探索身邊微生物細(xì)菌利用與防范的奧秘

季愛云

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對環(huán)境微生物的研究和認(rèn)識水平不斷提高，在利用有益微生物的同時(shí)，也在警惕致病微生物的危害。本次科技創(chuàng)新實(shí)踐教育活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生探索身邊微生物細(xì)菌利用與防范的奧秘，采用實(shí)驗(yàn)觀察、問卷調(diào)查、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、問題探究等手段，培養(yǎng)學(xué)生對病菌防范和微生物利用的意識，提升學(xué)生觀察問題、提出問題和解決問題的綜合實(shí)踐能力。

活動(dòng)重點(diǎn)和難點(diǎn)

活動(dòng)重點(diǎn)：通過課堂教育教學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)各種細(xì)菌知識，領(lǐng)悟細(xì)菌的重要意義，體驗(yàn)探究細(xì)菌的樂趣。

活動(dòng)難點(diǎn)：培養(yǎng)學(xué)生自主探究的意識，提高學(xué)生運(yùn)用已有知識發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

活動(dòng)內(nèi)容

活動(dòng)對象為全校7-8年級學(xué)生，活動(dòng)人數(shù)200-300人，活動(dòng)時(shí)間為2017年5-10月。教師輔導(dǎo)學(xué)生圍繞“認(rèn)識身邊的細(xì)菌”“身邊的細(xì)菌是朋友還是敵人”“利用身邊的細(xì)菌朋友”“警惕身邊的細(xì)菌敵人”這4個(gè)主題，開展科學(xué)探究活動(dòng)（表1）。

下面重點(diǎn)介紹“利用身邊的細(xì)菌朋友”的活動(dòng)內(nèi)容。

活動(dòng)一：制作葡萄酒

活動(dòng)目的：利用酵母乳酸菌制作葡萄酒。

活動(dòng)過程：購買10千克葡萄，把葡萄擠碎后放到飲水機(jī)桶里釀造葡萄酒，觀察酵母菌在有氧和無氧狀態(tài)下的繁殖情況。

活動(dòng)結(jié)論：①利用酵母菌發(fā)酵制作葡萄酒時(shí)，須先在無菌空氣有氧環(huán)境下一段時(shí)間使其繁殖，再隔絕氧氣進(jìn)行發(fā)酵。②在有氧條件下，酵母菌能大量繁殖，但是起不到發(fā)酵效果;在無氧條件下，酵母菌繁殖速度減慢，但此時(shí)可以進(jìn)行酒精發(fā)酵。③在葡萄酒的自然發(fā)酵過程中起主要作用的，是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。發(fā)酵過程中，隨著酒精度的提高，紅葡萄皮的色素也進(jìn)入發(fā)酵液，使葡萄酒呈深紅色。在缺氧、酸性的發(fā)酵液中，酵母菌能大量生長繁殖，而絕大多數(shù)微生物因無法適應(yīng)這種環(huán)境而受到抑制。

活動(dòng)二：制作腐乳

活動(dòng)目的：利用酵母真菌釀造腐乳。

活動(dòng)步驟將豆腐切成若干塊，擺放在鋪有粽葉的托盤內(nèi)，將托盤用保鮮膜包裹，但不封嚴(yán)，放到溫度保持在15-18℃的地方。觀察毛霉生長情況，腌制，密封。在常溫情況下，一般6個(gè)月能利用酵母真菌成功釀造腐乳。

活動(dòng)結(jié)論：①參與豆腐發(fā)酵的微生物有青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。②毛霉是一種低等絲狀真菌，毛霉生長大約5天后使豆腐白坯變成毛坯。前期發(fā)酵的作用，是使豆腐表面有一層菌膜包住體，讓毛霉分泌形成以蛋白酶為主的各種酶，有利于豆腐所含有的蛋白質(zhì)水解為各種氨基酸;后期發(fā)酵的作用主要是酶與微生物協(xié)同參與生化反應(yīng)的過程。③毛霉等微生物產(chǎn)生的蛋白酶能將豆腐中的蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氨基酸;脂肪酶可將脂肪分解成甘油和脂肪酸。④用鹽腌制時(shí)，應(yīng)注意鹽的用量。鹽的濃度過低，不足以抑制微生物生長，可能導(dǎo)致豆腐腐敗變質(zhì);鹽的濃度過高，會影響腐乳的口味。

活動(dòng)三：制作泡菜

活動(dòng)目的：利用乳酸菌制作泡菜并檢測亞硝酸鹽的含量。

活動(dòng)步驟：將新鮮蔬菜切成條塊狀裝壇，配制泡菜鹽水，按清水和鹽為4：1煮沸冷卻后備用，蔬菜裝至半壇時(shí)放入蒜辦、生姜、香辛料等作料，并繼續(xù)裝至八成滿，倒入配制好的鹽水，使鹽水浸沒全部菜料，蓋上泡菜壇蓋子，用水密封發(fā)酵。

活動(dòng)結(jié)論：①泡菜的發(fā)酵時(shí)間受溫度影響，而乳酸菌在無氧條件下，將糖分解為乳酸。②泡菜制作過程中乳酸菌的變化情況：發(fā)酵初期因有氧氣，乳酸菌活動(dòng)受到抑制，乳酸菌較少;發(fā)酵中期乳酸抑制其他菌類活動(dòng)，乳酸菌則最多;發(fā)酵后期因乳酸積累，pH值下降，乳酸菌會減少。③泡菜制作過程中亞硝酸鹽的變化：發(fā)酵初期因硝酸鹽還原菌的作用，亞硝酸鹽會增加;發(fā)酵中期由于硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解，亞硝酸鹽會下降;發(fā)酵后期，因硝酸鹽還原菌被完全抑制，亞硝酸鹽會下降至相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

活動(dòng)預(yù)期效果與呈現(xiàn)方式

各組撰寫活動(dòng)報(bào)告和研究小論文?？萍继亻L學(xué)生個(gè)案展示，設(shè)立論壇，進(jìn)行小論文演講。

舉辦“我眼中的細(xì)菌”繪圖比賽、電子顯微鏡攝影比賽。

舉辦“我手中的細(xì)菌”細(xì)菌模型制作比賽，創(chuàng)意活動(dòng)設(shè)計(jì)大賽，宣傳網(wǎng)頁、宣傳小手冊制作比賽。

舉辦“我心中的科學(xué)研究故事”征文比賽。

舉辦創(chuàng)新作品、優(yōu)秀學(xué)習(xí)單、優(yōu)秀文章、優(yōu)秀設(shè)計(jì)、優(yōu)秀圖畫、成果匯報(bào)的科學(xué)評議會。

制作“神奇的微生物”宣傳展板、海報(bào)、宣傳單，走進(jìn)社區(qū)進(jìn)行宣傳。

精選適合進(jìn)入課堂教學(xué)的方案，為“課外活動(dòng)課程化”作科研準(zhǔn)備，帶動(dòng)更多教師投身科技教育活動(dòng)，并提高教師的科技素養(yǎng)，提高教學(xué)水平與設(shè)計(jì)活動(dòng)方案的水平。

活動(dòng)評價(jià)

注重過程，兼顧結(jié)果：通過主題網(wǎng)站形式，真實(shí)記錄下學(xué)生自主探究活動(dòng)的整個(gè)過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)反饋與改正。

充分發(fā)揮評價(jià)的改進(jìn)和激勵(lì)功能：尊重和愛護(hù)學(xué)生的個(gè)體差異，通過評價(jià)，發(fā)現(xiàn)和肯定學(xué)生所蘊(yùn)藏的潛能，樹立學(xué)生信心，激發(fā)其積極性。

多維度、多角度評價(jià)通過自評、互評、師評、網(wǎng)絡(luò)評等方式，從情感態(tài)度、過程方法、知識與技能等多個(gè)維度，對學(xué)生進(jìn)行全面、客觀評價(jià)。

該項(xiàng)目獲得第33屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導(dǎo)員創(chuàng)新成果科技教育方案類一等獎(jiǎng)。

專家評語

該方案緊扣微生物這一科學(xué)探索主題，充分體現(xiàn)了“三自”原則，教育目標(biāo)基本明確，傳播的相關(guān)科學(xué)知識、方法、技能和思想來源基本可靠，符合科技教育活動(dòng)的基本規(guī)律。方案從身邊日常生活問題出發(fā)，就地取材，有利于科學(xué)探索活動(dòng)的開展。方案所述科學(xué)探索活動(dòng)還需進(jìn)一步深入。