自主建構(gòu)知識系統(tǒng)的章節(jié)復習教學嘗試
——以“微生物的培養(yǎng)與應用”為例

四川 申定健

生物復習課是一種有別于高一、高二新授課的高三常態(tài)課堂教學活動，復習課要求能對學生已學知識進行系統(tǒng)地回顧、查漏補缺、鞏固深化，并發(fā)展學科核心素養(yǎng)。復習課根據(jù)不同的任務要求，有課時復習、章節(jié)復習、單元復習、專題復習、綜合復習等不同形式。復習課的系統(tǒng)性、高效性等高標準讓它成為高三教師的“難言之隱”，原因大多是既無現(xiàn)成的教材，也無固定的模式，內(nèi)容缺少新鮮感和教學手段選擇困難，教學目標、分層復習、因材施教等難以把握等。如何通過恰當?shù)慕虒W方法和手段取得良好的教學效果值得每一位高三教師深思。鑒于此，筆者嘗試以“微生物的培養(yǎng)與應用”選修章節(jié)復習為例，突出學生自主復習建構(gòu)知識系統(tǒng)，以期為同行提供參考。

1.教學過程

1.1 課前準備

課前，筆者讓學生依據(jù)人教版教材選修1《生物技術(shù)實踐》專題2“微生物的培養(yǎng)與應用”的內(nèi)容總結(jié)章節(jié)思維導圖或知識系統(tǒng)圖，課堂隨機抽取學生代表進行展示，并在課前完成2019年全國卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ第37題的練習。

1.2 課堂展示

學生陳述思維導圖或知識系統(tǒng)圖（如圖所示，由于內(nèi)容較多，本文只展示一位學生的部分成果），之后先由其自行補充說明，再由其他學生依據(jù)自己總結(jié)的內(nèi)容對展示圖進行補充或修正，課堂采用發(fā)散性思維的方式進行相應補充和說明。

學生自主建構(gòu)知識系統(tǒng)圖（部分）

1.3 互助補充

每個學生對章節(jié)內(nèi)容的理解層次都有所不同，且或多或少會遺漏一部分內(nèi)容。課堂中要求其他學生在聆聽、學習展示的同學的講解說明后，能依據(jù)自己所整理的思維導圖或知識系統(tǒng)圖進行相應補充，集思廣益，完善總結(jié)。筆者發(fā)現(xiàn)，學生互助補充可以做到章節(jié)知識點全覆蓋，典型內(nèi)容如下：

（1）因微生物新陳代謝類型的不同，培養(yǎng)基中碳源的類型有所差異，如自養(yǎng)生物提供的為無機碳源（CO2），異養(yǎng)生物提供的為有機碳。

（2）培養(yǎng)基的類型舉例（教材第83～84頁附錄3）：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基——培養(yǎng)細菌；麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基——培養(yǎng)酵母菌；馬鈴薯瓊脂培養(yǎng)基——培養(yǎng)真菌；查氏培養(yǎng)基——培養(yǎng)霉菌；MY培養(yǎng)基——霉菌和酵母菌的傳代保藏；伊紅美藍培養(yǎng)基——大腸桿菌鑒別培養(yǎng)基（大腸桿菌的菌落呈黑色略帶金屬光澤）；MS培養(yǎng)基——植物組織培養(yǎng)。

（3）紫外線進行滅菌還是消毒？教材第16頁“實驗室里還用紫外線或化學藥物進行消毒”，第85頁附錄4“紫外線滅菌的操作方法——紫外線只適用于表面滅菌和空氣滅菌”，故答案是既可消毒，也可局部滅菌。紫外線消毒或滅菌前，還可以用石炭酸或煤酚皂等消毒液增強消毒效果。

（4）消毒或滅菌的原理：破壞了微生物細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和核酸，從而影響其生命活動。

（5）目的微生物的尋找思路：根據(jù)目的菌對生存環(huán)境的要求，到相應環(huán)境中去尋找；篩選分離思路：人為提供有利于目的菌株生長的條件（包括營養(yǎng)、溫度、pH等），同時阻止或抑制其他微生物生長。

（6）土壤是微生物的大本營，土壤中微生物有三大類群：細菌、放線菌和真菌；其樣品稀釋的標準為細菌：104～106，放線菌：103～105，真菌：102～104。

（7）菌落特征：菌落性狀、大小、隆起程度和顏色；成因：在一定的培養(yǎng)條件下，不同種微生物表現(xiàn)出各自穩(wěn)定的菌落特征。

（8）水體中的菌體數(shù)量計數(shù)：濾膜法；鑒別大腸桿菌的培養(yǎng)基：伊紅美藍培養(yǎng)基。

1.4 課堂精講

待學生再無補充后，筆者會點評學生的展示和互助，精講考點內(nèi)容。

課題1 微生物的實驗室培養(yǎng)

（1）培養(yǎng)基的類型劃分及功能用途說明包括①物理性質(zhì)：固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基，劃分依據(jù)是凝固劑瓊脂加入量的多少。瓊脂用量大于或等于10 g/L為固體，瓊脂用量等于3.5 g/L為半固體，不加凝固劑為液體；②功能用途：完全培養(yǎng)基、選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基；③化學成分：天然培養(yǎng)基（如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基）和合成培養(yǎng)基（MS培養(yǎng)基）。一般而言，實驗篩選、純化和鑒別在平板固體培養(yǎng)基上進行；工業(yè)發(fā)酵用液體培養(yǎng)基；半固體培養(yǎng)基可用于觀察微生物細胞活動。

（2）消毒和滅菌的對象：涉及芽孢和孢子殺滅，為滅菌；不涉及芽孢和孢子殺滅，為消毒。芽孢一般是細菌為度過不良環(huán)境條件時存在的繁殖體，孢子是真菌產(chǎn)生的繁殖體，如毛霉的直立菌絲頂端有孢子囊，可以產(chǎn)生和釋放毛霉孢子。

（3）為了滿足目的微生物生長繁殖的最適環(huán)境條件，培養(yǎng)基需要定容調(diào)pH，在溶化后分裝前進行。

課堂以問題串突出重點：倒平板時，培養(yǎng)基的溫度是多少？為何平板冷凝后要倒置？平板劃線中，每次劃線前和結(jié)束后都要進行灼燒滅菌的原因是什么？學生回歸教材再次熟悉相關(guān)考點內(nèi)容。

課題2 土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)

（1）稀釋涂布平板法計數(shù)所選的平板菌落數(shù)在30～300個之間的原因是確保統(tǒng)計的科學性和準確性，大于300個不便于平板計數(shù)，小于30個誤差太大，甚至是由操作錯誤造成的結(jié)果。

（2）實驗數(shù)據(jù)解釋和計數(shù)評價：教材第22頁第二位同學統(tǒng)計的菌落數(shù)分別為21、212和256，求其平均值163作為實驗統(tǒng)計結(jié)果，合理嗎？為什么？有何改進？學生思考并回歸教材。

（3）實驗對照設(shè)置及目的分析：整體上，設(shè)置對照組的目的是排除實驗組中非測試因素對實驗結(jié)果的影響。細節(jié)上對照設(shè)置應注意以下三個問題：①怎樣證明選擇培養(yǎng)基的選擇作用？②怎樣證明培養(yǎng)基滅菌是合格的或沒有被污染？③怎樣證明操作是規(guī)范的？學生思考后回答，用條件對照證明（完全培養(yǎng)基與選擇培養(yǎng)基對照）選擇作用；用空白對照證明培養(yǎng)基滅菌合格（直接培養(yǎng)未接種的空白培養(yǎng)基）和操作規(guī)范（接種無菌水并培養(yǎng)觀察）。

課題3 分解纖維素的微生物的分離

（1）區(qū)分纖維素酶和果膠酶。纖維素酶是一種復合酶，包含C1、CX和葡萄糖苷酶，果膠酶是能夠分解果膠一類酶的統(tǒng)稱，包括半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。

（2）用剛果紅染色法鑒別，以菌落周圍出現(xiàn)透明圈鑒別纖維素分解菌，其降解能力強弱，以同等大小菌落產(chǎn)生的透明圈大小和同等大小的透明圈比較菌落大小來判斷。一般而言，菌落越小，透明圈越大的菌株降解能力越強。

（3）發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶實驗。①目的：確定纖維素分解菌；②發(fā)酵方法：液體發(fā)酵和固體發(fā)酵；③纖維素酶活力測定：用單位時間內(nèi)分解纖維素產(chǎn)生葡萄糖的量進行表示。

2.學生說題——真題訓練反饋

學生在復習章節(jié)內(nèi)容后，同時在課前已進行真題練習，但本章內(nèi)容究竟還有哪些問題仍然未顯露出來。為使學生真正明確問題所在，讓學生說題不失為一種揭示問題的有效方式。

【例題】（2019年，全國卷Ⅲ，第37題）回答下列與細菌培養(yǎng)相關(guān)的問題。

（1）在細菌培養(yǎng)時，培養(yǎng)基中能同時提供碳源、氮源的成分是_______（填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”）。通常，制備培養(yǎng)基時要根據(jù)所培養(yǎng)細菌的不同來調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH，其原因是__________。硝化細菌在沒有碳源的培養(yǎng)基上__________（填“能夠”或“不能”）生長，原因是______。

（2）用平板培養(yǎng)細菌時一般需要將平板______（填“倒置”或“正置”）。

（3）單個細菌在平板上會形成菌落，研究人員通常可根據(jù)菌落的形狀、大小、顏色等特征來初步區(qū)分不同種的微生物，原因是______。

（4）有些使用后的培養(yǎng)基在丟棄前需要經(jīng)過_____處理，這種處理可以殺死丟棄物中所有的微生物。

【答案】（1）蛋白胨 不同細菌生長繁殖所需的最適pH不同 能夠 硝化細菌可以利用空氣中的CO2作為碳源 （2）倒置 （3）在一定的培養(yǎng)條件下，不同種微生物表現(xiàn)出各自穩(wěn)定的菌落特征 （4）滅菌

在學生說題環(huán)節(jié)中，對于本題第1～4小題簡單填空部分，大部分學生感覺比較基礎(chǔ)，但在“原因是____。”的三問中描述時存在較多問題。如第（1）小題第3空要求回答“硝化細菌在沒有碳源的培養(yǎng)基上能夠生長的原因”，因缺乏原因依據(jù)類題型的專項突破訓練，絕大多數(shù)學生只能答出“硝化細菌屬于自養(yǎng)生物”或“硝化細菌能夠自養(yǎng)”這一簡單描述，未能深入分析這一描述與在沒有碳源的培養(yǎng)基上能夠生長的內(nèi)在關(guān)系。第（3）小題中“根據(jù)菌落特征來初步區(qū)分不同種微生物的原因”，大多數(shù)學生可以直接說出“不同微生物的菌落特征有所不同”，而不能從條件上深入分析。同樣在2019年全國卷Ⅱ第37題第3小題“……實驗思路、結(jié)果及結(jié)論”的描述中，大部分學生在初次接觸選修中的實驗設(shè)計類題型時有一定困難，是因為學生還沒有針對實驗設(shè)計類題型的解題方法和技巧，這需在后一階段的復習中進行專題訓練。該部分做題情況暴露出學生在復習、練習中存在的共性問題，不過，暴露的問題恰好為后續(xù)的復習指明了方向。另外，2019年全國卷Ⅰ、Ⅱ第37題都以運用微生物治理環(huán)境污染創(chuàng)設(shè)問題情境，這就要求教師進行復習教學時要以生產(chǎn)生活實際創(chuàng)設(shè)真實情境，促進學生養(yǎng)成運用生物學知識解決生產(chǎn)生活實際問題的社會責任素養(yǎng)。

學生課前練習真題，在課堂說題，旨在展示其解題思路和思維方式，同時暴露做題時出現(xiàn)的問題，讓學生自主分析和互助解決問題，有助于訓練學生語言表達能力，提升學生解題思維能力和總結(jié)答題技巧。

3.課堂總結(jié)

章節(jié)內(nèi)容以思維導圖完整呈現(xiàn)，為學生自主構(gòu)建知識系統(tǒng)提供了參考范例。

4.教學建議

作為復習訓練課，除強調(diào)基礎(chǔ)知識過關(guān)外，還應將零散、瑣碎的知識進行歸納整理，章節(jié)思維導圖或知識系統(tǒng)圖可對教材不同課題內(nèi)容進行有機整合，體現(xiàn)了章節(jié)知識的綜合性。對于“微生物的培養(yǎng)與應用”章節(jié)復習及訓練教學，課堂中可以微生物的“基礎(chǔ)知識→實驗思路→篩選分離→實踐應用”為主線，運用思維導圖或知識系統(tǒng)圖方式開展章節(jié)復習，讓學生將所學知識聯(lián)系起來，形成一個有利于記憶的思維導圖或知識系統(tǒng)圖，同時以三道2019年全國卷第37題進行訓練，可以有效提升學生答題能力，從而提高復習訓練效率。

在章節(jié)復習及專題訓練教學中，圍繞章節(jié)主題，將相關(guān)聯(lián)的知識點聯(lián)系與整合，系統(tǒng)整理零散的知識點，再結(jié)合相關(guān)真題訓練，讓學生抓住重點，強化理解，提升問題分析與解決能力。同時注重創(chuàng)設(shè)問題情境，結(jié)合學生練習進行引導設(shè)計，使學生在掌握學科基礎(chǔ)知識和基本方法的同時，提升思維品質(zhì)。此外，合理利用現(xiàn)代信息技術(shù)有效地組織生物學課堂教學，將交互式電子白板與學生展示、說題有機結(jié)合起來，為學生創(chuàng)設(shè)了一個輕松愉快的學習環(huán)境，從而充分調(diào)動學生學習的積極性，提高復習課堂的教學效率。