《探究培养液中酵母菌种群数量变化》改进实验

【摘 要】这个内容是课标要求的一个重要探究实验，可以发展学生多个方面的能力，但是由于传统的实验方法和实验方案的问题，该实验开展的难题多，在各个中学的开设率很低，于是笔者就思考能否和学生一起探究对这个重要实验如何进行改进。

【关键词】培养液中;酵母菌种群;数量变化

【中图分类号】G427       【文献标识码】A

【文章编号】2095-3089（2019）18-0140-01

实验改进建议以及具体实施措施：

一、提出问题

1.基础知识讲授。

教师首先介绍血球计数板的使用方法，如何在显微镜下进行计数，包括选取几个中方格，取樣时应注意“取上不取下、取左不取右”和公式换算和注意事项等基本知识点。

设计意图：帮助学生建立知识基础。

2.提出问题。

“课本第69页提到的实验方案是首先通过显微镜观察，估算出10ml培养液中酵母菌的初始浓度，在此之后连续观察7天，分别记录下这7天的数值。如果这么计数，实验很费时间，大家能否优化课本的实验方案？”让学生充分讨论问题，讨论过程教师进行适当引导，并鼓励学生提出自己的创新设想。

二、设计实验

1.探究一：实验方案优化——统计数量变化更节约时间。

（1）提出猜想。

讨论过程中，有学生提出猜想。

学生：“能否像低温诱导洋葱根尖细胞染色体数目加倍实验一样，采用加固定液的方法？也就是将同一批酵母菌培养液分为7组后，每天在固定时间将酵母菌固定，活的酵母菌都死了，数量就不再增长了，然后最后一天同时取出所有组的酵母菌培养液进行计数，这样就可以实现在短期内同时计算多组酵母菌培养液的数量，方便实验操作。”

（2）质疑猜想。

教师：“酵母培养液中本来就有一些细菌，一些活菌，如果用固定液把它们都杀死了，固定结果统计的是总菌数还是活菌数？”

学生：“总菌数。”

教师：“计算种群数量变化应该用总菌数还是活菌数？”学生不易想出，教师用生活实例进行类比：“人口增长率用活着的人口还是算上死去人口？”

学生：“用活着的人口。所以计算种群数量变化应该用活菌数。”

教师：“如果用固定液把酵母菌全部杀死了，如何准确判断每个时间点的活的酵母菌数？”于是他们又陷入了思考。

（3）修订猜想。

补充提示：“不过倒是有一个办法让酵母菌不繁殖，那就是把酵母菌放在4℃冰箱中，所以刚刚xx同学提出的这个方案也可以改一下然后采用呢！应该怎么改？”

学生：“老师，把原来的固定液固定杀死改为4℃环境下培养。这样就可以不用每天都计数，又可以只统计活菌数。”

教师：“那如何鉴定死细胞和活细胞？大家回忆必修一中我们是如何鉴定活细胞和死细胞？”

学生：“可以用台盼蓝染色，死细胞膜的通透性会改变，染色剂可以进入被染成蓝色，但是活细胞染色剂进不去因此呈现无色。”

教师：“很好！不过我们染酵母菌通常用亚甲基蓝，效果好点，它跟台盼蓝染色原理是一样的。”设计意图：通过对学生提出的设想层层引导，不断启发学生思考、利用学生已有知识和部分学生的特长，从而帮助学生设计、改进实验方案，运用已有概念知识解决实际问题。

2.探究二：改进调焦方法——在显微镜下快速找到计数室和菌体。

（1）提出问题。

学生在课上初次尝试血球计数板的使用时，发现实验存在的第二个问题：即使用较小光圈和较暗视野，在显微镜视野中找到血球计数板的网格线和酵母菌菌体依然比较困难，大概只有不到1/4的同学在显微镜下找到血球计数板的网格线和酵母菌菌体。对于学生提出的问题，教师鼓励其积极思考。

（2）知识补充。

教师进一步向学生讲授了显微镜的原理和构造。

因为显微镜的成像是根据凸透镜的成像原理，要经过凸透镜的两次成像。第一次先经过物镜成像，这时候的物体应该在物镜的一倍焦距和两倍焦距之间。然后以第一次成的物像作为“物体”，经过目镜第二次成像。”并引导学生从显微镜的成像原理着手，思考问题。

（3）讨论及操作。

网格线和酵母菌菌体困难主要是因为调焦存在困难，通过与教师多番讨论后，有学生提出了一个很棒的解决办法。

学生：“可以选取跟酵母菌处在几乎同一焦距点的血球计数板的其它位置，并且是容易在显微镜下识别的有印刷文字的位置。然后再将有印刷文字的位置在低倍镜下先对准通光孔进行调焦，在目镜中看清楚印刷文字。然后移动血球计数板，使通光孔正对计数室，轻轻旋转细准焦螺旋，就可以很快在视野中找到网格线和酵母菌接近透明的菌体，并且学生自豪地命名这个方法叫“同一焦距下不同视野快速调焦法”。

三、分析结果，得出结论

教师引导学生分析酵母菌的种群数量增长模型，可以分为三个时期：迟缓期、对数期、稳定期。并提问：哪些因素会影响酵母菌种群数量的变化？引导学生从温度、pH值、营养和氧气等角度进行具体分析：

迟缓期：营养和氧气等充足，pH值等条件适宜，酵母菌代谢活跃。

对数期：营养和氧气等充足，pH值等条件适宜，酵母菌代谢旺盛，繁殖速度快。

稳定期：营养和氧气不足，有害代谢产物积累，pH值较低，新增酵母菌数目与死亡酵母菌数目达到动态平衡。

从而实现“解释种群数量增长的一般规律”的知识目标，突出教学重点。

四、表达和交流

让学生对整个数学模型建构和实验方法改进的过程进行了总结和反思，交流他们改进实现过程的成功与失败原因，从而实现“说明建构种群数量增长数学模型的方法”的知识目标、“尝试建立酵母菌种群数量增长的数学模型”和“探究实验方案的改进”过程目标。

五、实验效果评价

1.科学方法的训练。

学生用改良版方案完成了酵母菌种群数量变化的实验过程，建构了酵母菌种群数量增长模型，充分训练了模型建构、显微观察、微生物的实验室培养和抽样检测等科学方法，对种群数量增长的一般规律也有了深入的理解。

2.生物学概念和方法的巩固。

在这个过程中，学生充分体验了科学探究需要严谨的设计，比如个别学生忘记酵母菌的代谢类型为兼性厌氧型，培养基瓶口密封以至于酵母菌进行酒精发酵，实验失败等。通过实验的失败体验，学生更好地理解生物实验需要充分查阅资料、同时也更深入理解课本的生物学概念和方法。

参考文献

[1]贺稚非，李洪军，任俊琦.发酵蔬菜低温贮藏酵母菌动态变化研究[J].食品科学，2011，32（13）：165-168.

[2]丁傅.关于“使用血球计数板对酵母菌进行计数”的问题探讨[J].中学生物学，2012，28（11）：44-46.

作者简介：杨江妹（1988.10-）女，海南东方，海南省东方市东方中学，中学二级，研究方向：高中生物教育。