鹅颈瓶实验验证及改进探析

年玉娟

摘 要 叙述了对巴斯德“鹅颈瓶”实验的验证与改进，实验现象证明了“鹅颈瓶”实验的真实性与科学性，改进措施也具有较强的可行性。

关键词 “鹅颈瓶”实验 研究性实验 验证 改进

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

1 研究背景

生物是一门实验性很强的科学。实验是培养和开发学生创新能力的重要方法与手段。一次成功的实验可以激发学生的求知欲，强化课堂教学效果，增强学生的科学素养。教材中提供了大量的实验资源，供师生利用。其中，人教版生物教材第五单元第四章第二节“细菌”中，介绍了巴斯德的“鹅颈瓶”实验，基本过程如下：

鹅颈瓶实验是假设微生物的移动，需要依靠鞭毛或其它结构，并且需要在液体介质中才能移动。

巴斯德把肉汤灌进两个烧瓶：第一个烧瓶是直颈烧瓶;而第二个烧瓶的瓶颈弯曲如鹅颈。然后把肉汤煮沸、冷却。两个瓶子都能与空气相通。很快，第一个烧瓶里就出现了混浊，第二个烧瓶里却没有。他把第二个瓶子继续放下去：直至三年后，鹅颈瓶里的肉汤仍然清澈透明，没有变臭。由此巴斯德用实验证据推翻了“自然发生说”，创立了“生生说”，认为细菌是由原来存在的细菌产生的。

学生对这个实验资料表现出浓厚的兴趣，但是也有一些疑问：“空气可以进入鹅颈瓶，空气中有细菌，也可以进入，瓶子里的肉汤真的不会坏吗？”“就算是细菌无法运动到鹅颈瓶中，但肉汤里会有细菌或芽孢的存在”（消灭芽孢所要求的高温高压121℃，103.4 kPa），肉汤本身的细菌没能被完全消灭，冷却后会大量繁殖。巴斯德的“鹅颈瓶”实验真的会如史料所传，一直没有微生物的繁殖吗？为了解决这些疑问，笔者开展了验证实验。

2 研究的基本思路

研究的基本思路为：验证—改进—推广。

3 验证实验

3.1 实验准备

制订实验计划、设想实验步骤、准备实验用品、确定实验时间、进行组员分工。

3.2 确定验证方案

为了保证实验的科学性与合理性，此验证实验用了巴斯德鹅颈瓶实验相同的实验材料和方法，即将肉汤灌装到同样容量的直颈烧瓶和鹅颈瓶内，形成对照实验。实验的变量是有无微生物进入瓶内。煮沸两烧瓶，保持15 min沸腾时间，然后静置观察，每天记录现象并拍照。

3.3 验证实验现象与结论

3.3.1 实验现象

60 d后观察两个瓶内的肉汤：鹅颈瓶中的肉汤保持澄清，无明显臭味，未出现菌落;直颈瓶中的肉汤混浊变色，有臭味，表面出现菌落。此现象与巴斯德的实验现象吻合，解答了以下疑问：

（1） 微生物在没有介质的情况下不能向高处运动，无法通过鹅颈瓶的曲颈进入肉汤，在空气与瓶相通时，瓶内也能形成无菌环境。

（2） 煮沸时，大量的水蒸汽要通过狭窄的瓶颈喷出，这样，瓶内形成高压高温环境，从而达到消灭芽孢以彻底灭菌的效果。

3.3.2 实验反思

巴斯德实验的周期是3年，而目前的实验周期是60 d，是否存在：短期内无菌，长期仍有微生物繁殖的情况呢？

3.3.3 问题解决

（1） 将鹅颈瓶中的肉汤取出，做接种培养，如果培养基上没有出现菌落，则可证明鹅颈瓶中的肉汤中确实没有微生物。

（2） 改进此实验，向学生展示实验现象的同时，延续实验时间，以增强实验的说服力。

4 改进实验

4.1 确定改进方案

初步确立的将肉汤取出进行接种培养的实验被否决，原因是：肉汤取出时极有可能感染微生物导致实验失败;因此，采用更有效的方法：逆向思维——将琼脂培养基装入另外一组直颈瓶与鹅颈瓶，如果有微生物的生长繁殖，会以菌落的形式表现出来。

4.2 开展改进实验

琼脂是一种煮沸冷却后凝为固态的物质，琼脂培养基除了琼脂这一主要成分外，还添加了微生物生长所需的营养物质：牛肉膏、蛋白胨、氯化钠等，是研究微生物学常用的实验药品。本实验选择用琼脂培养基代替肉汤，装入直颈瓶与鹅颈瓶，同时加热15 min后静置培养。

4.3 实验现象

经过60 d的静置。

直颈瓶中出现较多菌落，而鹅颈瓶中没有菌落。这样可以确定：煮沸过程对培养基进行有效灭菌;鹅颈阻挡外界的微生物的进入，使瓶内形成了持续稳定的无菌环境。

5 成果总结

（1） 本验证实验证明了巴斯德“鹅颈瓶”实验的真实性，重现经典实验，也解决了师生在教与学中遇到的疑问;同时，为学生提供比教材更形象可信的视觉资料，为一线生物教师将此实验带入课堂提供了有价值的参考。

（2） 生物教学不仅要提高学生的知识与能力，还要对学生进行情感态度和价值观的渗透，注重介绍科学史，引导学生认同严谨、开放、重实践、重依据的科学精神。体验科学家的发现过程比仅仅资料介绍和教师讲解更有说服力，也可让学生切身感受科学精神和魅力。

6 改进措施可行性分析

实验改进增强了实验的便利性、可观察性，有利于“鹅颈瓶”实验的推广。

6.1 高效低耗

用琼脂培养基代替肉汤，浓度易于控制、避免浪费、同样体积的肉汤与培养基相比，琼脂培养基成本较低。

6.2 增加便利性

琼脂培养基可以由液态转为固态，与肉汤的流动性相比，便于操作和保持瓶内培养基的稳定性，能达到延长观察时间的目的。

6.3 提高直观性

琼脂培养基表面的菌落丰富清晰，呈现出比肉汤更明显的实验现象。

6.4 多方位服务

教师可将本实验与第一节“细菌和真菌的分布”结合起来，达成多个教学目标：说出细菌和真菌的分布特点;尝试采用细菌和真菌培养的一般方法，进行“检测不同环境中的细菌和真菌”的探究活动。“鹅颈瓶”实验现象可呈现出菌落的形态颜色，帮助学生比较得出细菌、真菌菌落的区别，同时促成学生认识到：细菌和真菌个体微小，广泛分布于空气中。

第二节的“检测不同环境中的细菌和真菌”探究活动的前期准备步骤有：配制培养基、高温灭菌并冷却、接种、观察。由于所需实验周期较长，故学校很少开展此探究活动，如果将“鹅颈瓶”实验引入课堂，不管以演示实验还是教学实验，都是探究活动的升级版本。这样结合实验可减少实验时间与材料浪费，服务于两节课的教学目标，也体现了生物实验教学的高效。