開(kāi)發(fā)生物家庭小實(shí)驗(yàn) 輔助高考專題復(fù)習(xí)

摘 要 體現(xiàn)新課程理念，開(kāi)展和開(kāi)發(fā)生物課外家庭小實(shí)驗(yàn)，探索高三復(fù)習(xí)課新模式，同時(shí)為開(kāi)發(fā)具有本地特色的生物研究性課程提供素材。

關(guān)鍵詞 生物家庭小實(shí)驗(yàn) 高三復(fù)習(xí) 研究性課程

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B

生物科高考說(shuō)明中對(duì)實(shí)驗(yàn)考查的目標(biāo)和要求是“使用恰當(dāng)?shù)姆椒?yàn)證簡(jiǎn)單的生物學(xué)事實(shí)，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋和分析”。具體的能力考查要求包括2個(gè)部分：一方面是考生能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的生物學(xué)實(shí)·驗(yàn)，另一方面則是能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋和分析。完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)既要求學(xué)生有較強(qiáng)的思考及操作能力，也要求學(xué)生有較強(qiáng)的分析綜合和邏輯思維能力，也就是說(shuō)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考查的是考生的綜合能力。

這就要求學(xué)生能明確掌握生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則和方法，惟其如此，才能設(shè)計(jì)出一個(gè)完整嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案，也才能有根有據(jù)地分析解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果、推導(dǎo)結(jié)論，根據(jù)部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)、預(yù)期后續(xù)實(shí)驗(yàn)步驟的結(jié)果及理解、表述等。

在高三二輪復(fù)習(xí)階段，教師如何讓學(xué)生在比較枯燥的學(xué)習(xí)中激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)綜合能力，打破在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的40min中培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，解決目前應(yīng)試教育中普遍以題目來(lái)訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ淖龇?本文就以酵母菌在溫州農(nóng)村日常生活中最常見(jiàn)的應(yīng)用——制作米酒為素材，開(kāi)展課外家庭小實(shí)驗(yàn)，作為高三復(fù)習(xí)課切入點(diǎn)的探索，同時(shí)也達(dá)到開(kāi)發(fā)具有本地特色的生物研究性課程的目的。

1 第一階段：收集釀酒方法

讓班級(jí)來(lái)自不同地方的同學(xué)搜集溫州地區(qū)民間釀酒方法，收集的3種方法歸納見(jiàn)表1。

2 第二階段：釀酒方法分析

教師引導(dǎo)學(xué)生從高考考綱對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊笕シ治鲆陨?種民間流傳的傳統(tǒng)的做法，進(jìn)而起到舉一反三的目的。

溫州不同農(nóng)村傳統(tǒng)的釀酒做法可以做以下分析：

①實(shí)驗(yàn)原理相同：酵母菌屬異養(yǎng)兼性厭氧菌，在正常情況下進(jìn)行有氧呼吸，將糖分解，產(chǎn)生能量，供本身活動(dòng)所需，并繁殖大量細(xì)胞。在缺氧條件下，酵母菌將糖分解成酒精和二氧化碳，稱為酒精發(fā)酵。發(fā)酵產(chǎn)生大量酒精，妨礙酵母菌的生長(zhǎng)和繁殖。若酒精的濃度達(dá)14％或以上，酵母菌便死亡。

②從實(shí)驗(yàn)材料的選擇看，米起到提供碳源和氮源、無(wú)機(jī)鹽及生長(zhǎng)因子(可能)的作用，加水后就成為了天然培養(yǎng)基。從這點(diǎn)看來(lái)選擇米的種類不同，水源不同，會(huì)造成其中的無(wú)機(jī)鹽的種類，氨基酸的種類會(huì)有一定的差異。

③從實(shí)驗(yàn)用具的選擇看，選擇的酒缸子均為用土燒制的，開(kāi)口徑為35cm左右，缸壁約1cm厚，不透光。目的是方便開(kāi)蓋通氣攪拌又容易密封，也方便將來(lái)取酒。取酒的時(shí)候?yàn)榱说玫匠吻宓木迫芤海皿幊傻耐爸糜谂囵B(yǎng)液中，起到過(guò)濾的作用。

④從實(shí)驗(yàn)步驟看，相同點(diǎn)表現(xiàn)在：把米浸泡一個(gè)晚上是為了讓淀粉水解，洗干凈蒸熟的目的是殺去其他微生物并進(jìn)一步糖基化，易于被酵母菌利用。開(kāi)始都要開(kāi)蓋和攪拌的目的是為了有充足氧氣，等酵母菌大量繁殖到最大值時(shí)密封。不同點(diǎn)表現(xiàn)在：樂(lè)清和溫州藤橋要求菌種和水先混合24h，而蒼南礬山、馬站則沒(méi)這個(gè)步驟，而是直接把三者混合。我們比較發(fā)現(xiàn)三個(gè)地方的菌有所不同，經(jīng)查資料可以確定蒼南礬山、馬站用的是紅曲中的一種，紅曲是由紅曲霉寄生在粳米(稻谷)上而成的曲。紅曲霉有耐酸、耐較高濃度酒精、耐缺氧的特點(diǎn)，但生長(zhǎng)緩慢，只有在較高的溫度下才能繁殖，所以成為我國(guó)南方福建、廣東、臺(tái)灣一帶釀酒的重要酒曲。地理位置上蒼南礬山、馬站和福建毗鄰，所以對(duì)一年四季釀酒的時(shí)間不受限制，如果在冬季往往在缸壁外包裹上草編或麻袋以起到保溫作用，而樂(lè)清和溫州的曲俗稱黃曲，屬于哪種菌不清楚，因?yàn)橐笤?1月份進(jìn)行，其他季節(jié)特別是夏季不進(jìn)行。

⑤從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，將3個(gè)地方釀出的酒進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)出自蒼南的酒酒精度最高，顏色呈紅中帶綠。樂(lè)清和藤橋的菌和方法釀出的酒顏色和味道最接近，酒精度低一些，顏色為偏黃。但通過(guò)光學(xué)顯微鏡鏡檢發(fā)現(xiàn)形態(tài)并沒(méi)有不同，但可以推測(cè)酵母菌有很多品種，不同品種的酵母菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物之一——色素不同，但黃(紅)酒中的營(yíng)養(yǎng)應(yīng)該相差無(wú)幾，因?yàn)樗鼈兊某跫?jí)代謝產(chǎn)物是一樣的。

從以上的分析中，可以看出最早的設(shè)計(jì)者從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)，進(jìn)行材料用具的選擇，設(shè)計(jì)出了可行的方法步驟。最后均為了獲得可口美酒。在這過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)了很多值得去討論和探究的問(wèn)題，可以在傳統(tǒng)的方法上設(shè)計(jì)下列實(shí)驗(yàn)：

①探究同種酵母菌釀酒時(shí)開(kāi)蓋時(shí)間的長(zhǎng)短和出酒量的關(guān)系。

②探究溫度和釀酒時(shí)間的關(guān)系。

③探究不同酵母菌的菌落特征。

④探究潮漲潮落和酵母菌代謝的關(guān)系?(有位被訪者交代：開(kāi)蓋初期潮漲，缸里的培養(yǎng)液會(huì)滿出來(lái)而潮落時(shí)會(huì)降下來(lái)。)

⑤光對(duì)釀酒的影響。

從可行性的分析，我們本次選擇了第一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3 第三階段：釀酒探究

此階段主要目的在于親身體驗(yàn)和實(shí)踐實(shí)驗(yàn)過(guò)程，訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力和對(duì)設(shè)計(jì)中的不足提出改進(jìn)并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)更多問(wèn)題：

學(xué)生按自己所帶的容器(干凈的廣口瓶或自帶廣口的玻璃瓶)的大小計(jì)算出所需要的米(用干凈的剩飯代替)、水、菌的量。學(xué)生設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)進(jìn)行釀酒，并在3月份進(jìn)行。

在過(guò)程中不斷碰到的問(wèn)題、解決方法和感觸如下：

①大多數(shù)學(xué)生問(wèn)的第一問(wèn)題就是自己所帶的瓶子中該放多少米、水和菌。這暴露出學(xué)生沒(méi)有獨(dú)立思考問(wèn)題的習(xí)慣，習(xí)慣于被動(dòng)接受知識(shí)的弱點(diǎn)，因?yàn)榻處熈?xí)慣于把知識(shí)嚼細(xì)了喂給學(xué)生。在計(jì)算過(guò)程中教師要引導(dǎo)學(xué)生如何考慮環(huán)境最大容納量的問(wèn)題。

’

②飯和菌混合后一天，容器中的物質(zhì)形態(tài)發(fā)生了很大的改變，學(xué)生大呼這么臟的東西里出的酒能吃嗎?等他們耐心觀察2d后澄清的米酒出現(xiàn)，學(xué)生感嘆微生物的力量，紛紛提出建議：以后把食堂和家里的剩飯都留起來(lái)釀酒，只要把它們殺菌過(guò)就可以，因?yàn)榻湍妇粫?huì)“挑食”。因?yàn)闊o(wú)論是用剩飯還是用新鮮的米飯都一樣能釀出酒來(lái)。

③由于我們選用玻璃瓶，可以清楚觀察到菌水混合后就有大量的氣泡的產(chǎn)生，加米飯后一天氣泡的量達(dá)到最多，后又有所減少，氣泡多少和哪些因素有關(guān)，如何定量氣泡數(shù)量和速率的問(wèn)題。

④釀酒的過(guò)程原來(lái)這么簡(jiǎn)單，但其中學(xué)問(wèn)不少，釀出酒容易，釀好酒難!

根據(jù)觀察和對(duì)現(xiàn)象的分析，完成下列任務(wù)：

①畫(huà)出釀酒過(guò)程中酒精的數(shù)量隨時(shí)間變化曲線。

②畫(huà)出釀酒過(guò)程中米飯的數(shù)量隨時(shí)間變化曲線。

③畫(huà)出釀酒過(guò)程中有機(jī)物種類隨時(shí)間的變化曲線。

④畫(huà)出釀酒過(guò)程中的酵母菌的數(shù)量隨時(shí)間變化曲線。

⑤畫(huà)出釀酒過(guò)程中的二氧化碳的數(shù)量隨時(shí)間變化曲線。

⑥有什么方法可以測(cè)出酒精濃度?酒精濃度為什么只能達(dá)到一定值，一般不超過(guò)14％?

⑦有什么途徑可以節(jié)約釀酒的成本?

⑧如何保存和繁殖菌種?如何鑒別菌種的不同類型?

以上3個(gè)階段主要涉及高考考綱中以酵母菌為對(duì)象進(jìn)行出題的知識(shí)點(diǎn)見(jiàn)表2。 從以上家庭小實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展看，學(xué)生從具體感知_抽象→概括→實(shí)際應(yīng)用的認(rèn)識(shí)過(guò)程中，有2次飛躍：學(xué)生的認(rèn)知活動(dòng)要在具體感知的基礎(chǔ)上，通過(guò)概括，得出知識(shí)結(jié)論(感知到概括)；第二次，即把掌握的知識(shí)結(jié)論應(yīng)用于實(shí)際(概括到應(yīng)用)。只有完成這兩次飛躍，才算真正地完成教育教學(xué)目標(biāo)。

4 開(kāi)發(fā)生物家庭小實(shí)驗(yàn)的積極意義

本小實(shí)驗(yàn)的操作培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、驗(yàn)證生物學(xué)事實(shí)的能力，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、解釋和推導(dǎo)結(jié)論的能力以及根據(jù)某些實(shí)驗(yàn)條件和部分結(jié)果，推測(cè)下一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力；同時(shí)也培養(yǎng)和訓(xùn)練了學(xué)生對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中常以圖、表等抽象形式所表達(dá)的生物學(xué)意義的理解能力，準(zhǔn)確描述相關(guān)的現(xiàn)象、原理的能力。而這些能力正是適應(yīng)于高考的新一輪改革，適應(yīng)學(xué)科之間實(shí)驗(yàn)的交叉和滲透，更適應(yīng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的自我展現(xiàn)。

當(dāng)教室里彌漫著高考的緊張氣氛，學(xué)生不受實(shí)驗(yàn)室和時(shí)間的限制，通過(guò)觀察自己制作的小實(shí)驗(yàn)來(lái)復(fù)習(xí)的知識(shí)，學(xué)生印象深刻，教師在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)到出酒的4d的課余時(shí)間幾乎都和學(xué)生討論碰到的問(wèn)題，學(xué)生興趣高漲。

學(xué)生發(fā)現(xiàn)會(huì)家庭釀酒的人年齡多數(shù)在60歲以上，而且多是在農(nóng)村，他們只知道過(guò)程但不知道原理，而學(xué)生只知道原理卻不知道實(shí)踐。這暴露出我們國(guó)家在提高社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)方面要解決的矛盾問(wèn)題，從而對(duì)提高全民科學(xué)素養(yǎng)的做法提出積極的建議。

通過(guò)實(shí)踐探究活動(dòng)，學(xué)生在自由、合作探究的親身體驗(yàn)中自由地交流，在合作中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中合作，教師既是指導(dǎo)者，更是參與者、學(xué)習(xí)者，與學(xué)生一起成長(zhǎng)，一起分享學(xué)生成功的喜悅，讓他們的個(gè)性得以展示，將學(xué)生引向了一個(gè)更廣闊的生活空間，使他們的潛能得以發(fā)展，情感得以深化，能力得以發(fā)展，思想道德和審美能力得到了提升。這樣的活動(dòng)可以體現(xiàn)新課程理念，讓學(xué)生在生物與生活中的密切關(guān)系中尋找知識(shí)培養(yǎng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，并養(yǎng)成良好的科學(xué)習(xí)慣。

本家庭小實(shí)驗(yàn)在初中和小學(xué)都可以開(kāi)展。