芻議“探究培養液中酵母菌種群數量的動態變化”實驗的教學建議

汪梅

[摘 要]“探究培養液中酵母菌種群數量的動態變化”是生物新課標模塊三活動建議中的一個實驗，實驗要求學生有較強的顯微鏡操作技能，及進行一周乃至數周的耐心觀察，并了解酵母菌種群數量變化的規律及其產生原因。實驗的開放性雖為師生提供了廣闊的探究空間，但在實踐中也導致了實驗目標的把握偏差，致使投入大量時間精力后，實驗目標達成效益很低。基于上述問題，結合教學實踐提出幾點教學建議。

[關鍵詞]培養液 酵母菌 種群數量 動態變化 實驗 教學建議

[中圖分類號] G633.91[文獻標識碼] A[文章編號] 16746058（2016）140128

一、明確實驗關鍵要素及目的

本實驗類型為探究性實驗，因變量為酵母菌的種群數量（密度），實驗的關鍵要素——自變量在標題中未提及。因此，實驗設計的第一步需要實驗者明確實驗自變量。實驗自變量可以是外界的環境因素，也可以是酵母菌自身內在的因素。從另一個角度看，“時間”是一個隱藏的變量，即不管哪種因素對酵母菌種群數量的影響，都是通過不同時間種群數量的變化體現出來的。

筆者認為本實驗的實驗目的是認識到在有限條件下，酵母菌的種群數量變化模式；通過記錄分析數據，建立并運用數學模型解釋酵母菌的種群數量變化；體驗科學探究的一般過程等。對此，在做此實驗前應讓學生明確本實驗的目的。

二、重視預實驗

實驗所用材料是酵母菌，酵母菌之間存在差異，充滿個性。以最適培養溫度為例一直存在諸多說法，有的認為最適濕度在28～30℃（沈萍等，1999），有的認為20℃是繁殖的最適溫度（余紅衛，2003），還有人認為最適溫度在25℃左右（陳維，2008）等，這很可能是因為菌種不同造成的差異。這也告訴我們，如果沒有菌種提供商提供的詳細數據，實驗者就必須在實驗前進行預實驗。

三、優化實驗步驟

實驗中所用玻璃器皿若是新購置的，須用質量分數為2%的鹽酸溶液浸泡數小時處理，避免玻璃中的游離堿影響酵母菌的生長。實驗中可采用脫脂紗布代替普通棉花制作棉塞，增加透氣性，促進酵母菌的有氧呼吸。培養過程中要定期打開培養箱的門，震蕩試管。配制馬鈴薯培養液時，應用雙層紗布充分過濾，避免淀粉顆粒形成沉淀影響計數。為了避免學生多次取樣造成培養液污染，可采取多支試管分別培養，每管只取樣一次。接種時，在無菌條件下，向試管10mL培養液中接入0.1mL酵母菌母液。沒有微量移液器的實驗室完成操作難度很大，接種量不等會造成各試管中的初始酵母菌數量差異，為此可將分裝后接種調整為先接種、再分裝，即向500mL錐形瓶中接入5mL酵母菌母液，充分搖勻后分裝。接種、分裝操作均是在無菌條件下，對液體進行定皿操作，移液管操作難度較大，筆者推薦使用醫用注射器定量轉移溶液，一次性注射器不需滅菌，也減少了污染機會，便于對液體進行定量操作，能有效避免對容器口部的污染，且推注過程還可以起到震蕩混勻的作用。為避免清洗時殘留水跡影響計盤結果，清洗后的計數板要自然干燥或用濾紙吸干水跡后，才能再使用，這導致兩次計數間隔時間較長，建議加樣時同時對兩個計數區加樣，以便減少誤差。

四、準確預期實驗現象及結果

探究實驗是開放的，但也要求實驗者對所做實驗的關鍵操作和可能出現的實驗現象有準確的預期。決定本實驗成功與否的關鍵之一是接種量。如果接種量較大已經接近K值，就觀察不到酵母菌種群的明顯增長過程，實驗失去意義。如果接種量過小，培養液易被霉菌污染，而且培養周期延長。對接種量的控制主要在活化、接種這兩個操作中實現。預實驗活化酵母菌時若采取5g活性干酵母粉加入到35℃的100mL溫水中攪勻，制成酵母菌母液，向10mL培養液中接種0.1mL母液，從實驗結果來看，初始酵母菌數量與K值為同一數量級，種群增長特征不明顯，需減少接種量。實驗若采用5g活性干酵母粉加到200mL溫水的比例制備酵母菌母液，采取更大的培養液與母液體積比，實驗效果較好。

決定計數準確度的關鍵之二是對計數時稀釋標準的把握。一般來說“每小格中的酵母菌的個數以5至10個為宜，多于10個則應稀釋一次”。當視野中酵母菌數量過多時，可能會有重疊，計數量大造成誤差。但如果隨意稀釋也會人為制造誤差。雖然在低倍鏡視野中已經可以看清酵母菌的數目和形態，但仍建議在高倍鏡下進行計數，以減少不必要的稀釋。稀釋也應結合初測結果，選擇5倍或10倍稀釋。

除此以外，還要對酵母菌在培養過程中的理化性質有準確的預期。一般來說判斷酵母菌生長情況常用的直觀指標是培養液的混濁度。從培養過程中觀察到的現象與酵母菌計數結果來看，前四天培養液的混濁度逐漸增加，酵母苗種群密度增加，兩者正相關，混濁度變化略滯后于種群數量的變化。在這段時間內，直觀比較混濁度變化就可以大致推斷種群密度變化。第四天開始培養液中出現白色沉淀，混濁度略有增加，但菌體數量不變甚至下降。培養液的混濁度已經不能反映酵母菌的數量。

（特約編輯 安 平）