探究培养液中酵母菌种群数量变化教学方案设计

◆张新香

酵母菌种群数量的变化规律是本实验的核心，把“探究培养液中酵母菌的种群数量的变化”作为总课题，由学生根据自己的兴趣去确定相应的子课题，通过开题报告→实施实验→结题报告这个过程，培养学生的探究能力。

1 选题与目的

本实验是人教版生物教材必修3第4章第2节“种群数量的变化”一节中的探究实验。学生已于必修1中学习了酵母菌的代谢特点，但对其在培养基中的数量变化规律还不甚了解。通过该实验，学生可以自己动手建构种群数量增长的模型，能更加感性地认识种群数量的变化特点。另外，本实验涉及微生物培养技术、抽样检测技术、显微计数技术和数学模型建构等。因此，它是一项有着多方面价值和意义的活动。也正因为如此，笔者选择这节课作为案例设计与各位进行交流，希望得到同人和专家的点评、指导。

2 困难与对策

由于酵母菌属于微生物，因此在对其进行培养和计数过程中会遇到很多困难。针对这些困难，尝试设计相关做法。

1）实验耗时长。本实验计划4周时间比较长，如果每个学生每天都去实验室操作不太现实。因此采取小组内成员轮流计数的方法，每组每天都有人进行计数，最后组内进行数据的汇总。

2）计数难度大。由于学生是第一次对微生物进行计数，为了保证计数的准确，采取如下措施：

①开放实验室，学生在计数前可以根据自己的时间去实验室练习血球计数板的使用；

②实验设置重复组，最后的结果取其平均值

3）培养易污染。微生物的培养极易受杂菌污染，为了防止杂菌污染，除了接种时严格的无菌操作外，在每次取样计数之后，舍弃用过的培养基。设计实验7天，那么开始的时候就配制42份相同的培养基，一半进行有氧培养，另一半进行无氧培养。每天从有氧培养基和无氧培养基中随机各取3份，其中1号、2号、3号是无氧培养基，4号、5号、6号是有氧培养基。7天每天分别统计每个培养基种群数量值，并计算出每天的平均值。所有的培养基计数后不再培养。

3 设计与创新

笔者的教学设计立意是这样的：通过探究，获知培养液中酵母菌种群数量的变化规律是本实验的核心，然而学生通过学习已经知道，很多因素会影响酵母菌的代谢，进而影响其繁殖。因此，笔者设计让学生对不同培养条件下的酵母菌增长规律分别进行探究，把“探究培养液中酵母菌的种群数量的变化”作为总课题，由学生根据自己的兴趣去确定相应的子课题。由学生自己做出假设、自己设计实验，这样就增大了探究的开放性，有利于其形成敢于质疑、乐于探究、勤于动手的积极态度。

4 教学过程

准备阶段

1）学习基础知识，掌握基本技能。由于学生缺乏微生物培养的相关知识，又是首次接触血球计数板，因而独立实施实验探究难度较大，不能离开教师的指导和示范。可采用如下一系列的方法。

①师生共同准备。学生的分组、棉塞的制作、无菌马铃薯培养液的配制、分装和灭菌等在实验课之前完成。

②教师课堂演示。教师演示接种、取样、用血球计数板进行初始酵母菌数量的计数等操作。

③师生共同讨论。围绕教师的上述演示展开讨论：接种为什么要在酒精灯火焰的上方进行？血球计数板有哪两种规格？结构如何？如何使用血球计数板进行酵母菌计数？使用血球计数板进行计数是采用了什么检测的方法？记录的表格如何设计？等等。在关于血球计数板及其使用的讨论中，要充分利用多媒体技术展示计数时的图片，指导学生弄清不同规格的血球计数板随机选取中方格的原则和方法，明确计数的方法，能进行1 ml培养液中酵母菌数量的推导计算。

④学生独立操作。在教师演示和师生讨论的基础上，学生再独立进行接种、取样、用血球计数板进行初始酵母菌数量的计数、酵母菌的培养等操作。

2）通过预实验摸索酵母菌培养的大致条件。

3）提前布置学生预习，查阅相关资料，各学习小组经过讨论写出初步的实验方案。

4）笔者把能力强的学生吸收为生物小助手，与他们一起准备实验材料和用具等，包括血球计数板的准备、酵母的准备、土豆培养基的配制、灭菌、各种实验器材的准备和灭菌等。

开题报告 经过准备之后，组织一个“开题报告”形式的实验计划讨论会。在讨论会上各组代表汇报自己组的实验计划，全班学生对其计划的可行性进行讨论，并在讨论中不断完善。从学生提出的若干问题中选出一些较简单和典型的问题，经过讨论，预计最终能确定6个子课题，当然还会有其他的更多的：

1组：探究在无氧条件下的酵母菌种群数量变化；

2组：探究在添加青霉素后的酵母菌种群数量变化；

3组：探究在有氧条件下的酵母菌种群数量变化；

4组：探究在紫外灯照射下的酵母菌种群数量变化；

5组：探究在非无菌条件下的酵母菌种群数量变化；

6组：初步探究在不同培养温度下的酵母菌种群数量变化。

在开题报告的最后，笔者再次讲解了血球计数板的使用。另外，笔者把实验的一些注意事项再次进行了强调。

实验过程 爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师。”本课题的每一个子课题都是学生自己确定的，他们对实验的过程和结果应该充满期待，就让他们在这种期待中开始实验吧。

1）接种。无菌操作台的使用由生物竞赛小组的成员进行示范，然后各组按照制定好的计划分别进行接种。

2）计数。统一计数时间为下午6点半。

3）让学生在问题中成长。学生通过对培养液中酵母菌种群数量连续7天的观察，探究酵母菌种群数量的变化规律，进而统计数据，建构数学模型，绘制变化曲线中会遇到许多的问题。美国教育家克莱恩曾经说：“最佳的学习方法是先做后辨认，或者是一边做一边辨认。”这就是笔者设计的意图。

4）完善方案、重新实验。当出现问题时，设计师生互动、相互找茬活动，就其问题进行辩论，有理有据者给予最佳辩手称号。其目的就是集思广益，不断地完善实验设计，规范实验性操作。各组再把所涉及的问题汇总，再次进行实验，绘制曲线，建立模型，进行分析。3天后组织结题报告。

结题报告与评价 各组对实验的结果进行汇报、演示和分析，通过各组建立的模型明确不同条件对酵母菌生长的影响（子课题），不难总结酵母菌在培养液中的增长规律和原因（总课题）。

在对学生整个活动的评价上，笔者设计评价记录表，不仅对学生取得的成果给予肯定，更注重在活动中的收获与体会。

通过开放式的子课题设置，激发了学生的创新意识，通过开题报告→实施实验→结题报告这个过程，不但培养学生的探究实验设计能力、显微操作能力、实验分析和评价的能力，而且培养学生的协作精神和合作意识。不管学生的经验背景在某一时期是如何贫乏和微薄的，只有当他有机会从其经验中做出一点儿贡献的时候，他才真正受到教育，这就是笔者这堂课的设计理念。

[1]陈廷华.以实验引领课堂教学，优化知识呈现载体[J].生物学通报,2013(9):49-56.

[2]叶丽琳.高中生物学新课程实施情况的调查与思考[J].生物学通报,2013(9):22-24.