在显微镜下，一群草履虫正随着胡萝卜汁的刺激跳起“华尔兹”，它们的一举一动通过手机显微联动技术实时投射在实验室大屏上——这是新会葵城中学初一生物课上的一幕。两个月前，这套让草履虫实验清晰起来的观察技术，在第40届广东省青少年科技创新大赛上斩获一等奖和“广东省科学院院长创新奖”。

    如今，这项由该校师生研发的《优化草履虫培养 创新观察技术》项目，不仅从竞赛场走进了实验室，还走进生物课堂，反哺课堂教学。

    文/江门日报记者 张翠玲

    清晰呈现微观世界

    “2024年初中生物教材换新后，《单细胞生物》一节中‘观察并探究草履虫的趋性’这一实验给学校实验课带来挑战。我们学校有22个班，每个班都要开展生物实验，到后面要么是草履虫的数量不够，要么是草履虫的活性降低影响观察结果。怎么扩培草履虫数量、改进观察方式成为我们的灵感源泉。”新会葵城中学科学教师容妙娜说。更重要的是，他们考虑到不是所有学校都全面普及显微镜，显微镜数量不足的情况下如何满足每位学生的实验需求呢？于是，师生们便萌生了项目性探究实验的想法。

    该项目由该校梁梓弘、吴雨皓、龙天行三位学生通力合作，在容妙娜、王静杰两位老师的精心指导下，历经数月艰苦钻研完成。团队从扩培方式、刺激源革新、创新观察技术三方面入手，大幅提升草履虫培养效率，革新刺激源使趋性反应更直观，运用数字技术让微观世界清晰呈现，为生物科学研究注入新活力。

    在项目研究的过程中，梁梓弘主要负责草履虫趋性观察技术的提升工作，“在实验记录时，我们发现，多种数字化技术可提高观察草履虫的清晰度，如手机延时摄影、将手机微距与半球形透镜配合、手机与显微镜联动、数码液晶显微镜结合等方式。”龙天行则表示，过去大家用溶解后无色的糖和盐观察对草履虫的趋性影响，而他们团队用多种有色材料探究其作用，发现常规实验的染色剂和医用消毒剂都对草履虫有致死作用，因此建议团队选取多种有色蔬果榨汁进行实验，发现火龙果汁是有害刺激源；胡萝卜汁和菜汁是有利刺激源，能较好引起草履虫趋性反应；番茄汁虽然也是有利刺激源，但不利于观察，并非优选实验材料。

    实验成果在该校七年级全面铺开

    为获取精确无误的实验数据，师生们经常周末扎根实验室，累计拍摄近100GB原始视频素材。最后，他们的项目优化了草履虫的培养方法，筛选稻草浸出液和淡糖液混合培养能快速增加草履虫数量；创新草履虫趋性观察技术，筛选出透明的减缓物、有色刺激源，加上不同数字化技术组合便于观察草履虫趋性。“项目有效解决了实验教学中相关的难题，也能为趋性探究实验以及运用草履虫进行水质监测等方面提供有价值的参考。目前，我们的实验视频已在微信公众号和公益活动进行推广。”容妙娜说。

    如今，师生们的实验成果已经在该校七年级的生物实验课上全面铺开。“我们将比赛中优化的草履虫培养方法、减缓运动物质筛选成果及手机显微联动等技术直接应用于课堂。课前用‘稻草浸出液+蔗糖’混合培养草履虫，确保实验材料优质足量；课上利用手机显微联动技术，让学生实时在大屏共享观察画面，配合延时摄影留存动态过程。相比以往，课堂更高效直观，学生能快速突破观察难点，全程深度参与‘提出问题—实践探究’的科学流程，从被动听转变为主动探索，可以更直观地了解单细胞生物的生命特征，科学思维与实践能力得到显著提升。”王静杰说。“我们团队研究方案的实际应用效果良好，这不仅是因为项目成果在青创赛中获奖，还在于我们研发的创新数字化观察技术，切实解决了在显微镜下观察草履虫时看不清、看不准的问题。该技术还能清晰呈现草履虫内部细胞器的变化，既便于教师授课，也激发了学生们对生物学科的兴趣。”梁梓弘说。

    除了被该校生物实验课采用，该项目的研究成果还入选成为该校综合实践校本课程《我是绿创设计师》优秀示范案例。“这不仅是对我们科研能力的认可，还增强了我们的信心，让我们更敢于挑战复杂课题。创新成果能切实服务教学、帮助更多同学，我非常开心。”吴雨皓说。龙天行表示，在接下来的暑假中，他将继续完善关于有色蔬果汁对草履虫趋性影响的实验，筛选出更多有利刺激源和有害刺激源，探索更多可能。