望以最便捷的方式从生活中获取实验教学素材,提高实验效果。由于学情不同、地域不同、学校条件的差异,教师所选择的实验材料和方法也各不同。本文通过介绍福寿螺及中学生物实验教学中利用福寿螺作为一些实验材料的尝试,希望能与同行探讨中学生物实验材料的利用问题。
1. 关于福寿螺
福寿螺:Pomacea canaliculata,(Golden Apple snail);属于软体动物门、腹足纲、中腹足目、瓶螺科、瓶螺属。中国异名:、苹果螺。原产于南美洲的亚马逊河流域,栖息于溪流、池塘、水田等处。它个体大、食性广、食量大,能刮食藻类,啃食很粗糙的植物,适应性极强。每年3~11月为福寿螺的繁殖季节,夜间雌螺爬到离水面15~40厘米的池壁、木桩、水生植物的茎叶上产卵;卵粒相互粘连成块状,卵圆形,粉红色,卵径2毫米左右。1只雌螺1年经两代共繁殖幼螺32.5万余只,因此繁殖力极强。
由于福寿螺肉质细嫩鲜美,含有丰富的、、多种维生素和矿物质,且含脂量低,所以成为人类餐桌上的佳肴;也是、患者的优质滋补品。它还是一些珍贵水产动物的饲料。1981年,福寿螺作为食用螺被引入中国,后因过量养殖,口味不佳,再加上福寿螺是卷棘口吸虫、广州管圆线虫的中间宿主。食用生的或加热不彻底的福寿螺后即可被感染,要知道管圆线虫能寄生在人的xxxx系统,轻者可引起xx、发热、颈部强硬等症状,严重者可致痴呆,甚至死亡。因此人们开始远离福寿螺,养殖户的利润也逐渐下降。原先养殖的许多福寿螺被遗弃或逃逸扩散到农田和野生环境中。在农田里的福寿螺极喜欢咬食的主干幼茎和有效分蘖,造成水稻严重减产;其锋利的螺壳,容易划伤农民的手脚;另外福寿螺产生大量的粪便,能污染水体,对水生贝类、水生植物构成威胁,可造成一些物种灭绝;所以被列入危害巨大的外来入侵物种之一。
2. 福寿螺在中学生物实验中的利用
农村学校附近有许多河流池塘农田,是福寿螺理想的栖息地。中学一些生物实验教学可以利用福寿螺作为材料来完成。以下介绍一些可以用福寿螺来完成的实验。
2.1 福寿螺在初中探究实验中的利用
人教版新课标(下同)七年级上册“探究人在食物网中的位置”这一实验中,学生通过调查自己的食物来自哪些动植物,根据这些动植物画出食物链、食物网,然后通过所画食物网判断人所在的生态位。如果让学生将自己换成福寿螺并探究它在食物网中的位置,这样能引导学生对所学知识举一反三。学生知道福寿螺,但不知道它的食性。教师引导他们查阅各种资料、网络搜索,了解福寿螺的食性,画出食物网图,从而了解福寿螺在食物网中的位置。这样的探究不但能培养学生查阅资料、上网搜索的能力。也是带领学生进行一次成功的探索。
七年级下册“废电池对生物的影响”这一实验中,废电池中含有多种重金属等有害物质。教材用5号电池破碎,放在1000ml清水中2-3天备用。然后在废电池液与清水中各养小鱼形成对照。这个实验中把小鱼换成福寿螺,情况如下:
实验步骤:在两个水盆上标A和B,然后分别向两个盆内注入250ml同质的水,用2个小网袋各装10只大小相当的福寿螺,绑住袋口放入两个水盆中,并将已经腐烂的5号电池放四分之一到A盆中,第二天观察盆A和B福寿螺的活动情况并记录。
实验现象:A盆中福寿螺全部死亡,B盆中正常生存。
实验结论:废电池释放的有毒物质使福寿螺死亡,从而推断废电池对生物有害。
注意事项:①福寿螺要用小网袋包一下,否则会爬到盆壁。同时要保证每只福寿螺有一定的活动空间。②这个实验{zh0}提前{yt}做,第二天观察。因为小鱼死亡过程明显,福寿螺不明显。
利用福寿螺作实验有四点好处:①经济——福寿螺不用钱买,而小鱼要用钱买。②节约且污染小——养福寿螺用水只需250ml,废电池只要四分之一就够了,形成的液体量少,污染也小。③有利于学生的情感教育——福寿螺是入侵动物而小鱼不是。④实验现象明显——废电池液一组的10只福寿螺全死了,清水一边全活着。
2.2 福寿螺在初中学生实验中的利用
七年级上册“练习使用显微镜”实验中,学生观察玻片上的“上”字,然后进行移动练习,接着教师引导学生做福寿螺斧足切片,福寿螺的螺壳较薄,用镊子柄轻压就裂,容易剥除。让学生观察福寿螺细胞,为下一节练习制作临时装片 “观察人口腔上皮细胞”的实验教学作思想上的准备。 在“观察人口腔上皮细胞”的实验教学后;教师分发福寿螺,让学生制作切片进行观察(提醒学生谨防福寿螺体内的寄生虫感染),这样一方面巩固学生制作临时装片的知识,另一方面可以丰富课堂内容,增强学生对福寿螺的了解。
参照七年级上册“观察人体的基本组织”这一实验是为了认识人体由细胞、组织、器官和系统构成的,有其从小到大的顺序。在人体四大组织的{yj}装片观察完后,再指导学生观察剥去外壳的福寿螺。摆在学生面前的福寿螺也是由许多相似细胞构成组织,由不同组织构成许多器官,再由器官构成系统及个体,这样可以使学生感性地了解细胞构成组织、器官、系统及个体的整体过程,提高教学的有效性。
参照八年级上册“饲养和观察蚯蚓”这一实验,是为了让学生了解生物对环境的适应。这一实验之后,叫学生在课余时间观察福寿螺及其生活环境,有助于学生对这一知识点的理解。
2.3 福寿螺在高中教学大纲要求的实验中的利用
“检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质”这一实验中,用稀释的豆浆或蛋清液作实验材料完成蛋白质的紫色反应实验,接着让学生验证 “福寿螺中含有蛋白质”;具体操作是让剥除外壳的福寿螺在适量水中“洗个澡”,再往“洗澡水”中滴加双缩脲试剂,结果试剂会变紫色,证明福寿螺体内有蛋白质。这一验证实验提高了学生应用知识的能力,也使课堂更精彩!教学效果更好!
再比如“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”和 “影响酶活性的条件”实验中,动物肝脏的研磨液可以用福寿螺的研磨液替代,不但方便经济,还能保证实验材料的新鲜,实验效果更好。福寿螺的研磨液也是一种缓冲溶液,可用于“探究生物体维持pH值稳定的机制”实验。
“DNA的粗提取与鉴定实验”中,鸡血细胞也可以用福寿螺的受精卵替代,因为福寿螺的受精卵中也含有丰富的DNA。利用含有十二烷基磺酸钠( SDS)的洗涤剂可使福寿螺受精卵的细胞膜破裂,使蛋白质变性而与DNA 分离。根据DNA 可与Na离子形成钠盐溶解,DNA不溶解于冰酒精从而提取出含杂质少的DNA,{zh1}用二苯胺试剂鉴定DNA的存在。
利用福寿螺卵进行DNA粗提取实验的步骤和方法[2]
操作步骤 |
方法 |
福寿螺卵提取液的获取 |
先取福寿螺卵块20g ,加2mL 洗涤剂(含有十二烷基磺酸钠SDS)、少量食盐进行充分研磨,再加20mL 水,再稍研磨后用两层纱布过滤,将滤液收集于一次性塑料杯子中。 |
福寿螺细胞DNA的粗提取 |
在滤液中缓慢加入等量95%的冰酒精,用玻璃棒沿单方向轻轻搅拌,缠绕在玻璃棒上的乳白色的丝状物就是DNA复合物。 |
DNA的鉴定
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取2支试管,各加入2mL的0.015mol/L的NaCl溶液,将缠绕在玻璃棒上的DNA丝状物放入其中一试管,待其溶解,另一试管作为对照;分别加入3mL二苯胺试剂于两试管中,用酒精灯沸水浴加热,煮沸10分钟后,观察试管颜色变化,有DNA的试管出现蓝色。 |
实验注意事项
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①卵块以卵壳未变白为宜,可加少量稀盐酸分解卵壳,研磨时应先加洗涤剂和少量的NaCl研磨一会,再加水继续研磨,如先加水会带来研磨不充分。 ②加入洗涤剂研磨要轻缓,柔和,否则会产生大量的泡沫,不利于实验后续操作;加入酒精和用玻璃棒搅拌时,动作要轻缓,以免加剧DNA分子的断裂,导致DNA分子不能形成絮状沉淀。 ③在研磨液中加入少许加酶洗衣粉, 可分解蛋白质,提高提取量。 ④DNA容易被玻璃容器吸附,因此,实验过程中使用一次性塑料杯作为容器,以减少提取过程中DNA的损失。 |
3.利用福寿螺作为农村中学生物实验材料的思考
利用福寿螺作为生物实验材料,还可以用在其它的生物实验教学中,不但取材和应用都很方便,而且提高教学效果,增强学生对生物学知识的兴趣。
凡事都有两面性,福寿螺体内常有寄生虫,要提醒学生讲究卫生,谨防被寄生虫感染。教师也不必因噎废食,只要教育得当,发扬实验材料有利的一面,就能丰富农村中学生物实验的教学方法,为教育多做一点贡献!
大自然中的生物成百万种,“一沙一世界,一花{yt}堂” [3]只要不荒废学生的学业,选择一些生活中常见的素材作为生物教学的材料,不但可以解决教学上的许多难题,而且能引导学生理论联系实际,提高生物科学素养。这也算是授之以“渔”的成功教育!
参考文献
[1]人民教育出版社生物室.全日制普通高级中学教科书生物(必修){dy}册 [M].北京. 人民教育出版社,2003.7(20)
[2]吴圣潘. 利用福寿螺卵进行DNA粗提取实验[J].生物学教学,2008,33(2) :19.
[3][美]乔治·麦克林著.干春松,杨凤岗译.传统与超越.华夏出版社,2000年1月{dy}版