刍议“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验的教学建议

汪梅

[摘 要]“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”是生物新课标模块三活动建议中的一个实验，实验要求学生有较强的显微镜操作技能，及进行一周乃至数周的耐心观察，并了解酵母菌种群数量变化的规律及其产生原因。实验的开放性虽为师生提供了广阔的探究空间，但在实践中也导致了实验目标的把握偏差，致使投入大量时间精力后，实验目标达成效益很低。基于上述问题，结合教学实践提出几点教学建议。

[关键词]培养液 酵母菌 种群数量 动态变化 实验 教学建议

[中图分类号] G633.91[文献标识码] A[文章编号] 16746058（2016）140128

一、明确实验关键要素及目的

本实验类型为探究性实验，因变量为酵母菌的种群数量（密度），实验的关键要素——自变量在标题中未提及。因此，实验设计的第一步需要实验者明确实验自变量。实验自变量可以是外界的环境因素，也可以是酵母菌自身内在的因素。从另一个角度看，“时间”是一个隐藏的变量，即不管哪种因素对酵母菌种群数量的影响，都是通过不同时间种群数量的变化体现出来的。

笔者认为本实验的实验目的是认识到在有限条件下，酵母菌的种群数量变化模式；通过记录分析数据，建立并运用数学模型解释酵母菌的种群数量变化；体验科学探究的一般过程等。对此，在做此实验前应让学生明确本实验的目的。

二、重视预实验

实验所用材料是酵母菌，酵母菌之间存在差异，充满个性。以最适培养温度为例一直存在诸多说法，有的认为最适湿度在28～30℃（沈萍等，1999），有的认为20℃是繁殖的最适温度（余红卫，2003），还有人认为最适温度在25℃左右（陈维，2008）等，这很可能是因为菌种不同造成的差异。这也告诉我们，如果没有菌种提供商提供的详细数据，实验者就必须在实验前进行预实验。

三、优化实验步骤

实验中所用玻璃器皿若是新购置的，须用质量分数为2%的盐酸溶液浸泡数小时处理，避免玻璃中的游离碱影响酵母菌的生长。实验中可采用脱脂纱布代替普通棉花制作棉塞，增加透气性，促进酵母菌的有氧呼吸。培养过程中要定期打开培养箱的门，震荡试管。配制马铃薯培养液时，应用双层纱布充分过滤，避免淀粉颗粒形成沉淀影响计数。为了避免学生多次取样造成培养液污染，可采取多支试管分别培养，每管只取样一次。接种时，在无菌条件下，向试管10mL培养液中接入0.1mL酵母菌母液。没有微量移液器的实验室完成操作难度很大，接种量不等会造成各试管中的初始酵母菌数量差异，为此可将分装后接种调整为先接种、再分装，即向500mL锥形瓶中接入5mL酵母菌母液，充分摇匀后分装。接种、分装操作均是在无菌条件下，对液体进行定皿操作，移液管操作难度较大，笔者推荐使用医用注射器定量转移溶液，一次性注射器不需灭菌，也减少了污染机会，便于对液体进行定量操作，能有效避免对容器口部的污染，且推注过程还可以起到震荡混匀的作用。为避免清洗时残留水迹影响计盘结果，清洗后的计数板要自然干燥或用滤纸吸干水迹后，才能再使用，这导致两次计数间隔时间较长，建议加样时同时对两个计数区加样，以便减少误差。

四、准确预期实验现象及结果

探究实验是开放的，但也要求实验者对所做实验的关键操作和可能出现的实验现象有准确的预期。决定本实验成功与否的关键之一是接种量。如果接种量较大已经接近K值，就观察不到酵母菌种群的明显增长过程，实验失去意义。如果接种量过小，培养液易被霉菌污染，而且培养周期延长。对接种量的控制主要在活化、接种这两个操作中实现。预实验活化酵母菌时若采取5g活性干酵母粉加入到35℃的100mL温水中搅匀，制成酵母菌母液，向10mL培养液中接种0.1mL母液，从实验结果来看，初始酵母菌数量与K值为同一数量级，种群增长特征不明显，需减少接种量。实验若采用5g活性干酵母粉加到200mL温水的比例制备酵母菌母液，采取更大的培养液与母液体积比，实验效果较好。

决定计数准确度的关键之二是对计数时稀释标准的把握。一般来说“每小格中的酵母菌的个数以5至10个为宜，多于10个则应稀释一次”。当视野中酵母菌数量过多时，可能会有重叠，计数量大造成误差。但如果随意稀释也会人为制造误差。虽然在低倍镜视野中已经可以看清酵母菌的数目和形态，但仍建议在高倍镜下进行计数，以减少不必要的稀释。稀释也应结合初测结果，选择5倍或10倍稀释。

除此以外，还要对酵母菌在培养过程中的理化性质有准确的预期。一般来说判断酵母菌生长情况常用的直观指标是培养液的混浊度。从培养过程中观察到的现象与酵母菌计数结果来看，前四天培养液的混浊度逐渐增加，酵母苗种群密度增加，两者正相关，混浊度变化略滞后于种群数量的变化。在这段时间内，直观比较混浊度变化就可以大致推断种群密度变化。第四天开始培养液中出现白色沉淀，混浊度略有增加，但菌体数量不变甚至下降。培养液的混浊度已经不能反映酵母菌的数量。

（特约编辑 安 平）