探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化教學(xué)方案設(shè)計

◆張新香

酵母菌種群數(shù)量的變化規(guī)律是本實驗的核心，把“探究培養(yǎng)液中酵母菌的種群數(shù)量的變化”作為總課題，由學(xué)生根據(jù)自己的興趣去確定相應(yīng)的子課題，通過開題報告→實施實驗→結(jié)題報告這個過程，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

1 選題與目的

本實驗是人教版生物教材必修3第4章第2節(jié)“種群數(shù)量的變化”一節(jié)中的探究實驗。學(xué)生已于必修1中學(xué)習(xí)了酵母菌的代謝特點，但對其在培養(yǎng)基中的數(shù)量變化規(guī)律還不甚了解。通過該實驗，學(xué)生可以自己動手建構(gòu)種群數(shù)量增長的模型，能更加感性地認(rèn)識種群數(shù)量的變化特點。另外，本實驗涉及微生物培養(yǎng)技術(shù)、抽樣檢測技術(shù)、顯微計數(shù)技術(shù)和數(shù)學(xué)模型建構(gòu)等。因此，它是一項有著多方面價值和意義的活動。也正因為如此，筆者選擇這節(jié)課作為案例設(shè)計與各位進行交流，希望得到同人和專家的點評、指導(dǎo)。

2 困難與對策

由于酵母菌屬于微生物，因此在對其進行培養(yǎng)和計數(shù)過程中會遇到很多困難。針對這些困難，嘗試設(shè)計相關(guān)做法。

1）實驗耗時長。本實驗計劃4周時間比較長，如果每個學(xué)生每天都去實驗室操作不太現(xiàn)實。因此采取小組內(nèi)成員輪流計數(shù)的方法，每組每天都有人進行計數(shù)，最后組內(nèi)進行數(shù)據(jù)的匯總。

2）計數(shù)難度大。由于學(xué)生是第一次對微生物進行計數(shù)，為了保證計數(shù)的準(zhǔn)確，采取如下措施：

①開放實驗室，學(xué)生在計數(shù)前可以根據(jù)自己的時間去實驗室練習(xí)血球計數(shù)板的使用；

②實驗設(shè)置重復(fù)組，最后的結(jié)果取其平均值

3）培養(yǎng)易污染。微生物的培養(yǎng)極易受雜菌污染，為了防止雜菌污染，除了接種時嚴(yán)格的無菌操作外，在每次取樣計數(shù)之后，舍棄用過的培養(yǎng)基。設(shè)計實驗7天，那么開始的時候就配制42份相同的培養(yǎng)基，一半進行有氧培養(yǎng)，另一半進行無氧培養(yǎng)。每天從有氧培養(yǎng)基和無氧培養(yǎng)基中隨機各取3份，其中1號、2號、3號是無氧培養(yǎng)基，4號、5號、6號是有氧培養(yǎng)基。7天每天分別統(tǒng)計每個培養(yǎng)基種群數(shù)量值，并計算出每天的平均值。所有的培養(yǎng)基計數(shù)后不再培養(yǎng)。

3 設(shè)計與創(chuàng)新

筆者的教學(xué)設(shè)計立意是這樣的：通過探究，獲知培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化規(guī)律是本實驗的核心，然而學(xué)生通過學(xué)習(xí)已經(jīng)知道，很多因素會影響酵母菌的代謝，進而影響其繁殖。因此，筆者設(shè)計讓學(xué)生對不同培養(yǎng)條件下的酵母菌增長規(guī)律分別進行探究，把“探究培養(yǎng)液中酵母菌的種群數(shù)量的變化”作為總課題，由學(xué)生根據(jù)自己的興趣去確定相應(yīng)的子課題。由學(xué)生自己做出假設(shè)、自己設(shè)計實驗，這樣就增大了探究的開放性，有利于其形成敢于質(zhì)疑、樂于探究、勤于動手的積極態(tài)度。

4 教學(xué)過程

準(zhǔn)備階段

1）學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，掌握基本技能。由于學(xué)生缺乏微生物培養(yǎng)的相關(guān)知識，又是首次接觸血球計數(shù)板，因而獨立實施實驗探究難度較大，不能離開教師的指導(dǎo)和示范?？刹捎萌缦乱幌盗械姆椒?。

①師生共同準(zhǔn)備。學(xué)生的分組、棉塞的制作、無菌馬鈴薯培養(yǎng)液的配制、分裝和滅菌等在實驗課之前完成。

②教師課堂演示。教師演示接種、取樣、用血球計數(shù)板進行初始酵母菌數(shù)量的計數(shù)等操作。

③師生共同討論。圍繞教師的上述演示展開討論：接種為什么要在酒精燈火焰的上方進行？血球計數(shù)板有哪兩種規(guī)格？結(jié)構(gòu)如何？如何使用血球計數(shù)板進行酵母菌計數(shù)？使用血球計數(shù)板進行計數(shù)是采用了什么檢測的方法？記錄的表格如何設(shè)計？等等。在關(guān)于血球計數(shù)板及其使用的討論中，要充分利用多媒體技術(shù)展示計數(shù)時的圖片，指導(dǎo)學(xué)生弄清不同規(guī)格的血球計數(shù)板隨機選取中方格的原則和方法，明確計數(shù)的方法，能進行1 ml培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量的推導(dǎo)計算。

④學(xué)生獨立操作。在教師演示和師生討論的基礎(chǔ)上，學(xué)生再獨立進行接種、取樣、用血球計數(shù)板進行初始酵母菌數(shù)量的計數(shù)、酵母菌的培養(yǎng)等操作。

2）通過預(yù)實驗摸索酵母菌培養(yǎng)的大致條件。

3）提前布置學(xué)生預(yù)習(xí)，查閱相關(guān)資料，各學(xué)習(xí)小組經(jīng)過討論寫出初步的實驗方案。

4）筆者把能力強的學(xué)生吸收為生物小助手，與他們一起準(zhǔn)備實驗材料和用具等，包括血球計數(shù)板的準(zhǔn)備、酵母的準(zhǔn)備、土豆培養(yǎng)基的配制、滅菌、各種實驗器材的準(zhǔn)備和滅菌等。

開題報告 經(jīng)過準(zhǔn)備之后，組織一個“開題報告”形式的實驗計劃討論會。在討論會上各組代表匯報自己組的實驗計劃，全班學(xué)生對其計劃的可行性進行討論，并在討論中不斷完善。從學(xué)生提出的若干問題中選出一些較簡單和典型的問題，經(jīng)過討論，預(yù)計最終能確定6個子課題，當(dāng)然還會有其他的更多的：

1組：探究在無氧條件下的酵母菌種群數(shù)量變化；

2組：探究在添加青霉素后的酵母菌種群數(shù)量變化；

3組：探究在有氧條件下的酵母菌種群數(shù)量變化；

4組：探究在紫外燈照射下的酵母菌種群數(shù)量變化；

5組：探究在非無菌條件下的酵母菌種群數(shù)量變化；

6組：初步探究在不同培養(yǎng)溫度下的酵母菌種群數(shù)量變化。

在開題報告的最后，筆者再次講解了血球計數(shù)板的使用。另外，筆者把實驗的一些注意事項再次進行了強調(diào)。

實驗過程 愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師?！北菊n題的每一個子課題都是學(xué)生自己確定的，他們對實驗的過程和結(jié)果應(yīng)該充滿期待，就讓他們在這種期待中開始實驗吧。

1）接種。無菌操作臺的使用由生物競賽小組的成員進行示范，然后各組按照制定好的計劃分別進行接種。

2）計數(shù)。統(tǒng)一計數(shù)時間為下午6點半。

3）讓學(xué)生在問題中成長。學(xué)生通過對培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量連續(xù)7天的觀察，探究酵母菌種群數(shù)量的變化規(guī)律，進而統(tǒng)計數(shù)據(jù)，建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，繪制變化曲線中會遇到許多的問題。美國教育家克萊恩曾經(jīng)說：“最佳的學(xué)習(xí)方法是先做后辨認(rèn)，或者是一邊做一邊辨認(rèn)。”這就是筆者設(shè)計的意圖。

4）完善方案、重新實驗。當(dāng)出現(xiàn)問題時，設(shè)計師生互動、相互找茬活動，就其問題進行辯論，有理有據(jù)者給予最佳辯手稱號。其目的就是集思廣益，不斷地完善實驗設(shè)計，規(guī)范實驗性操作。各組再把所涉及的問題匯總，再次進行實驗，繪制曲線，建立模型，進行分析。3天后組織結(jié)題報告。

結(jié)題報告與評價 各組對實驗的結(jié)果進行匯報、演示和分析，通過各組建立的模型明確不同條件對酵母菌生長的影響（子課題），不難總結(jié)酵母菌在培養(yǎng)液中的增長規(guī)律和原因（總課題）。

在對學(xué)生整個活動的評價上，筆者設(shè)計評價記錄表，不僅對學(xué)生取得的成果給予肯定，更注重在活動中的收獲與體會。

通過開放式的子課題設(shè)置，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，通過開題報告→實施實驗→結(jié)題報告這個過程，不但培養(yǎng)學(xué)生的探究實驗設(shè)計能力、顯微操作能力、實驗分析和評價的能力，而且培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作精神和合作意識。不管學(xué)生的經(jīng)驗背景在某一時期是如何貧乏和微薄的，只有當(dāng)他有機會從其經(jīng)驗中做出一點兒貢獻的時候，他才真正受到教育，這就是筆者這堂課的設(shè)計理念。

[1]陳廷華.以實驗引領(lǐng)課堂教學(xué)，優(yōu)化知識呈現(xiàn)載體[J].生物學(xué)通報,2013(9):49-56.

[2]葉麗琳.高中生物學(xué)新課程實施情況的調(diào)查與思考[J].生物學(xué)通報,2013(9):22-24.