小學科學校本教學課例
——微生物的“秘密行動”

陳婉婷

(天津經濟技術開發區國際學校 天津 300457)

2020年初，始新冠疫情突發，舉國上下勠力同心對抗新冠病毒，出門佩戴口罩也成為了生活常態。在此特殊的時代背景下，孩子們對“病毒”這一概念產生了強烈的好奇心，科學教師要肩負起向學生科普病毒等微生物的相關知識，因此，STEAM課程——微生物的“秘密行動”應運而生。

一、教學目標

（一）科學概念目標

1.知道微生物的存在，了解微生物是如何產生的。

2.知道微生物是如何傳播與繁殖的，了解流感爆發的途徑。

3.了解常見微生物的分類和形態特征。

4.知道簡單的消毒與滅菌方法，了解發酵酸奶和饅頭的條件與方法。

（二）科學探究目標

1.能觀察到生活中與微生物相關的現象，并提出問題。

2.學會使用顯微鏡，借助顯微鏡解決研究中的實際問題。

3.能設計并實施實驗來驗證觀點，并對實驗結果進行簡單的分析與詮釋。

4.通過探究實驗找到發酵的最佳條件，并學會使用乳酸桿菌發酵酸奶，使用酵母菌發酵饅頭。

（三）科學態度目標

1.初步形成對微觀世界的正確認識，對微生物研究歷史及相關科學家的故事產生濃厚興趣。

2.善于從生活實際中發現問題，產生進一步探究的興趣，養成實驗探究的精神。

（四）科學技術與社會環境目標

1.知道微生物與人類的密切關系，了解微生物對人類生產和生活的影響。

2.樹立良好的衛生習慣，勤洗手，公共場合佩戴口罩，注意飲食衛生。

二、課程內容

第一課（2課時）

1.核心問題：微生物是怎樣產生與傳播的？

2.情境創設：美味的食物掉在地上了，快速撿起來還能繼續吃嗎？

學生觀點一：只要快速撿起來，把臟東西除掉，就可以繼續品嘗美食。

學生觀點二：即便是快速撿起來，也不能繼續吃，因為臟東西非常小，有的小到肉眼都看不到，無法確保全部去除干凈，不干凈的東西吃到肚子里會影響健康。

總結：有一群無處不在的微小生物，它們種類繁多，數量更是不計其數，對我們的生活產生了極大的影響，這就是微生物。

3.科學家的故事：巴斯德的鵝頸瓶實驗[1]

法國微生物學家巴斯德進行了著名的鵝頸燒瓶實驗。

實驗步驟：將肉湯分別灌進普通燒瓶和鵝頸瓶里，煮沸、冷卻。瓶口敞開，使外界的空氣可以與肉湯表面接觸，自然放置。

實驗現象：過了三天，第一個燒瓶里就出現了微生物，而第二個燒瓶內的肉湯放置數年仍然清澈透明，沒有變質和產生微生物。

實驗結論：生物只能源于生物，非生命物質絕對不能隨時自發地產生新生命。這一觀點稱為“生生論”，推翻了“自然發生論”。

4.實驗一：微生物是怎樣產生的？

材料：透明彎曲的細吸管，錐形瓶，氣球，透明膠帶，水，小噴瓶，色素，牛奶

任務：（1）學生根據教師提供的材料，小組合作設計并制作一個簡易鵝頸瓶模型，并將牛奶封入瓶中。（2）用色素水模擬微生物，使用裝有色素水的小噴瓶在瓶口處噴灑，挑戰色素水能否進入鵝頸瓶內部，從而接觸到牛奶。

現象：色素水只能到達第一道轉彎處，無法接觸到牛奶

結論：正是因為鵝頸瓶的特殊結構，導致微生物無法進入瓶內，使瓶內的食物得以長期保存。重現了巴斯德的鵝頸瓶實驗，驗證了“生生論”。

5.實驗二：我們是如何幫助微生物傳播的？

材料：涂有熒光粉的玩偶，一次性手套

任務：（1）請學生佩戴好一次性手套，依次觸摸玩偶，每人5秒即可。

（2）自由活動五分鐘。

（3）用紫外燈照射學生的手部和周圍環境，尋找哪些地方有熒光出現。

現象：學生的手部，文具，書本，桌面等處都發現了熒光痕跡。

（教師向學生解釋事先在玩偶上涂了熒光粉，本實驗使用熒光粉模擬微生物）

結論：微生物看不見摸不著，卻無處不在，不經意間傳播到四面八方。

6.實驗三：為什么要勤洗手？

材料：洗手液，載玻片，蓋玻片，鑷子，膠頭滴管，燒杯，顯微鏡，自來水

任務：（1）實驗組：用洗手液洗手；對照組：不洗手

（2）用膠頭滴管在掌心處滴5-10滴水，將水滴在掌心處晃動。

（3）兩組同學分別將手上殘余的水滴到潔凈的載玻片上，用鑷子和蓋玻片等工具制成臨時裝片，并置于顯微鏡下觀察。

現象：洗手的實驗組在視野中較為潔凈，無明顯雜質；未洗手的對照組在視野中雜質較多。

結論：教師為學生講解，由于使用的顯微鏡放大倍數較低，并不能看到手上的微生物，視野中所見內容為手中的雜質，但這足以證明洗手能及時清洗掉手上的微生物，因此要勤洗手。

提升環節：為學生準備體積較大的常見微生物——酵母菌，加水稀釋后制成臨時裝片，置于顯微鏡下觀察酵母菌的形態。

7.科學家的故事：列文虎克與顯微鏡[2]

1647年，荷蘭人列文虎克一生磨制了400多個透鏡，利用能放大50～300倍的透鏡，清楚地看見了細菌和原生動物，他的發現和描述首次揭示了一個嶄新的生物世界——微生物世界。

第二課（2課時）

1.核心問題：如何防控流感大爆發？

2.情境創設：我們生活的小鎮上發生了嚴重的流感大爆發，你是小鎮科普宣傳員，為了讓小鎮居民更好地了解流感，你想為小鎮居民科普哪些流感知識呢？

3.活動一：流感病毒通緝令

學生使用教師提供的材料制作一個流感病毒的模型，并明確各部分結構的作用。

材料：彩色輕黏土，棉簽，扭扭棒，帶切口的乒乓球

任務：（1）將輕黏土涂在乒乓球外表面——模擬病毒外殼

（2）將數根棉簽從中間折斷，插在輕黏土表面——模擬外殼表面的細胞識別物質

（3）將扭扭棒旋轉成螺旋形，從切口處放入乒乓球內部——模擬病毒的遺傳物質

結論：病毒的形態各異，是一種非細胞結構。病毒都含有遺傳物質（DNA或RNA），蛋白質衣殼（包裹和保護遺傳物質），且能通過表面特殊結構識別并入侵細胞（正如鑰匙開鎖一樣）[3]。

4.活動二：流感病毒繁殖有多快？

任務：用綠豆模擬病毒，完成病毒的計時繁殖，通過視覺直觀感受，使學生理解其繁殖速度之快，繁殖多代后數量之龐大，及其繁殖數量呈指數增長的特點。

已知細菌20-30分鐘即可復制一代，病毒雖增殖方式較為復雜，但其繁殖速度同樣很快。現假設病毒數量每一小時翻一倍，請小組合作探究經過24小時之后，一個病毒變成了多少病毒。（暫不考慮失活）

材料：綠豆，計時器

任務：將時間快進60倍，以一分鐘模擬一小時，用綠豆數出每個時間節點新產生的病毒數量。（數量過多時可用數字記錄代替實際數綠豆）

現象：

時間（小時） 1 2 3 4 5 6 7 8病毒數量（個） 2 4 8 16 32 64 128 256時間（小時） 9 10 11 12 13 14 … N病毒數量（個） 512 1024 2048 4096 8192 16384 … 2n

結論：在適宜的條件下，病毒繁殖速度非常快，數量龐大，呈現指數形式增長。

5.活動三：公共場所為什么要戴口罩？

材料：A4紙，噴壺，色素，水，口罩

任務：一名同學扮演病毒攜帶者，用噴壺噴灑色素水模擬飛沫傳播；一名同學扮演健康者，用A4紙模擬飛沫接觸。兩人面對面間距1米，實踐檢驗在佩戴或未佩戴口罩的情況下，病毒的傳播情況，比較健康者被傳染的可能性大小。（病毒攜帶者佩戴口罩即為用口罩遮住噴頭，健康者佩戴口罩即為用口罩遮住折疊后的A4紙）

（1）兩人均未佩戴口罩

（2）病毒攜帶者未佩戴口罩，健康者正確佩戴口罩

（3）病毒攜帶者正確佩戴口罩，健康者未佩戴口罩

（4）兩人均正確佩戴口罩

現象：A4紙染色程度：a＞b＞c＞d

結論：健康者被傳染的可能性a＞b＞c＞d，因此得出結論：在公共場合需正確佩戴口罩，并盡量保持分散。

6.科學論壇：我們如何對抗流感？

觀點一：咳嗽，打噴嚏，流鼻涕，發燒，都是我們的身體在對抗病毒。

觀點二：日常生活中，我們也要做到勤洗手，勤通風，多保暖，戴口罩等

觀點三：接種疫苗

7.科學家的故事：愛德華·琴納與天花病毒[4]

英國鄉村醫生愛德華·琴納發現，一些擠奶工的手上常常有牛痘，而有牛痘者全都沒有患上天花。于是他從一位擠牛奶女工手背上的牛痘里吸取少量膿汁，接種在一名兒童身上。2個月后，他又給這名兒童接種天花病毒，結果該兒童并沒有出現天花的癥狀。1798年，他發表了著名論文《關于牛痘的原因及其結果的研究》，牛痘接種法正式誕生。

第三課（4課時）

1.核心問題：怎樣建立微生物虛擬博物館？

2.情境創設：由于在疫情防控中的優秀表現，你們受到相關部門的邀請，請搜集資料，了解更多微生物知識，發揮自己的創造力，建立一個微生物虛擬博物館。

3.活動一：微生物見面會

學生課前查找資料，于課上以第一人稱，選擇并扮演一種微生物，在“微生物見面會”上進行自我介紹，分享自己的名稱、類別和形態特點，并制作微生物名片。

病毒類：（1）煙草花葉病毒（2）大腸桿菌噬菌體（3）HIV病毒（4）流感病毒（5）狂犬病毒（6）水痘病毒（7）埃博拉病毒

細菌類：（1）大腸桿菌（2）球菌，桿菌，螺旋菌

真菌類：（1）蘑菇（2）金針菇（3）酵母菌（4）青霉（5）曲霉

4.活動二：創建微生物虛擬博物館

學生根據自己查閱的資料，并聆聽其他同學的分享，用硬紙白卡和輕粘土創作各類微生物的名片和模型。

5.活動三：故事會——噬菌體與大腸桿菌的殊死較量

學生課前查找資料，以故事分享的形式講述噬菌體對其宿主大腸桿菌的入侵，在其體內的繁殖，以及最終使其破裂的過程。

（1）場景一（入侵）：噬菌體識別細胞，蛋白質外殼留在細胞外，遺傳物質進入大腸桿菌的細胞內部，實現入侵。

（2）場景二（增殖）：利用大腸桿菌的細胞器，通過一系列的步驟，進行增殖。

（3）場景三（破裂）：增殖到一定數量后，導致其宿主大腸桿菌死亡并破裂，釋放出里面的病毒，新一代病毒開始新的生命旅程。

第四課（2課時）

1.核心問題：如何制作美味的酸奶？

2.情境創設：酸奶是你最愛的美食了，但是爸爸媽媽每天都幫你買新鮮的酸奶很辛苦，如何說服媽媽為你購買酸奶機和菌種，這樣你就可以在家自制美味的酸奶了？

3.科學論壇：酸奶為什么有益身體健康？

觀點一：乳酸菌能把鮮牛奶中的乳糖轉變為乳酸。使人體消化腺分泌更多的消化液，促進消化，增進食欲。

觀點二：抑制腸道內細菌繁殖，且不會出現乳糖不耐受。

觀點三：促進蛋白質和鈣的消化吸收。

4.活動一：酸奶機如何制作酸奶？

材料：酸奶機，酸奶發酵菌粉（雙歧乳酸桿菌型），純凈水，鮮牛奶。

任務：用剛燒開的沸水將酸奶機內膽沖燙消毒一分鐘以上。

向容器中加入鮮牛奶750毫升和酸奶發酵劑一克，攪拌均勻。

40℃左右發酵數小時直至酸奶成為固體狀態。

結論：酸奶是用鮮牛奶加入乳酸菌經過恒溫發酵制成的。

5.活動二：尋找生活中的發酵產品

（1）乳酸菌發酵產品：酸奶，泡菜

（2）曲霉類發酵產品：醬油，腐乳，酒精

（3）醋酸桿菌發酵產品：醋

（4）酵母發酵產品：饅頭，面包，酒精

（5）谷氨酸棒狀桿菌：谷氨酸（味精原料為谷氨酸鈉）

（6）青霉菌：青霉素

（7）鏈霉素：維生素B12

……

6.科學家的故事：巴斯德與巴氏消毒法[5]

1865年，法國科學家路易斯·巴斯德發明了一種能殺滅使啤酒和葡萄酒變酸變質的乳酸桿菌，又不把酒煮壞、影響其口感的消毒滅菌方法，即巴氏消毒法。如今，此方法廣泛運用于牛奶的消毒滅菌，第一種是將牛奶加熱到62℃-65℃，保持30min；第二種方法將牛奶加熱到75℃-90℃，保溫15s-16s。巴氏殺菌乳即殺死牛奶中各種致病菌，保留有益菌和營養物質的乳品，保質期較短，需冷藏保存。

第五課（2課時）

1.核心問題：怎樣發酵出松軟的饅頭？

2.情境創設：你和家人出去郊游，帶了美味的面包作為午餐，但是因為包里被許多東西塞得滿滿的，到達目的地后你發現面包已經被壓扁了，松軟的面包是如何制作出來的？為什么面包內部是松軟多孔的？

3.活動一：探究酵母發酵的最佳條件。

材料：市售干酵母，溫水，100毫升錐形瓶，氣球，面粉，白砂糖，電子秤，稱量勺，稱量紙，50毫升量筒

實驗計劃：

實驗材料組別 第1組 第2組 第3組 第4組 第5組面粉5克 √ √ √糖5克 √ √干酵母1克 √ √ √ √水50毫升 溫水 溫水 溫水 冷水 冷水

第1組未加入酵母，為空白對照組；第2-5組為實驗組，其中第2組和第3組相對比，可探究出酵母菌發酵過程中喜歡的食物為面粉還是糖。第2組和第4組，第3組和第5組相對比，可探究出酵母菌發酵過程中適宜使用冷水還是溫水。

步驟：（1）先向錐形瓶中加入對應的面粉，糖，干酵母。

（2）加入水并迅速套上氣球

（3）觀察并比較各組氣球大小的變化

現象：第3組迅速產生大量氣體，氣球迅速膨脹。

氣球大小對比：3＞5＞2＞4＞1

結論：酵母菌對糖類的利用效率更高，伴隨著酵母菌的生命活動，會產生二氧化碳等氣體，這也是饅頭、面包松軟多孔的原因。因此，面粉發酵過程中，宜加入少許白砂糖，并在適宜溫度下發酵一段時間。

4.活動二：發酵饅頭實驗

材料：面粉，溫水，白砂糖，干酵母，保鮮袋，一次性手套，實驗用圓盆

步驟：（1）加入適量面粉，酵母，糖，充分攪拌

（2）加入適量溫水，揉成面團

（3）將面團裝入保鮮袋，室溫發酵30分鐘

現象：面團體積變大，面團內部有豐富的孔隙。

結論：使用酵母菌可發酵制作出美味的饅頭

三、課程評價[6]

課程評價共分為五項，每項20分，滿分100分。

1.發現問題：善于觀察，能夠在實際生活情境中發現問題，所提出的問題有創新性和探究意義，且對生活和學習情境有所改進與創新。

2.設計方案：善于運用工程師思維，思考解決方案或設計探究活動，思路清晰，可操作性強，創意度高。

3.資源整合：能夠從多種渠道搜集有效信息，實驗材料等課程資源并合理利用，幫助解決所研究的問題。

4.解決問題：實驗操作中技術運用熟練，動手能力強，解決問題思路清晰，小組分工明確，完成效率高，目標達成度高。

5.科學素養：善于表達，樂于分享，勤于合作，勇于承擔。