探索身邊微生物細菌利用與防范的奧秘

季愛云

隨著科學技術的進步，人們對環境微生物的研究和認識水平不斷提高，在利用有益微生物的同時，也在警惕致病微生物的危害。本次科技創新實踐教育活動，引導學生探索身邊微生物細菌利用與防范的奧秘，采用實驗觀察、問卷調查、實驗設計、問題探究等手段，培養學生對病菌防范和微生物利用的意識，提升學生觀察問題、提出問題和解決問題的綜合實踐能力。

活動重點和難點

活動重點：通過課堂教育教學活動，幫助學生學習各種細菌知識，領悟細菌的重要意義，體驗探究細菌的樂趣。

活動難點：培養學生自主探究的意識，提高學生運用已有知識發現問題、解決問題的能力。

活動內容

活動對象為全校7-8年級學生，活動人數200-300人，活動時間為2017年5-10月。教師輔導學生圍繞“認識身邊的細菌”“身邊的細菌是朋友還是敵人”“利用身邊的細菌朋友”“警惕身邊的細菌敵人”這4個主題，開展科學探究活動（表1）。

下面重點介紹“利用身邊的細菌朋友”的活動內容。

活動一：制作葡萄酒

活動目的：利用酵母乳酸菌制作葡萄酒。

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

活動結論：①利用酵母菌發酵制作葡萄酒時，須先在無菌空氣有氧環境下一段時間使其繁殖，再隔絕氧氣進行發酵。②在有氧條件下，酵母菌能大量繁殖，但是起不到發酵效果;在無氧條件下，酵母菌繁殖速度減慢，但此時可以進行酒精發酵。③在葡萄酒的自然發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。發酵過程中，隨著酒精度的提高，紅葡萄皮的色素也進入發酵液，使葡萄酒呈深紅色。在缺氧、酸性的發酵液中，酵母菌能大量生長繁殖，而絕大多數微生物因無法適應這種環境而受到抑制。

活動二：制作腐乳

活動目的：利用酵母真菌釀造腐乳。

活動步驟將豆腐切成若干塊，擺放在鋪有粽葉的托盤內，將托盤用保鮮膜包裹，但不封嚴，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個月能利用酵母真菌成功釀造腐乳。

活動結論：①參與豆腐發酵的微生物有青霉、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水解為各種氨基酸;后期發酵的作用主要是酶與微生物協同參與生化反應的過程。③毛霉等微生物產生的蛋白酶能將豆腐中的蛋白質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，應注意鹽的用量。鹽的濃度過低，不足以抑制微生物生長，可能導致豆腐腐敗變質;鹽的濃度過高，會影響腐乳的口味。

活動三：制作泡菜

活動目的：利用乳酸菌制作泡菜并檢測亞硝酸鹽的含量。

活動步驟：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，蔬菜裝至半壇時放入蒜辦、生姜、香辛料等作料，并繼續裝至八成滿，倒入配制好的鹽水，使鹽水浸沒全部菜料，蓋上泡菜壇蓋子，用水密封發酵。

活動結論：①泡菜的發酵時間受溫度影響，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：發酵初期因有氧氣，乳酸菌活動受到抑制，乳酸菌較少;發酵中期乳酸抑制其他菌類活動，乳酸菌則最多;發酵后期因乳酸積累，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：發酵初期因硝酸鹽還原菌的作用，亞硝酸鹽會增加;發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定的狀態。

活動預期效果與呈現方式

各組撰寫活動報告和研究小論文。科技特長學生個案展示，設立論壇，進行小論文演講。

舉辦“我眼中的細菌”繪圖比賽、電子顯微鏡攝影比賽。

舉辦“我手中的細菌”細菌模型制作比賽，創意活動設計大賽，宣傳網頁、宣傳小手冊制作比賽。

舉辦“我心中的科學研究故事”征文比賽。

舉辦創新作品、優秀學習單、優秀文章、優秀設計、優秀圖畫、成果匯報的科學評議會。

制作“神奇的微生物”宣傳展板、海報、宣傳單，走進社區進行宣傳。

精選適合進入課堂教學的方案，為“課外活動課程化”作科研準備，帶動更多教師投身科技教育活動，并提高教師的科技素養，提高教學水平與設計活動方案的水平。

活動評價

注重過程，兼顧結果：通過主題網站形式，真實記錄下學生自主探究活動的整個過程，及時發現問題，及時反饋與改正。

充分發揮評價的改進和激勵功能：尊重和愛護學生的個體差異，通過評價，發現和肯定學生所蘊藏的潛能，樹立學生信心，激發其積極性。

多維度、多角度評價通過自評、互評、師評、網絡評等方式，從情感態度、過程方法、知識與技能等多個維度，對學生進行全面、客觀評價。

該項目獲得第33屆全國青少年科技創新大賽科技輔導員創新成果科技教育方案類一等獎。

專家評語

該方案緊扣微生物這一科學探索主題，充分體現了“三自”原則，教育目標基本明確，傳播的相關科學知識、方法、技能和思想來源基本可靠，符合科技教育活動的基本規律。方案從身邊日常生活問題出發，就地取材，有利于科學探索活動的開展。方案所述科學探索活動還需進一步深入。