一?選題原因
蝸牛是一種常見的小動物,從小我就覺得它長相奇怪,經常玩弄蝸牛。上學后,從《自然科學》書中認識了它;對蝸牛擺動長觸角?背着殼爬行?分泌黏液的現象發生興趣,好奇使我留意地觀察它,隨着觀察產生了一些疑惑:蝸牛為什麼不放棄殼爬行?蝸牛的黏液起什麼作用?蝸牛對人類有價值嗎?……這些驅使我長期跟蹤觀察起蝸牛來。好在蝸牛容易捕捉,易於飼養,有助於我對它觀察和探究。
二?調查經過
我正式的調查活動從2006年4月26日開始,從紫金山捉來幾隻蝸牛,準備了透明大瓶子,為它建了一個“家”,用放大鏡觀察起蝸牛。通過每天觀察?寫日記,提出問題→建立假設→實驗探究→收集資料→再進行實驗→推理得出結論;有時還需要諮詢專業教師,一步一步地認識蝸牛,一點一點地揭開蝸牛的秘密,經過近半年的時間,我對蝸牛有比較完整地了解。
三?調查內容
1?通過書本,了解到:蝸牛原本生活水裡,後為適應環境登陸,其腮演變了“肺”?外套膜?,進化成陸地軟體動物肺螺類。蝸牛在陸地分佈廣,世界各地有蝸牛四萬多種,雖然蝸牛品種多樣,但內外結構大體相同。?附蝸牛內?外結構圖?其外行特徵: 兩對觸角?腹足?螺旋型貝殼。蝸牛具有很高食用價值,並有一定的醫療?保健?美容的功效。
2.通過觀察,直接發現:蝸牛的頭部?眼?鼻?嘴?舌??頸部皮膚?呼吸孔?腹足的蠕動?分泌的黏液?排泄物?排泄口?螺旋型貝殼?右旋??尾部。
3?通過觀察,推理髮現:蝸牛的味覺?頸部靠近殼口能分泌粘液?腹足能吸收水份?蝸牛殼的作用?自我修復能力。
4?通過觀察,試驗?得到結果:蝸牛的視覺?嗅覺?觸覺?蝸牛的食性?習性?喜潮濕陰暗,怕乾燥強光?。
5?通過觀察,諮詢查閱認識到:軟體動物?進化?外套膜?呼吸??冷血動物?蝸牛冬?夏眠原因?內部結構?雄雌同體?齒舌。
6?通過觀察,試驗?推理獲得結果:蝸牛無聽覺?蝸牛的神經集中頭頂部?腹足的運動?蝸牛勻速爬行?黏液的作用。
四?調查方法與結果
(1)蝸牛的視覺?嗅覺?味覺?齒舌?觸覺。
視覺:蝸牛的眼睛長在長觸角的頂端,只有針眼大小。用棉棒緩慢靠近它的眼睛,觀察到在距離眼睛5-6厘米處,蝸牛的長觸角才縮回,重複做幾次都是這樣,可確定蝸牛有視力,不過視力很弱只能看5-6厘米遠。
嗅覺: 拿有刺激性氣味食品喂蝸牛(如洋蔥、芒果等),觀察到它會抬起頭翹起頸子爬開,氣味強烈時就縮回殼內,可見蝸牛有嗅覺:。
味覺: 蝸牛張嘴吃食前必用短觸角觸碰食物。把撕碎的白紙與白菜葉混合起來,它的短觸角碰來碰去找出白菜葉吃下去,再把蝸牛平時吃的幾種菜葉絞碎在一起,短觸角碰來觸去挑出愛吃的萵苣葉。從找食也證明了短觸角有嗅覺功能;從挑食推理出短觸角又有味覺功能。
齒舌: 蝸牛進食時,用放大鏡可以觀察到它的兔唇型口微微張開,從中迅速伸縮舌頭接觸。資料介紹蝸牛的舌與眾不同上面布滿一萬多顆牙齒,稱為齒舌,無味覺細胞。接觸食物時,舌像擦果菜的挫板刮取食物,這從蝸牛剛吃的菜葉留下痕迹可觀察出來,齒舌接觸過菜葉面變薄了。
觸覺:對外界刺激反應。用棉棒觸碰蝸牛的觸角?頭頂?頸部?腹足外殼?尾部。蝸牛會縮回身軀,縮回強度不一樣。觸碰的觸角?頭頂,看到身軀縮回殼內,觸碰頸部?腹足,發現頭部縮回殼內,觸碰外殼尾部,只是身軀微微回縮。從觀察現象推理出蝸牛的神經集中頭頂部。
(2)蝸牛爬行的速度
蝸牛爬行靠腹足,速度很慢,測試蝸牛在不同材料上爬行的速度,準備玻璃?瓷磚?紙板。首先把沒餵食的蝸牛放在玻璃上,旁邊擺一直尺,用細線系小塊蘋果去引誘它,食物放在蝸牛範圍內5-6厘米左右,一會蝸牛出殼發現蘋果朝它爬去,沿直尺邊緣平行輕緩地拉動細線,使蝸牛隻能看到?聞到就是吃不着蘋果;飢餓的蝸牛要吃蘋果,只得沿直往前爬。以蝸牛腹足尾部為起始點和終點,60秒后,從直尺讀取爬行距離是12厘米,計算出爬行速度為0.2厘米/秒。同樣在瓷磚?紙板上做測試,爬行速度分別為0.15厘米/秒和0.1厘米/秒。蝸牛在不同材料上的爬行速度不一樣,玻璃比紙板爬得快,分析原因:玻璃光滑阻力小。觀察結論:蝸牛的確爬得很慢。
(3)腹足的運動與勻速爬行
觀察三次測試實驗,雖速度不一樣,但發現每次爬行過程中速度大小不變。蝸牛的爬行速度跟腹足運動有直接關係,從玻璃背面觀察爬行中蝸牛的腹足,看到腹足肌肉收縮從後傳向前端,同時粘在物體表面防止向後滑動,當收縮傳到最前端,腹足就釋放開來,蝸牛得以完全伸展,身體向前滑行,腹足肌肉是波浪式收縮運動。堅持觀察很久發現其波浪式收縮頻率不變、把蝸牛放置在手臂上爬行,靜心感覺,其運動節奏始終一致,以此判定腹足運動是勻速的,經推理得出結果:蝸牛確實是勻速爬行。
(4)黏液的作用
1.蝸牛是軟體動物,腹足柔嫩。爬行中蝸牛腹足會分泌黏液,避免腹足肌肉與地面直接摩擦而受傷,黏液起到隔墊作用,保護腹足;同時黏液的濕滑性有助蝸牛爬行。如蝸牛能在刀刃上爬行,在粗造表面上爬行分泌黏液較多,都表明黏液有保護腹足、有助爬行的作用。
2.蝸牛內部結構圖顯示頸背有粘液腺。用手觸摸蝸牛表皮,感覺粘粘濕濕的,表皮上有一層黏液。了解到蝸牛的皮膚不像哺乳動物具有鎖水的角質層。因為缺少了角質層,體內的水分容易透過皮膚蒸散出來,一旦失水過多,蝸牛容易“失水身亡”。分析認為:當蝸牛軟件伸出殼外時,在皮膚上覆蓋一層黏液,因濃稠的黏液密度較大,不易蒸散,進而也減緩體內水份的散失。所以蝸牛黏液具有降低水分的散失、潤濕皮膚的作用。
3冬寒夏熱,蝸牛冬、夏眠時,可觀察到腹足分泌的黏液,變干后封堵殼口,像一道密封門帘;目的就是隔熱保溫,安全度過冬、夏季。因此,蝸牛的黏液具有隔熱保溫的作用。
4.曾做試驗把蝸牛放入螞蟻群中,觀察螞蟻碰到蝸牛殼后都繞道而行,改進試驗,先放入一塊魚肉再用蝸牛替換,發現蝸牛與螞蟻相遇,螞蟻避開,蝸牛縮回殼內,螞蟻們只在周圍爬來爬去,卻不肯進入殼口尋找”失蹤”的食物,仔細觀察、觸摸發現殼口有亮亮的黏液,據此現象推理出,蝸牛的黏液具有驅蟻防蟲的作用。
(5)蝸牛“喝”水的秘密
蝸牛爬行時腹足分泌大量的黏液,自身水份流失快,需要及時補充水,否則會因失水過多而虛脫。蝸牛喝水嗎?經長期觀察它並沒有用嘴或用舌舔水喝,蝸牛不喝水又怎樣補水呢?分析一下,蝸牛靠從食物吸取水份及自身儲備的水份,不足以維持運動,這從蝸牛的旱眠中可判斷出,在乾燥的天氣,它寧願放棄進食挨餓,也不敢出殼爬行。蝸牛唯一能接觸水份的部位就是腹足,因此推測腹足可能吸收水份。再根據蝸牛喜歡潮濕的習性,特別小雨後喜歡在濕水的地面爬行,推理出腹足不僅分泌的黏液,還能吸收水份。
(6)夏眠蝸牛微妙的變化
蝸牛是冷血動物,不僅冬眠還要夏眠。夏眠的蝸牛看似在殼內睡著了不動,仔細觀察的身體仍有微妙的變化。①蝸牛的顏色明顯地變淡了,由黃棕色慢慢變成淡黃色。②封口的膜厴由半透明變成雪白並增厚。③殼裡的蝸牛一點點往殼內退縮,並做多道膜厴封口。分析原因蝸牛為適應炎熱的環境,運用了淺色和白色能反射強光的原理,減少熱量的吸收,極力保護水份的失,抗衡高溫高熱,同時也一點點消耗掉自身。
(7)蝸牛殼的螺旋線、殼的傾斜
蝸牛從孵化出來便有殼,它對蝸牛至關重要,(如躲避危險、保護內臟)離開殼蝸牛無法生存。(如冬、夏眠)殼是蝸牛最主要的特徵,我特別注意觀察殼,發現蝸牛殼的共同特點:有一道右旋的螺旋線。(少數左旋殼蝸牛沒見到)觀察中產生疑問,蝸牛殼為什麼是螺旋式生長?螺旋式殼不正有點傾斜是什麼原因?查閱了大量的資料,知道這跟蝸牛進化有關。我從中總結出原因,殼先是長圓錐形無螺旋線存在缺陷,后殼從頂端開始做平面盤旋出現螺旋線但有問題,最後沿一中心軸由上向下螺旋盤旋呈現在的低圓錐形;進化使殼的直徑減少,殼內容積不變,殼的牢度增加。但還有不足,殼軸不能垂直於身體的長軸,而要傾斜於身體長軸,使增大的內臟囊的重心移到了近前端,才有利於蝸牛的運動,所以看見螺旋式殼不正有點傾斜。
(8)蝸牛對人類的價值
1.蝸牛的食用價值。蝸牛列世界四大名菜之首,在國際上享有“軟黃金”美譽。蝸牛肉質細嫩、味道鮮美,在蛋白質的含量和質量上居世界動物之首,膽固醇幾乎為零,脂肪低於2%,含有人體所必需的二十多種氨基酸。同時,在蝸牛肉中含有人體所需的鈣、磷、銅、鐵等礦物質。是人類高級營養保健食品。(附蝸牛營養成份比較表)
2.蝸牛的藥用價值。蝸牛作為藥用動物為人類治病,在我國已有悠久的歷史。具李時珍的本草綱目記載,蝸牛主治:腫毒痔漏、喉痛、咽腫、哮喘、脫水、小兒臍風、流鼻血、耳聾、脫肛疝氣瘡腫等,現在對糖尿病、腮腺炎、淋巴結核、心血管疾病、癌症(腫瘤)有一定的醫療功效。
3.蝸牛的保健作用。最近研究表明蝸牛的體液中含有多糖粘蛋白的成份,對於人體皮膚不但有軟化角質層嫩化皮膚的作用,而且有消炎、消腫的和隔除自由基抵禦紫外線的作用。可研製美容護膚產品造福於人類。
五、調查中設想與認識
1.調查中的設想。在這次調查過程中,根據對蝸牛認識,聯繫實際生活,我有一些自己大膽的設想。
(1)蝸牛殼:蝸牛是冷血動物,體溫隨環境溫度變化而改變。環境溫度過高或太低,蝸牛就會死亡。冬、夏季蝸牛都縮在殼內,靠封閉殼抗寒避署。我設想根據蝸牛殼的成份和結構,開發製造出一種新型的建築材料,用它來造房子,達到冬暖夏涼的效果。
(2)黏液:①根據蝸牛黏液驅蟻防蟲的作用,設想製造出一種新型的殺蟲劑,來代替害蟲已具有抗藥性的殺蟲劑。②根據蝸牛在刀刃上爬行,也不會傷及腹足肌肉。設想製造出一種新型的如潤滑劑,用於發動機的潤滑等。③根據蝸牛冬、夏眠封口的膜厴(黏液) 具有防水隔熱保溫的作用,設想製造出一種新型產品代替現在塑料製品,(塑料薄膜、塑料袋等)可解決白色污染問題。
2.對調查的認識。通過這次調查,使我比較全面的認識蝸牛,了解蝸牛的習性,揭開了蝸牛的秘密。學到課堂上學不到科學知識,提高自己,拓寬了視野。調查過程有辛苦,煩惱和喜悅,但從中培養了自己的毅力,明白做一件事需要耐心和恆心。現在我更加熱衷於科學探究活動。例如這次在觀察蝸牛殼時,讓我驚訝是螺旋線的現象無處不在,尤其右旋螺旋線,身邊水的螺旋型旋轉?樹木的年輪,絲瓜?爬山虎的莖;大到宇宙星雲,小至生物DNA結構都有螺旋線的現象。這表明什麼問題?有什麼奧秘?大自然的神奇深深地吸引着我去探索,也許螺旋線的現象會成為我下一個探究的新課題。
南京市馬府街小學 宓 昕
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