Аквариумные рыбы могут быть использованы на уроках зоологии (особенности внешнего строения), анатомии, физиологии и гигиены человека, (проявление условных рефлексов) и общей биологии. Адаптивные свойства рыб изучают в теме "Класс рыбы" в VII классе, в частности на уроке "Внешнее строение рыбы". Раздаточные аквариумы устанавливают на каждом ученическом столе, в каждом находится одна рыба. Демонстрационные аквариумы помещают на столе учителя или на стеллажах у боковой стены кабинета.
Затем рассматривается окраска рыб. Учащиеся должны сначала усвоить главный принцип окраски: спинка окрашена почти у всех рыб более интенсивно, чем брюшко. При этом учащиеся вспоминают причину такого распределения пигментации клопа-гладыша, который, плавая на спине, имеет обратную интенсивность окраски. Далее, на примере отдельных видов аквариумных рыб, представленных в демонстрационном аквариуме (цихлиды, сомики, пескарь), учитель обращает внимание учащихся на пестроту рисунков по бокам их тела. Эти рисунки как бы расчленяют в глазах хищника форму рыбы, не позволяя увидеть жертву в целом и определить, в каком направлении расположена голова. Глаз рыбы часто скрыт вертикальной темной полосой. Такие примеры расширяют знания учащихся и развивают представление о защитных приспособлениях организмов, более подробно рассматриваемых в курсе общей биологии.
Изучение роли плавников рыб возможно только во внеклассной работе, но использование данных этих наблюдений на соответствующих уроках в VII и IX классах, бесспорно, вызовет интерес учащихся. При этом необходимо помнить, что перегружать уроки фактическим материалом нельзя. Продолжительность сообщений учащихся должна быть не более 2 - 3 мин. Учащиеся узнают, что спинной плавник способствует прямолинейной устойчивости рыбы при движении. Но в аквариуме по положению спинного плавника часто определяют состояние некоторых рыб: если он поднят и расправлен, рыба чувствует себя нормально; если все время сжат и опущен, - состояние рыбы плохое. При этом надо учесть, что приповерхностные рыбы (многие живородящие) могут опускать плавник, чтобы он не выходил за пределы воды. У приповерхностных рыб спинной плавник сдвинут назад, за пределы передней части спины, плотно прилегающей снизу к поверхностной пленке воды при охоте за летающими насекомыми.
Хвостовой плавник у рыб выполняет много функций. У большинства быстро плавающих он отвечает за движение (данио, барбусы и др.). У ряда рыб хвостовой плавник (часто совместно с удлиненными и сдвинутыми к хвостовому стеблю спинным и анальным) обеспечивает мощный бросок при охоте (щука), иногда и прыжок из воды за пролетающим комаром. Специфическое назначение анального плавника следует рассмотреть у живородящих: у самцов гуппи и меченосцев его лучи свернуты в трубочку, образуя особый орган - гоноподий - для внутреннего оплодотворения самки.
Брюшные плавники у рыб парные. Наиболее интересны брюшные плавники у бычков - они срослись и образовали присоску, позволяющую рыбкам закрепляться на субстрате. Такое приспособление важно для рыб, живущих на быстром течении. Любопытно преобразование брюшных плавников в длинные осязающие нити у трихогастров (гурами). Они свободно двигают этими нитями, осязают предметы и других рыб, при ухаживании трихогастры поглаживают друг друга этими нитями. У скалярий плавники-нити обеспечивают равновесие сплющенного с боков тела. Специализацию парных грудных плавников хорошо рассмотреть у ряда рыб в аквариуме. У донных рыб (коридорасы, лорикарии и т.п.) грудные плавники малоподвижны, расставлены в стороны, подвижна их мягкая задняя кромка. Это рули глубины. Но эти же плавники позволяют рыбам опираться на грунт, иногда служат передвижению по грунту. У некоторых сомов первые лучи этих и спинного плавников утолщены, имеют бороздку - канал и особое замыкающее устройство. По каналу проходит ядовитый секрет; попадая в ранку, он вызывает жжение и боль. Уколы этими лучами у ряда тропических сомов очень болезненны и для человека. Замыкающее устройство при основании этих лучей срабатывает автоматически, когда рыбу схватит хищник. В этом случае все три острых ядовитых луча становятся перпендикулярно к телу рыбы (в разрезе они напоминают равномерно удаленные лопасти трехлопастного пропеллера). Когда возбуждение проходит, замыкающие мускулы расслабляются и лучи вновь становятся подвижными. Хищники часто не могут проглотить сома из-за его растопыренных острых лучей. Иногда находят птиц, погибших от того, что замыкающее устройство сработало уже у них в горле (сом при этом тоже погибает). Это пример относительности приспособления. Горизонтально расположенные грудные плавники быстро плавающих или живущих в быстрой воде рыб, например данио, можно считать рулями глубины. А вот у близких родственников данио - барбусов - грудные плавники уже более подвижны, свободно меняют положение от горизонтального и неподвижного при быстром плавании до вертикально-загребающего при медленном. Барбусы живут среди стеблей тростника, прибрежных зарослей. Здесь нужно лавировать, останавливаться, даже пятиться. Грудные плавники работают, как весла; их движения обеспечивают неподвижность рыбы или резкое торможение на быстром ходу. У цихлид грудные плавники действуют при медленном плавании, а при быстром (работает хвостовой плавник) прижимаются к телу. У рыб, живущих в зарослях приповерхностных вод, (например, макропод), в основном работают грудные плавники.
На уроке "Внешнее строение рыбы" можно рассмотреть строение рта рыб разных экологических групп. К уроку "Внутреннее строение рыбы" полезно подготовить сообщение, основанное на наблюдениях за дыханием рыб. При изучении вопроса о размножении и развитии интересны сообщения учащихся о нересте аквариумных рыб и развитии мальков. Результаты опытов по образованию условных рефлексов у рыб на внеклассных занятиях используются на уроках в VII (тема "Класс рыбы") и VIII классах (тема "Высшая нервная деятельность"). В курсе зоологии учащиеся впервые встречаются с понятием "условный рефлекс". В аквариуме рыбы легко образуют условные рефлексы, например на красный свет, освещение которым сочетается с кормлением.
Во внеклассной работе в лабораторных аквариумах учащиеся могут подготовить сообщения о наблюдениях за рыбами, об экспериментах с ними, которые затем используются на уроках. Ниже даны примерные темы таких сообщений к соответствующим темам Программы средней общеобразовательной школы по биологии.
1. VII класс; тема "Класс рыбы":
а) приспособления рыб к жизни в водной среде;
б) видовые приспособления рыб.
Донные, свободно плавающие, приповерхностные виды; рыбы проточных и стоячих водоемов; специализация хищных рыб (щука, окунь);
в) приспособления рыб в зависимости от кислородного режима водоемов; дыхание жабрами; дополнительные органы дыхания (вьюн, коридорас, лабиринтовые), двоякодышащие рыбы;
г) поведение рыб; плавание; кормление; поведение в стае; охрана территории; поведение рыб при встречах; преднерестовые игры.
д) размножение рыб: без охраны потомства (давно, барбусы), с заботой об икре (коридорас), с подготовкой места нереста и охраной потомства (скалярии, цихлазомы), с постройкой гнезда (лабиринтовые).
2. VIII класс; тема "Высшая нервная деятельность": выработка условных рефлексов у рыб (кормление на стук, на свет); торможение рефлексов без подкрепления.
3. IX класс; изучение приспособленности организма; работы 1 а, б, в и литература об аквариумных рыбах.
4. IX класс; изучение творческой роли искусственного отбора; сообщения о вариететах золотой рыбки, цветовых разновидностях живородящих рыб гуппи и меченосцев; литература об аквариумных рыбах.
5. X класс; тема "Основные законы наследственности". Эксперименты по скрещиванию разновидностей гуппи и меченосцев.
6. X класс; изучение основ экологии, сообщения о взаимоотношениях рыб с окружающей средой, аквариум как упрощенная модель биогеоценоза. На примере абиотических и биотических компонентов аквариума подготовить сообщения и схему о взаимосвязях в экологических системах. Поскольку аквариум - модель, ряд энергетических и трофических связей будут выходить за пределы системы: например, корм для рыб (трофическая связь) поступает извне. На примере процессов, происходящих в аквариуме, показать действие саморегуляции (гомеостата) в биогеоценозе. Использовать идею известного эколога Е. Одума что пруд - это великолепный пример небольшой экосистемы с четырьмя основными присущими ей компонентами. Поскольку аквариум - модель природного водоема, осуществить перенос методики Одума на рассмотрение процессов в аквариуме.
Использование заданий для проведения различных опытов и наблюдений помогает успешно их выполнить и получить нужные результаты. Наибольший воспитательный эффект обеспечивается при создании таких условий работы в уголке живой природы, когда учащиеся осознают необходимость тщательного, аккуратного выполнения любого вида деятельности по определенному плану с последующими выводами, которые могут помочь развитию творческой инициативы, а следовательно, усовершенствованию работы, улучшению ее качества.
Таким образом, экологическое образование по праву должно стать узловым в структуре образования, одним из факторов её развития.
Потребность в экологическом образовании связана с необходимостью обеспечения благоприятной среды для жизни человека. Качество окружающей среды определяет здоровье - основное право человека и главная цель развития цивилизации. Без необходимых для существования и развития человека природных предпосылок все социальные вопросы теряют смысл. Поэтому экологическое образование должно не просто проникнуть в структуру системы образования, а стать одной из её основ. Основные принципы экологического образования и возможности их реализации при изучении морфологических адаптаций рыб в средней школе, как составной части единого модуля экологического образования школьников, заключается в следующем: