探究培養液中酵母菌種群數量變化教學方案設計

◆張新香

酵母菌種群數量的變化規律是本實驗的核心，把“探究培養液中酵母菌的種群數量的變化”作為總課題，由學生根據自己的興趣去確定相應的子課題，通過開題報告→實施實驗→結題報告這個過程，培養學生的探究能力。

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“種群數量的變化”一節中的探究實驗。學生已于必修1中學習了酵母菌的代謝特點，但對其在培養基中的數量變化規律還不甚了解。通過該實驗，學生可以自己動手建構種群數量增長的模型，能更加感性地認識種群數量的變化特點。另外，本實驗涉及微生物培養技術、抽樣檢測技術、顯微計數技術和數學模型建構等。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，筆者選擇這節課作為案例設計與各位進行交流，希望得到同人和專家的點評、指導。

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和計數過程中會遇到很多困難。針對這些困難，嘗試設計相關做法。

1）實驗耗時長。本實驗計劃4周時間比較長，如果每個學生每天都去實驗室操作不太現實。因此采取小組內成員輪流計數的方法，每組每天都有人進行計數，最后組內進行數據的匯總。

2）計數難度大。由于學生是第一次對微生物進行計數，為了保證計數的準確，采取如下措施：

①開放實驗室，學生在計數前可以根據自己的時間去實驗室練習血球計數板的使用；

②實驗設置重復組，最后的結果取其平均值

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

3 設計與創新

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

4 教學過程

準備階段

1）學習基礎知識，掌握基本技能。由于學生缺乏微生物培養的相關知識，又是首次接觸血球計數板，因而獨立實施實驗探究難度較大，不能離開教師的指導和示范。可采用如下一系列的方法。

①師生共同準備。學生的分組、棉塞的制作、無菌馬鈴薯培養液的配制、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、用血球計數板進行初始酵母菌數量的計數等操作。

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？血球計數板有哪兩種規格？結構如何？如何使用血球計數板進行酵母菌計數？使用血球計數板進行計數是采用了什么檢測的方法？記錄的表格如何設計？等等。在關于血球計數板及其使用的討論中，要充分利用多媒體技術展示計數時的圖片，指導學生弄清不同規格的血球計數板隨機選取中方格的原則和方法，明確計數的方法，能進行1 ml培養液中酵母菌數量的推導計算。

④學生獨立操作。在教師演示和師生討論的基礎上，學生再獨立進行接種、取樣、用血球計數板進行初始酵母菌數量的計數、酵母菌的培養等操作。

2）通過預實驗摸索酵母菌培養的大致條件。

3）提前布置學生預習，查閱相關資料，各學習小組經過討論寫出初步的實驗方案。

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

開題報告 經過準備之后，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，全班學生對其計劃的可行性進行討論，并在討論中不斷完善。從學生提出的若干問題中選出一些較簡單和典型的問題，經過討論，預計最終能確定6個子課題，當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量變化；

2組：探究在添加青霉素后的酵母菌種群數量變化；

3組：探究在有氧條件下的酵母菌種群數量變化；

4組：探究在紫外燈照射下的酵母菌種群數量變化；

5組：探究在非無菌條件下的酵母菌種群數量變化；

6組：初步探究在不同培養溫度下的酵母菌種群數量變化。

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

實驗過程 愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師。”本課題的每一個子課題都是學生自己確定的，他們對實驗的過程和結果應該充滿期待，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。統一計數時間為下午6點半。

3）讓學生在問題中成長。學生通過對培養液中酵母菌種群數量連續7天的觀察，探究酵母菌種群數量的變化規律，進而統計數據，建構數學模型，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說：“最佳的學習方法是先做后辨認，或者是一邊做一邊辨認。”這就是筆者設計的意圖。

4）完善方案、重新實驗。當出現問題時，設計師生互動、相互找茬活動，就其問題進行辯論，有理有據者給予最佳辯手稱號。其目的就是集思廣益，不斷地完善實驗設計，規范實驗性操作。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天后組織結題報告。

結題報告與評價 各組對實驗的結果進行匯報、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），不難總結酵母菌在培養液中的增長規律和原因（總課題）。

在對學生整個活動的評價上，筆者設計評價記錄表，不僅對學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置，激發了學生的創新意識，通過開題報告→實施實驗→結題報告這個過程，不但培養學生的探究實驗設計能力、顯微操作能力、實驗分析和評價的能力，而且培養學生的協作精神和合作意識。不管學生的經驗背景在某一時期是如何貧乏和微薄的，只有當他有機會從其經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計理念。

[1]陳廷華.以實驗引領課堂教學，優化知識呈現載體[J].生物學通報,2013(9):49-56.

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