第二卷 生物課教學實驗技術
第6章 生物學教學基本設施的規劃
按照教學計劃及教學大綱的規定,生物學各課程的教學,有了必備的設施,才能保證教學任務的順利完成。
生物學教學的基本設施主要包括生物學實驗室、生物學教師實驗準備室、生物標本模型與掛圖室、生物學電化教室以及生物園和生物角等。再就是應有必備的儀器、藥品、標本、模型、掛圖等,這些也都是開展生物學教學必不可少的重要設施。這裏主要討論""四室一園""的規劃建設問題,餘者將在以後的有關節段中分別介紹。
一、生物學實驗室的規劃
生物學實驗室是生物學教學中最重要的教學設施之一。隨著教學思想的變化、教學改革的發展,在發展學生智力,培養學生能力方麵,生物學實驗室具有任何教學手段所不能替代的重要作用。因此,學校應克服一切因難建立、建全、建好實驗室。
1設計要求
(1)通風幹燥。樓房不宜選擇1層,平房則應建在較高的位置。
(2)采光條件好。生物學實驗需要經常使用顯微鏡,充分利用自然光源是重要的條件。一般要求透光麵積與實驗室總麵積的比例要達到1∶4或1∶6,光線以從學生左側射入為佳。為了使光度適宜,應盡可能配掛白色、淡藍色或淡綠色窗簾,最好是黑紅雙層布簾,便於隨時放映幻燈、投影、電影、電視、錄像等。
(3)大小適宜。實驗室的大小,可根據每次參加實驗課的人數來決定,一般不得小於60~80平方米,麵積太小難以活動,不便於教師對學生指導。如果實驗室內要進行必要的植物栽培和動物飼養,麵積要適當增加。
(4)應有水池及輸水管道。在實驗室適當的位置,應設有水池。上水道有自來水或其他水源的清水,下水道應不汙染環境。不少農村中學往往忽視這一點。
(5)人工光源充足。實驗室應安裝一定數量的日光燈,以便在陰雨天氣下,保證實驗正常進行。
實驗室內,還應備有放映用的電源插座。
(6)黑板及放映銀幕。在實驗室的一端牆壁,應有大小適宜的黑板,黑板的兩側還應安排兩片相同大小尺寸的輕質銀幕或屏幕,可在放映時合攏在黑板上。銀幕也有采用懸掛式的。
2基本設備
(1)演示台。是教師做示範實驗用的台子,並兼作講桌。演示台應安裝在高約20厘米的水泥台上,以便使學生能看清教師的演示。演示台下麵應設有抽屜和隔板,可以放置各種演示儀器和教具。通常演示台有長方形和半圓形兩種。有的演示台的長度可以大體上與黑板長度相近,寬約80厘米左右。在向學生的一麵,可以設計上下兩排顯微鏡櫃,每格放一架顯微鏡,並予以編號,學生實驗時可以按號借用。
如果實驗室麵積較大,可設半圓形演示台,並安置在有台階的水泥講台上,台階2~3層,外高內低,便於當教師演示時,學生就近圍繞觀察,大家互不遮擋。
演示台距黑板一米遠為宜,上麵可以安裝電源插座,可作為演示顯微鏡的人工光源、投影儀電源、擴音器電源等等。
(2)實驗台。種類很多,可因條件而異。可用普通長方台,沒有櫥櫃和抽屜,每台可圍坐4~6人,適用於經常進行分組實驗的學校。最好是有抽屜的長方台,供學生放書包、文具等物。
有條件兩人一組或一人單獨實驗的學校,一般采用兩屜桌,樣式有多種,如在普通兩屜桌前麵加上擋板,桌麵用塑料貼麵。桌上安置固定的日光台燈,或臨時采用小型日光燈或白熾燈。還可在兩個座位之間即兩個抽屜之間作一個顯微鏡櫃,其內放置一架顯微鏡,供學生隨時取用。同時,桌前麵擋板上,加一木板,兼放物品和作為日光燈遮光之用。日光燈、開關、插座均安裝在前擋板上,使用起來比較方便。有的采用大型實驗台,規格一般長約2.3~2.5米,寬約83~85厘米,可供6~8人圍坐。中央沿桌的長軸設置藥品架,架的下麵兩側裝40瓦日光燈,實驗台可按分組放置,也可將台子連接起來,順實驗室前後走向列成兩行。學生聽講時,麵向黑板。這種實驗台穩定性好,桌麵大,便於操作,但容納的人數少。
實驗室內也可設置梯形長桌(台),主要安放在窗口。這種實驗桌(台)因為兩邊有斜度,學生不論坐在哪個位置上,都能得到從窗口透來的光線。
為防腐蝕,實驗台除了可以采用塑料貼麵外,還可以用以下防蝕劑塗刷。
常用的防蝕劑有兩種:
第一種
甲液硫酸銅100g
氯化鉀50g
水615ml乙液鹽酸苯胺100g
(C6H5NH2HCl)
氯化胺40g
水615ml
第二種
甲液重鉻酸鉀100g
水2000ml乙液苯胺74g
(C6H5NH2)
硫酸38g
水1000ml
以上兩種可選任何一種,塗抹時,先塗甲液,幹燥後再塗乙液,這樣輪換塗抹3~4次,到台麵幹滲後用溫水擦洗,再塗一層熟亞麻仁油,台麵即呈黑色,而且光滑,最後用肥皂水洗去油汙。
(3)實驗凳。最好使用圓形轉凳,以根據需要升降高度,這對於使用顯微鏡觀察甚為重要。也可根據實驗條件,使用方凳或三腳圓凳,高度約在50厘米左右。
(4)固定配掛生物科學家照片、畫像或某些生物學圖片以及實驗室規則。在實驗室兩窗之間的牆壁上配掛著名生物學家照片或畫像,能增添實驗室的科學氣氛。配合科學家名言,則對學生教育意義更大。
在實驗室的適當位置,如黑板的一側,還應配掛實驗室規則。內容主要是要求學生嚴格按科學管理的規定,科學地進行實驗,培養科學態度,形成良好的素質。同時進行安全教育,要求掌握安全措施,培養安全意識。
二、生物學教師實驗準備室的規劃
該室為教師準備實驗用,並可兼做儀器、藥品保管室。它的作用是對實驗進行預演,準備實驗材料、儀器等。實驗準備室應與實驗室有門相通,最好在通向演示台一側,以便於教師來回搬運有關演示用品。
室內應有儀器櫃,用來盛放顯微鏡、投影儀、幻燈機及其軟件、放大鏡、解剖鏡等儀器,以及各種實驗器械、玻璃器皿等。應有藥品櫃,用來盛放實驗藥品。還應備有恒溫箱、電冰箱、接種箱、培養箱及滅菌器等。
其大小為實驗室的1/3即可。
三、生物模型、標本及掛圖室的規劃
該室是教學用模型、標本及掛圖的存放室,為方便實驗教學及非實驗性教學,本室應設計兩個門,一個門在實驗室演示台或黑板相對牆壁的一側,最好與教師實驗準備室之門相對,且大小相當。另一個門應與實驗室的門位於同一牆麵上,這樣便於上不同課的教師取送教具,互不幹擾。
按照目前教學規範化的要求,該室內應配設下列設備:
1動物標本陳列櫥。用來陳列各種動物標本,如魚類、兩棲類、爬行類、鳥類及哺乳類動物的浸製、剝製標本等。
2植物標本陳列櫥。用來存放植物蠟葉標本(分類標本)、種子標本、植物肉質果實浸製標本等。
3生物模型陳列櫥。用來存放各種動、植物模型。如石膏模型、蠟質模型、紙漿模型、塑料模型、石膏紙漿混合模型等。
4實驗器具櫥。用來存放解剖器具,如解剖盤、解剖器械等。
5掛圖櫥。按生物各課程的章節順序存放掛圖。
6掛圖架。一般為""T""字型,可以升降。
四、生物學電化教室的規劃
1建設生物學專用電化教室的必要性
生物學需要設計一個專用的電化教室,是因為一些教學設備的體積較大、價格昂貴、搬動時既費力、費時,又有可能損壞。因此需要固定存放在一起。除了儲存有關的儀器設備以外,生物學電化教室還可以作為教師工作和學習的研究室。在生物學電化教室中,一些較複雜的黑板畫可以保存下來,供下堂課繼續使用。各種生物標本、模型、掛圖等教具,也可以長期地在室內展示。
2生物學電化教室的分區設計
生物學電化教室需要為教師和學生提供足夠大的活動空間,繪製生物圖和查閱參考書等,以及教師使用幻燈、投影、電影、電視、電子計算機等電化教學設備。因此,生物學電化教室比普通教室需要更多的空間(約長15米,寬10米)。其設計可以從五方麵考慮。
(1)教師工作區
教學活動可以在電化教室的任何地方進行,但教室的前部仍然是教師主要的工作區。有些教師希望教室最前部能有一個略高於教室地麵的平台(講台),這樣便於教師和那些坐在教室較遠角落裏的學生進行交流。第一排學生的桌子和教師身後的牆壁之間的距離必須大於3米,否則坐在前排兩側的學生就看不清黑板、掛圖、投影屏幕或電視機。講台上講桌的光源應該有燈罩,這樣在放映幻燈、電影、投影需教室熄燈時,講桌上的燈仍可為教師照明。許多教師更喜歡用""白晝投影儀"",這樣學生在放映投影時仍可以記筆記。
教師在課堂上經常用黑板(或白板)描繪生物圖,而且希望把這些圖保留到下一堂課繼續使用。書寫、繪圖板的選擇可以有4種:①能卷起來的書寫、繪圖軟板,這樣可以最充分地利用有限空間;②能折疊的書寫、繪圖版,最多能有四塊板麵;③如玻璃窗架一樣能抽拉的書寫、繪圖版,最多可供四個板麵抽拉;④在牆壁上安裝一個框槽,可輪換安上或取下三塊中型黑板(107厘米×122厘米),便於保存到下堂課再使用。
有些教師偏愛綠板書寫。有些教師喜用""水筆""在白板上書寫、繪圖。因為""水筆""描繪清晰鮮明。為特殊需要,還應設計磁性黑板。黑板需要有燈光照明,開關由教師在書寫或放映幻燈時控製。
生物學教師經常使用幻燈、投影、電視、電影等電教手段。在半明半暗狀態下放映幻燈、電影、投影是較理想的。很多種反射屏幕是專為白晝條件設計的,如果沒有這些設備,放映時就必須熄燈,此時應注意適當通風。除了熄燈,還可以安裝百葉窗或窗簾。反射屏幕一般放在屋角。如果有懸掛式或便攜式屏幕,反射屏幕就可以放在黑板兩側。需要時與黑板配合使用。有時也可以把一塊可以卷起來的白色書寫板作為屏幕。
(2)學生座位區
生物學電化教室應當可以容納一個30~50人的教學班。每個學生占有100厘米×80厘米的桌麵,是比較理想的。以足夠放置課本、文具、標本、模型等。桌椅的設計不僅應當滿足學生個人在課內、課外使用的需要,還應當便於拚接。使學生在課堂分組練習時,不致引起混亂或損壞桌椅。桌椅的設計需要滿足多種需求,而且椅子的選擇還取決於資金和空間的許可。設計桌椅時應考慮學生的坐姿,保證座位舒適,既不使學生懈怠,又不損傷他們的身體。
(3)學生活動區
生物學電化教室必須為講課以外的教學活動,如展示生物標本、模型及繪製生物掛圖提供活動的空間。教室的中後部可以用於這些活動。因此供學生及教師使用的工作台是必不可少的。工作台必須結實,一般約高75厘米、寬65厘米、長2~3米。其下麵應有足夠數量的小櫥櫃,以保存有關的材料、物品、器具等。供洗滌用的洗滌槽應供應冷熱水。
供學生使用的帶書架的閱覽桌,可以沿兩側的牆壁或窗戶擺放。教室兩側窗戶的方向由學校所在的緯度決定。盡量使窗戶朝向太陽。開闊的視野可以提高師生的工作情緒。但是窗戶的寬度取決於學校的位置和當地的氣候。經常炎熱地區的窗戶要大一些,寒冷地區要小一些。過多的窗戶也會占用空間。
(4)儲藏和辦公區
生物教師需要有單獨的地方來保存那些借來的資料、書籍、貴重儀器和個人收集的資料。生物電化教室的後部可以隔離出來,並分成三個大小不等的小區:①儲藏室;②暗室和製作間;③辦公室。儲藏室和辦公室可以配置公文櫃、書櫃、掛圖櫃、卡片索引櫃、儀器櫃和軟件櫃(存放幻燈片、投影片、電影片、錄像帶、計算機軟件等)。辦公室還需要掛一塊25×15米的黑板,以便教師為生物課外小組講課。
暗室和製作間是教師衝洗照片、製作幻燈片及其它教具用的。
(5)電器設備及安裝
為了充分利用各種設備,生物學電化教室內的燈光布置需要特別注意。電器開關板應安裝在教師可以輕易接觸到的地方,以便教師控製教室內各部分的燈光。黑板和講桌上的燈光應集中,不至散射到教室的其它部分。教室內可以根據所需的燈光強度安裝一些相應的變阻器。室內必須有多個插座,安裝在不同區域,以便在適當的位置使用各種電器。並且也適於使用其它電子設備,如微機等。為了長距離控製幻燈機或投影儀,還需要一根長導線或接線板。
3生物學電化教室的管理
生物學電化教室作為電教專用教室,需要幹燥、清潔,因此不可兼作生物學實驗室,以防受潮濕、汙損,影響電器的使用效果及壽命。其管理也應製訂相應措施。在生物教師之外還應配設一名懂電器,會管理的技術人員,負責電教設備的保養、維修,配合教師上好電教課。
五、生物園的規劃
國家教育委員會最近頒布的全日製普通高級中學試驗用生物教學大綱指出:""各級教育行政部門和學校領導要為生物課程的教學積極創造條件,建立和建好生物園。生物教師要利用生物園積極地組織和指導學生開展各種生物科技活動。""實際上,早在1956年教育部就頒布了《初級中學實驗園地實習教學大綱》(草案),要求建立生物園。全國城鄉中學遵照此大綱相繼建立起許多大小不等的生物園。幾十年中,它為中學生物學教學,起到了非常重要的作用。遺憾的是,這些園地在十年文革期間幾乎全部被毀掉。1978年中學恢複生物課程,生物園也隨之有所恢複。然而,隨著學校辦學規模擴大、教職工人數的不斷增加及其它原因,一些剛剛恢複的生物園又隨之被取代、取消;一些學校擺不正經濟效益與教育效益的位置關係,把生物園地異化為""經濟園地"",使其失去了教學的本來意義。時至今日,就絕大多數學校而言,生物園已經成為曆史,人們對它越來越陌生,因此有必要對它進行再討論,以期對生物園的再建設提供一些有益的資料。
1生物園的意義和作用
(1)生物園是教與學的重要基地,是露天的生物學課堂和實驗室。在以學生為主體的教學思想指導下,生物園除可以加強教學與實際的聯係,使學生獲得基本的生物學技能和一定的生產技能以外,還有利於改變舊的教學模式,培養學生的學習興趣和主動獲取知識的能力。學生可以在園中自行觀察和試驗、處理資料以及研究試驗的結果,這樣有利於培養具有開拓精神的、時代發展所需要的人才。
(2)生物學實驗園地,可以充實生物教學的實驗材料,提供直觀教具,使生物教學生動活潑。因為在生物園內可以有計劃地種植一些植物,注明它們的科屬名稱;可以培植珍稀植物,從而製作大量成套的植物標本;可以設置鳥巢招引鳥類;以花草等招引昆蟲;有計劃地養殖小型動物;製作昆蟲標本及昆蟲生活史標本;獲得作物雜交材料;可以進行果樹修剪;進行一些長期的植物生理和動物生理實驗等。這些都可以為生物教學提供活的直觀材料和標本,有助於實驗室的建設,把生物課程教活。
(3)能夠充實和改善生物教師的知識結構。園地工作和聯係實際的教學,促使教師必須具有真才實學。它要求生物教師能夠辨認園中的花草樹木;識別昆蟲和研究昆蟲的發育;能夠栽培植物和喂養小動物,會製作各種標本。它能鍛煉教師提出課題和設計實驗的能力;掌握雜交育種的基本技能。它要求教師要認真而長期地觀察與實驗,並進行記錄、分析、整理乃至撰寫論文。它能促使教師廣泛地閱讀有關方麵的資料,不斷地吸收新的營養。這些都有助於生物教師在專業上不斷提高,專業知識得到充實和更新。
(4)是師生開展課外(科技)活動的重要場所,有利於因材施教。
(5)向學生進行思想教育,陶冶學生情操,有利於學校的精神文明建設。
生物園的建設,往往和校園的美化結合在一起,教師應組織學生動手美化校園。例如湖南省某中學的一名新生從家中移到學校一棵香樟幼樹,他精心地將它種下,並且寫了一首詩,詩中寫道:""入學栽棵樹,樹長我進步,俺倆都成材,為國做貢獻。""使許多同學受到了教育。學校的一切成功,對於學生都是鼓舞,同樣,園地試驗一旦取得成功,對他們鼓舞更大。學校環境的美化,能促進學校的精神文明建設,有了生物園,就會使學生感到處處都有可以學習的環境,到處都有美的感受。
2生物園的設計和使用
生物園的麵積,要根據各校的具體條件而定,麵積小的應首先滿足生物學各科教學的需要,如麵積較大,可以適當安排苗木和花卉的栽培,為學校綠化和城市綠化服務。位置應盡可能在學校附近,以便於師生利用業餘時間,就近觀察、實驗。
生物園應有充足的水源和良好的光照條件。應避免有高大的建築物或樹木遮擋,灌溉及排水的條件應有保證。
在城市房屋密集的地區,宜利用樓間空地,分層次地立體利用空間,分散建園,使學校綠化和生物園規劃作為一個整體加以設計,有樓頂陽台的學校,可以建立房頂生物園。為了不使房頂承擔過大的重量,可以采用輕質材料的辦法。例如用鋸木屑代替部分土壤,用竹製品代替花盆和圍製花壇,輸水管道置於屋角和房梁處,利用塑料管排水或輸水,還可以利用輕型材料架設天柵、葡萄架等,不僅可以美化環境,而且可以改善小氣候,使樓房頂層冬暖夏涼。
生物園內各種動植物的選擇和分區,應根據教學及科研的內容和當地的自然條件而定。一般來說可以分為以下幾個區。
(1)植物分類區。依照教材內容和具體條件,盡量收集和栽種一些有代表性的植物,按照植物分類和生活習性的要求合理安排,使它既便於教學又有利於生長。
(2)動物飼養區。主要用來飼養蚯蚓、兔類、禽類、魚類及其它小型動物,以滿足學生觀察和開展課外活動的需要。
(3)生態區。可根據條件設置小型生態環境,如水池生態環境。在池中放置山石,養殖藻類,在山石上繁殖苔蘚和蕨類植物,水中放養小型水生動物和兩棲類、爬行類動物,使之構成合理的食物鏈和食物網,以利於生態學的教學。因此,對生物園中動植物的選擇,應盡量從生態學的要求考慮。例如:有的學校利用枯草敗葉養殖蚯蚓,再用蚯蚓飼養牛蛙;有的用雞糞飼養蛆,再用蛆飼養蠍子。這些方法是值得學習的,既讓學生學得了一些生態學知識,又有一定的經濟效益。
(4)苗圃區。用來繁殖優良苗木,為學生提供學習嫁接、育苗、修剪等技術的條件,並為校園或社會綠化提供苗木。
(5)溫室區。開始時可建成本低見效快的塑料薄膜結構的溫室,用來進行花卉、蔬菜栽培和苗木的無性繁殖。待條件具備後,再建玻璃結構的溫室,可用來種植各類植物和繁殖名貴花木。
(6)綠色教室區。這是專門用來在園地上課的場所,最好搭有綠色天柵--藤蘿架或葡萄架,設有石質(或水泥)桌凳、黑板及其他簡單的教學設備,供上課演示之用。
(7)工具室。這是存放實習工具的場所。工具的設計,應照顧到學生的年齡和體力。
此外,在園地的適當地方,寫上生物學家的名言,可以給學生以教育,又可增添園地的科學氣氛。
4生物園的組織和管理
生物園的管理方法,因條件而異。農村中學土地條件比較好,可以將學生分成若幹組,各組負責一定的地段,對一定的作物進行係統管理,並且根據學習、實驗內容的不同而在不同的地段輪流學習和操作。這樣,既可以係統地進行管理,做到每個地段有專人負責,又因輪流而學到比較全麵的知識和技能。園地麵積很小的學校,可由課外活動小組成員分別負責。但不論是哪種情況,一般都應建立生物園工作領導小組,最好能有一位學校負責人任組長,這樣比較容易取得全校的配合。生物教師主管生物園的工作。全體生物教師共同研究和進行園地工作。為使生物教師能有時間和精力從事教學,應盡可能配備專職工人負責經常性的勞動和管理工作。
在學年開始時,應根據教學進度製定園地工作和園地教學活動計劃,列出日程表以遵照執行。作好各種準備,配合農時季節的特點,隨時保證教學活動的需要。
有條件的學校還可結合教學,開展食用菌栽培,既利於培養學生的實踐能力,又可取得一定的社會效益和經濟效益。
第7章 生物學實驗材料的采集、培養與常用試劑的配製
在中學生物學教科書及其參考書中,對某些實驗所需材料的采集、培養及有關試劑的配製介紹地比較詳盡,如某些大型昆蟲的采集、洋蔥根尖的培養、綠色植物葉綠體色素層析液的配製等。而對另一些實驗應該涉及到的有關資料卻介紹地不夠具體。在大學教育中,這些內容因為沒能形成較為獨立的學科,也往往被教師忽視,不作為重點內容教授,或者在進行有關的實驗時,由教師代做,學生隻學習怎樣實驗,不學習怎樣準備實驗(實驗材料的采集、培養及試劑的配製是準備實驗的內容),從而造成學生對這些知識的欠缺。種種原因,給中學生物教師開展實驗教學以及有關的""實習""、""探究""等活動帶來諸多不便。所以,編撰本專題以作補充。同時為教師開展專業研究提供一些參考資料。
對於不少課外讀物中常出現的內容,如家鴿、家兔、小白鼠以及蜜蜂的飼養等,本專題不予涉及。
一、生物學實驗材料的采集與培養
1植物的采集
(1)藻類植物的采集
藻類植物一般分為淡水藻類和海產藻類。由於它們生活環境不同,采集技術也不相同。
①淡水藻類的采集
淡水藻類分布很廣,多數生活在各種水體中,有些則生活在土壤表麵、樹皮、牆壁、花盆壁上,極少生活在高山積雪上,少數與其他植物共生或寄生。這些藻類植物主要分為浮遊藻類、固著藻類及漂浮藻類三類。
浮遊藻類的采集:此類藻體微小,單細胞或群體,漂浮在水中,如藍藻、綠藻、矽藻、甲藻、黃藻等。怎樣采集此類標本,應視具體情況而定。
對水麵較大、較深的水體,用25號生物網采集。采集時,應把網沉入水中以倒""8""字形來回緩緩撈取,最後將網垂直提出,將標本注入標本瓶中,作好記錄、編號,並在瓶上貼好標簽。
在淺水池塘或溝渠中不可用生物網,否則攪動泥底無法采集。可用小桶或杯子將水倒入網中,注意倒時應緩慢,以防小型藻類從網中漏出。
對很淺的臨時積水,可直接用適宜的標本瓶灌入或用吸管吸取。特別是水底麵上呈黃褐色的矽藻,更應仔細吸取盡量少帶泥沙,以免影響觀察。
采集的標本液以不超過瓶子容積的13為宜。如需觀察有鞭毛的藻類植物的運動,可不加固定液,但時間不宜過長,一般不超過數小時至一天,標本帶回實驗室即將瓶蓋打開。若要保存標本,應隨采隨固定。
固著藻類的采集:這類藻體有固著器或假根,生活在石頭、水生植物、泥底或其他物體上,如輪藻、剛毛藻、絲藻等。它們的藻體較大,可用鑷子直接夾取,但為了保存標本的完整,也可用刀將其刮下,或將著生的小石塊或其他物體一並采集。生活於泥底的藻類,如輪藻,可將其從泥中挖出,洗淨汙泥,裝入瓶中。
漂浮藻類的采集:這類藻體如水綿、顫藻等,常漂浮在水麵,可用攝子或小網撈取。
②海產藻類的采集
海藻的采集需注意潮汐的時間。海水每天上潮兩次,白天上潮稱為潮,晚上上潮稱為汐。海崖受潮汐影響的地帶,稱為潮間帶。潮間帶可分為潮上帶、高潮帶、中潮帶、低潮帶及潮下帶。潮間帶的寬窄,取決於海濱的地形和傾斜度,傾斜度越小,潮間帶越寬,反之則越窄。
潮上帶是最高潮水線以上,海水淹不到但浪花可及的地帶;高潮帶是小潮的高潮線與大潮高潮線之間的區域;中潮帶是小潮的高潮線與大潮低潮線之間的區域;低潮帶是小潮的低潮線與大潮的低潮線之間的區域;潮下帶是大潮的最低線以下的區域,即大潮落後仍留在水中的地帶。
在海藻生長的旺季,當大潮落後,可看到在潮間帶區域自然形成的海藻垂直分布,其特點為:潮上帶隻生長少量藍藻和溪菜等;高潮帶一般為石蓴、滸苔、礁膜等綠藻,也有紫菜和海蘿等;中潮帶一般為綠藻的石蓴、滸苔、羽藻;紅藻中的海索麵、江蘺、蜈蚣藻;叉枝藻中的萱藻、馬尾藻、囊藻等;低潮帶多生長馬毛藻、繩藻、網地藻等,也有刺鬆藻、石花菜等;潮下帶多為海帶、裙帶菜、海頭紅、石花菜等。
海藻的這種垂直分布是由於光、水深、營養鹽、透明度等各種因素影響產生的,其中光線影響最大。
海藻全年可采,但4~5月是海藻生長旺季,此時采集種類多、數量大。因潮汐的關係,每月隻有兩次采集時期,即農曆初一至初三和十五日至十八日。采時,可從退潮開始,隨潮水退落,逐漸向下采集。這樣可延長采集時間,若等退完後再采,時間就不充足。
采集時,要注意觀察海藻的生活習性和環境,采集的標本要完整,顏色好,生長正常,且帶有生殖器官,對固著在岩石上的要用錘和鑿取下固著器,盡量保持完整。對於易腐爛的海藻,如絨線藻、細小的水雲,及死後放出硫化物的酸藻,應單獨存放在塑料袋或瓶中。采集時要做詳細記錄,包括時間、地點、環境、生長狀態、氣候、顏色、質地、中文名、學名等。
(2)真菌的采集
水黴屬真菌一般生於淡水中的動植物體或它們的屍體上,采集時可一並采集。
對於一些大型的真菌像馬勃、蘑菇、木耳、銀耳等,在多雨的七八月份最多。采集時,應選擇不同的生態類型,如各類森林、草地、糞堆、樹幹、枯木等。采集方法應視菌類的質地和生長基質的不同而有所差異。一般來說,地上生的傘菌類、盤菌類可用掘根器挖出。對於樹幹或枯木上的菌類,可用刀連一部分樹皮剝下,或截一段樹幹。
采集到的標本,要按照標本的不同質地,分別包裝,以免損壞。對於肉質、膠質、蠟質、軟骨質的標本,由於易碎、易腐,要特別注意保護,最好用卷成漏鬥狀的白紙包好並編上號再放入桶內或盒內(不可放的過多,已防壓壞);而對於木質、木栓、革質類等標本,隻要用舊報紙包好編上號即可。
(3)地衣的采集
采集地衣不受季節的限製,一年四季均可。殼狀地衣往往與基質緊密相貼,難以剝離,因而,采集時需連同基質一同采下。土生地衣可連土鏟起。樹生的可用刀剝下樹皮或剪下樹枝。石生的則須用鑿子敲下石塊,並盡量保持其完整。枝狀地衣以假根或臍因著在基質上,可用刀輕輕從基質上剝下。
采集的地衣應根據質地、大小分別包裝。同時注意編號,注明標本大小、顏色、生活環境、基質、海拔等。
(4)苔蘚植物的采集
采集苔蘚植物時,既要注意其生活環境,又要盡量采集具有孢子體特別是具有成熟孢蒴的植株。
水生苔蘚如水蘚、泥炭蘚等可直接采集,漂浮的種類也可用網撈取。
土生苔蘚種類最多,如角苔科、地錢科、葫蘆科,采集時可用刀連土一起鏟起,去泥土,而後放入袋中。
石生苔蘚如澤蘚、黑蘚等,可用刀刮取。
樹生種類可連樹皮或枝幹一起取之。
(5)蕨類植物的采集
蕨類植物多生活在山溝、溪邊的陰濕處,特別是岩下石縫。但也有旱生種類如卷柏等。
采集時要首先觀察和記錄其生活環境,要特別注意采挖其根狀莖,它是分類鑒定的重要依據。二型葉的類型要注意采全孢子葉和營養葉,盡量采集具孢子囊的標本。還應注意陰濕環境中的原葉體,采後應單獨存放,並立即掛上號牌。
(6)種子植物的采集
種子植物的采集要特別注意其標本的典型性和完整性。所謂典型性是指所采標本要具有明顯的分類特征,在同種植物中有較強的代表性。所謂完整性,是指整株標本的根、莖、葉、花、果俱全。特別是花、果是鑒定種類的主要依據,遇到尚未開花結果的植株,應先采下植株,留下標記,記下采集地點,待有花、果時再補齊。
對於地下部分有突出特征的植物,如百合科、石蒜科、天南星科、旋花科等,應注意采集這些植物的鱗莖、塊莖、根莖、球莖、塊根、圓錐根等,它們是鑒定物種的重要依據。
遇到雌雄異株的植物,應分別采集雌雄株。
草本植物的莖生葉和基生葉不同時要注意采集基生葉,如茵陳。
有些植物老枝和新枝的顏色和葉形不同,或新生葉與老葉不同。先葉開花的植物,先采花枝,待長葉結果時再采帶葉枝,如杏、桃等。
水生柔弱的植物,采後可參照海藻處理。
寄生植物如菟絲等采集時要把寄主一並采下,並注明關係。
關於植物的產地、生活環境、性狀、花的顏色、采集日期等都要做詳細記錄,這對標本的鑒定和研究有很大幫助,一份沒有記錄的標本是沒有科學價值的。
2動物的采集與培養
(1)變形蟲的采集與培養
變形蟲多生活在較為清晰的水質中,附著於泥底和腐爛的荷葉、樹枝、水草或浮在水麵的泡沫上。其生活的最適溫度為18~22℃。采集時,用吸管吸入燒瓶內,或連附著物一並采集。
變形蟲種類繁多,如輻射變形蟲、蛞蝓變形蟲,這兩種變形蟲個體較小,僅20~50微米,前者偽足細長,末端尖削,並從身體四周放射出來,後者整個身體縱長,偽足僅1~2個。作為實驗材料,這兩種並不理想,最好選擇大變形蟲,其體直徑約200~600微米,偽足較多,便於觀察。
①麥粒培養法:取小麥數十粒,置於燒杯內,加少量水煮沸5~15分鍾,煮後要求麥粒脹而不破,然後再加蒸溜水1000毫升,分別倒入數個潔淨的培養皿中,每個培養皿內放麥粒3~5粒,放置數天,然後將分離的變形蟲接種至此培養液中進行培養,一般一周後即可長出很多變形蟲。假如要連續進行培養,必須定期添加培養液,更換麥粒。
②稻草培養法:取稻草8~10克,剪成2厘米長的小段,水1000毫升,煮沸10~15分鍾,冷卻後,置於培養皿中,隔數日再接種培養。
(2)草履蟲的采集與培養
草履蟲生活於含有大量腐殖質的水溝或水池裏,以細菌等小生物為食。與食堂相通的汙水溝常常具有大量黑色的腐殖質,略有臭氣,由於草履蟲大量地聚集,使黑色腐殖質上形成了一層白色膜狀覆蓋物,以吸管吸入燒瓶內,帶回實驗室,即可進行室內培養。
①稻草培養法:選取潔淨的稻草,剪成2厘米長的小段,取10克左右置於1000毫升水中(最好是自然水),煮沸後再繼續燒煮10~15分鍾(在煮沸過程中,由於部分水會蒸發,要及時補充到原水量),使稻草液成黃褐色茶水狀,自然冷卻,靜置一天(使培養液中細菌自然繁殖),即可進行接種培養。
②荷葉培養法:1000毫升水加50克幹荷葉,煮沸15~20分鍾,冷卻後,置於潔淨的培養缸中,放置一天,再進行培養。
兩種培養液是利用其能滋生細菌,以細菌作為草履蟲的餌料,而達到大量繁殖草履蟲的目的,因此培養的材料也可以選取小麥、肥土等。培養草履蟲還應注意以下問題:
其一,草履蟲在自然環境下常棲息在接近中性(PH6.5~7.5)的水域環境中,其最適溫度為24~27℃,因此培養時應予以注意。
其二,草履蟲種類頗多,常見的有雙核草履蟲、大草履蟲、多核草履蟲及綠草履早。作為實驗材料最典型的是大草履蟲(又稱尾草履蟲),它區別於其他草履蟲的最主要特點是體長180~300微米,小核隻有一個。用它作為蟲種培養,供做實驗,可以達到較好的效果。
③草履蟲以橫裂方式進行無性生殖。在24~27℃的稻草培養液中培養時,一般每天分裂一次,自開始培養到二周左右,能達到對數生長狀態,之後,如不繼續更新培養液,其種群數量會逐漸下降,一直下去,就會趨向死亡。因此,培養過程中應定期添加新鮮稻草液,使培養液不斷得到部分更新,以保持相對恒定的PH值和營養狀況。如在顯微鏡下發現蟲體瘦小,活動遲鈍或異常,就要考慮更換培養液,改變培養條件。
④實驗課常需觀察草履蟲的分裂生殖和接合生殖,這時可作如下處理:欲獲得分裂個體,可將培養原液放在培養皿中,加一小塊腐敗的麵包或饅頭,培養10餘小時,即可在顯微鏡下看到較多的新生個體;如把培養原液經離心沉澱集中,用吸管吸出,加10倍水進行培養,一天後檢查,就能發現較多的草履蟲接合體。
(3)水螅的采集與培養
水螅滋生在水流緩慢、潔淨而富有水草的溪流及池沼中,以其基盤附著在水草、石塊或水中的其他物體上。采集時要連同附著物一並采之。采集季節以春末秋初為宜。
①培養水:水源最好是清潔的自然水,如自然水源有困難,非用自來水不可的,則應先將其淨化處理:將自來水置於培養缸中,裏麵放些水草,一周後即可使用。若經過上述處理後仍出現水螅死亡時,應考慮調換水源。
②餌料:喂飼水螅的餌料,以水蚤和劍水蚤為最佳,這些餌料常可在池溏或溪流中用紗布網撈取,喂飼前必須衝洗幹淨或先養在培養缸中,再用吸管吸取活體,投入水螅的培養缸中,喂飼後次日應將死蟲用吸管吸出,以免汙染水質。一般每周喂飼2~3次即可,每次喂量也不宜太多。冬季飼料來源困難,秋天就應在室內用培養缸養殖水蚤,以保證餌料來源。
③管理:水螅喜歡清潔、含氧量高的水,如發現很多水螅漂浮於水麵,或缸壁附有許多綠藻時,則應換缸飼養。換時可將附有水螅的水草移入新缸中,附著在缸壁中的水螅可用吸管輕輕推動基盤,使其離開後再用吸管吸出。在正常情況下,培養缸中的水因蒸發而自然減少,因此,每周最好添加一定量的新水。
水螅既需要陽光,又不能直射,因此在實驗室中培養時,應將培養缸置於光線適中的地方。
水螅最適宜的生長水溫為14~20℃,有人觀察當超過28℃時,水螅就會死亡。所以夏季高溫季節是培養水螅的難關,這時除了要將水螅缸移到陰涼處,並保持水質清潔外,還應勤喂餌料,因這時水螅新陳代謝旺盛。
④生殖:據實驗,將水溫控製在15~22℃,水質清潔,氧氣充分,讓水螅吃飽,並有適當的陽光,1~2天就可長出芽體。
在實驗室人工條件下,可將水溫從22℃突然降到8~10℃,並讓其饑餓不見陽光,既可在短期內使其出現精巢和卵巢。
(4)真渦蟲的采集與培養
真渦蟲棲息於山澗溪流中,喜在水質清潔、含氧量高的水質中生活。白天常幾個一起聚集在石塊或其他物體下麵,主要以小型蠕蟲、甲殼動物以及一些昆蟲幼蟲為食。也食魚鰓和動物內髒。采集時可以攜帶柔軟的毛筆、廣口瓶以及誘餌(魚鰓、豬肝等)。采集方法是在溪流中先將石塊翻轉,當看到渦蟲時,用毛筆輕輕移入盛有溪水的廣口瓶中即可,也可連同石塊一起放入瓶中,要獲得較多的真渦蟲,可將誘餌置於石塊下,以防被水流衝走,半小時左右,就可誘到較多的真渦蟲。
飼養真渦蟲的方法同飼養水螅頗為類似,它同樣要求水質清潔,而且最好是清潔的池水。真渦蟲忌避直接光照,因此培養缸中應放入石塊或瓦片,以提供其隱避的場所。放置的地方要求陰涼。熟雞蛋黃、生豬肝、鮮瘦肉,壓碎或去殼的扁卷螺、田螺等,都可作為餌料。一周飼喂一次即可。
(5)蚯蚓的采集與培養
蚯蚓有陸生與水生兩大類型,分布於全世界。其中大部分為陸生種類,一生生活在濕潤或接近濕潤的土壤環境中。需要時,掘地采之,很容易得到。養殖蚯蚓的方法很多,從土法養殖到工廠化養殖,形式不一。從學校條件看,可采取最簡易的方法,即:選擇適當的地段,挖一條深約65厘米的地槽,用一層鳥糞鋪底,上加黑土及腐草爛葉,也放一些魚腸,使食物充足,營養豐富,然後將成熟蚯蚓放養在內,過一時期後就可挖掘,取大留小。蚯蚓有母子兩代不願同居的習性,小的繁殖多了,老的要跑掉。大型的土法養殖是在地下建造養殖池,把造紙工業、食品工業排出的有機廢物,混入適量酵母發酵液後送進養殖池。池底設有集液槽,收集滲出的廢液,將廢液噴灑於養殖池表層,使之保持濕潤。池內溫度控製在15~30℃。平均3.3平方米的池麵,可養10萬條蚯蚓。
(6)赤眼蜂的采集與培養
赤眼蜂蟲體微小,僅0.3~1.0毫米,觸角膝狀,複眼紅色,前翅翅麵上有細毛,後翅狹似刀狀。寄生於鬆毛蟲、稻縱卷葉螟等昆蟲卵內,是用於生物防治害蟲的卵寄生蜂,也是教學中典型的實驗動物。
赤眼蜂生活史短,在25~28℃條件下,經9天完成一個世代。最適溫度為25~28℃,相對濕度70%~80%,發育起點溫度為11℃左右。在寄生卵內發育,時間約10~12天,其中卵期1天,幼蟲期1~1.5天,預蛹期2.7~3天,蛹期5~6天。成蜂在20℃以下,以爬行運動為主,25℃以上適溫則以飛翔為主,有趨光性,需以花密補充營養。
①蜂種來源:一方麵可以采集鬆毛蟲等害蟲的卵,連同卵的附著物一同放入玻璃管內,並放入一塊濕潤的棉球,保持濕度,管口再鬆鬆地塞上一塊棉花,收集卵裏孵化出來的赤眼蜂;另一方麵是引進蜂種。
②培養方法:有兩種,一種較為簡便的方法,是取柞蠶或鬆毛蟲的新鮮卵作寄生卵,先洗淨涼幹,接上已羽化兩天、喂過稀釋蜂蜜水的成蜂。另一種方法適於較大量培養赤眼蜂,具體方法如下:
首先,用柞蠶卵或鬆毛蟲卵,做成卵卡。用牛皮膠或樹膠1份加水2份,加熱熔化,將膠塗於卵卡紙上,撒上寄主卵,抖下多餘的卵,陰幹,即可用於接蜂。寄主卵必須新鮮,暫不用的卵,應貯於0~4℃冰箱內。
接蜂通常有兩種方法。其一,箱式接蜂法:先將新製的卵卡,寫上接蜂日期、代別,在卵卡中央空白處塗上稀釋蜂蜜,然後固定於雙麵框接蜂箱,加進已有20%左右羽化的種蜂卡,密閉後,即可放入架上,接蜂時間以6~12小時為宜,接種期應將框的方向調向兩次,以便接蜂均勻,寄主卵與蜂種卵有一定比例,柞蠶卵為2~3∶1;鬆毛蟲卵為1∶1。實際應用時1張蜂卡接8~10張新的蜂卡。
其二,大空間快速接蜂法:全室以塑料薄膜密封,在靠近窗口1米處用1塊透明塑料薄膜隔開,後麵以日光燈引誘種蜂,就在塑料薄膜的鉛絲上掛上卵卡,種蜂卡放在遠離塑料薄膜處,使強壯種蜂飛向寄主卵。
接蜂與育蜂均需在25℃恒溫室內進行,相對濕度控在75%左右。
(7)褐雲瑪瑙螺的培養褐雲瑪瑙螺又名非洲蝸牛,是一種陸生貝類,是全世界80餘種蝸牛中個體最大的一種,生長很快,因此常被作為動物學實驗的良好材料。因為含有豐富的蛋白質和脂肪,近年來國內外已作為菜螺進行人工養殖。
褐雲瑪瑙螺主要取食各種疏菜、糧食等農作物,也取食甘蔗、甘薯、芭蕉葉、麻、煙草等。多棲息在菜地、果園、公園,當氣候幹燥,環境不適宜時,則躲在葉腋、樹洞、石縫或石塊下,有時也躲在鬆軟濕潤的泥土裏。
養殖時,選擇避風、陰暗、潮濕、土壤疏鬆且有雜草的荒地,放養前宜種植一些瓜類、蔬菜、雜草等,這樣既可提供良好的棲息環境,又可提供飼料。適宜褐雲瑪瑙螺生長的氣溫為17~28℃,空氣的相對濕度為80%以上,土壤濕度為15~27%,因此在炎熱的夏天,若溫度過高應灑水降溫,同時要注意土壤濕度不能過高,否則會造成蝸牛致病死亡。
褐雲瑪瑙螺是雜食性動物,食性十分廣泛,幼螺多為腐食性,取食腐敗植物,成螺以取食綠色植物為主。據報道:各種蔬菜、豆殼、豆稈、野草、水草、樹葉、瓜果皮大都可以作為飼料,其中最喜食的瓜果皮為西瓜皮。一般50kg蝸牛喂以10kg飼料即可。對幼螺也可適當喂精料,如米糠、豆餅等,促使加快生長。無論成螺或幼螺,在投食前,必須清除前一天的食物殘渣,以防因飼料腐爛變質而染病致死。
養殖方式分室內與室外兩種。室內養殖時,可選取大的淺缸或大的花盆,先用瓦片將其出水孔堵住,然後放進一層厚的泥土,最好是腐殖土,再摻進一定量的黃沙,以保證土壤疏鬆,然後栽上青菜,放進褐雲瑪瑙螺。放養數量按盆、缸大小而定,最後以紗網將盆口蓋住,以防逃逸。
有條件的學校可進行室外養殖,但需注意兩個問題。第一,防逃脫。在較大規模飼養條件下,應在飼養場周圍用鍍鋅絲網做成圍牆(也可用鐵絲網)。第二,防天敵。飼養場地必須防鼠蛙、蟾蜍、鳥、蜥蜴、螞蟻等。
(8)蟾蜍和青蛙的培養
蟾蜍和青蛙在教學、科研上都有重要意義。蟾蜍還有重要的藥用價值。其培養不受地方限製,缸、盆、磚池、池塘等凡有水域的環境均可。以池塘為好,有利於昆蟲孳生,天然飼料來源容易,管理也方便。池塘水深60~80厘米為宜,其周圍應留有供蟾蜍、青蛙活動的陸地。水域麵積與陸地麵積各占1/2,水域麵積也可小一些。水麵到陸地應有緩坡,陸地種植草樹。為防其外逃和敵害入侵,陸地周圍應築40~60cm的圍牆。
卵與蝌蚪的培養最好用潔淨的自來水,並加上稀釋5~6倍的何爾夫列他氏液。其配方為:氧化鈉0.35克,氯化鉀0.005克,二氧化鈣0.01克,碳酸氫鈉0.02克,蒸餾水100毫升。培養水中添加何爾夫列他氏液,目的為增加胚胎和蝌蚪發育所必需的鈉、鈣、鉀離子。培養水要多而清潔,否則會因缺氧而致其死亡。
蝌蚪主要吃植物性飼料,如水藻等。煮過的菠菜和萵苣是最適宜的食物,但投喂時不宜煮的太熟,並注意除去纖維。初次投食量要小,以後可不斷增加。每天定時定量投喂,不宜過多,以防殘渣腐敗,造成水體汙染。若用缸、盆培養,或水體較小,宜經常換水,一般3~5天較好。當蝌蚪發育成帶有短尾的幼體開始用肺呼吸時,若用池塘培養,水中必須放些水草,或小木條,以供其登陸用。若用缸、盆培養,水裏可放一些泡沫塑料,以供其登而停息。
成體主要吃昆蟲之類的動物性食物,以直翅目、鞘翅目、膜翅目、蜻蜓目為最多,其次為雙翅目、脈翅目、半翅目等昆蟲。有時也食蛛形運動、蚯蚓,甚至也以穀粒、魚苗或蝌蚪及小蛙為食。
(9)水龜的培養
水龜棲息於沙質底、水較清的水域中,但也常爬行於小灌木叢或草叢中活動,霜降前後,隱蔽於有少量水的洞穴中冬眠。雜食性。取食昆蟲和其他節肢運動,以及蚯蚓、田螺、泥鰍、蝌蚪,也吃少量植物。有較高的經濟價值,在教學和科研方麵,也是很好的實驗動物。