自主建构知识系统的章节复习教学尝试——以“微生物的培养与应用”为例

四川 申定健

生物复习课是一种有别于高一、高二新授课的高三常态课堂教学活动，复习课要求能对学生已学知识进行系统地回顾、查漏补缺、巩固深化，并发展学科核心素养。复习课根据不同的任务要求，有课时复习、章节复习、单元复习、专题复习、综合复习等不同形式。复习课的系统性、高效性等高标准让它成为高三教师的“难言之隐”，原因大多是既无现成的教材，也无固定的模式，内容缺少新鲜感和教学手段选择困难，教学目标、分层复习、因材施教等难以把握等。如何通过恰当的教学方法和手段取得良好的教学效果值得每一位高三教师深思。鉴于此，笔者尝试以“微生物的培养与应用”选修章节复习为例，突出学生自主复习建构知识系统，以期为同行提供参考。

1.教学过程

1.1 课前准备

课前，笔者让学生依据人教版教材选修1《生物技术实践》专题2“微生物的培养与应用”的内容总结章节思维导图或知识系统图，课堂随机抽取学生代表进行展示，并在课前完成2019年全国卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ第37题的练习。

1.2 课堂展示

学生陈述思维导图或知识系统图（如图所示，由于内容较多，本文只展示一位学生的部分成果），之后先由其自行补充说明，再由其他学生依据自己总结的内容对展示图进行补充或修正，课堂采用发散性思维的方式进行相应补充和说明。

学生自主建构知识系统图（部分）

1.3 互助补充

每个学生对章节内容的理解层次都有所不同，且或多或少会遗漏一部分内容。课堂中要求其他学生在聆听、学习展示的同学的讲解说明后，能依据自己所整理的思维导图或知识系统图进行相应补充，集思广益，完善总结。笔者发现，学生互助补充可以做到章节知识点全覆盖，典型内容如下：

（1）因微生物新陈代谢类型的不同，培养基中碳源的类型有所差异，如自养生物提供的为无机碳源（CO2），异养生物提供的为有机碳。

（2）培养基的类型举例（教材第83～84页附录3）：牛肉膏蛋白胨培养基、营养琼脂培养基——培养细菌；麦芽汁琼脂培养基——培养酵母菌；马铃薯琼脂培养基——培养真菌；查氏培养基——培养霉菌；MY培养基——霉菌和酵母菌的传代保藏；伊红美蓝培养基——大肠杆菌鉴别培养基（大肠杆菌的菌落呈黑色略带金属光泽）；MS培养基——植物组织培养。

（3）紫外线进行灭菌还是消毒？教材第16页“实验室里还用紫外线或化学药物进行消毒”，第85页附录4“紫外线灭菌的操作方法——紫外线只适用于表面灭菌和空气灭菌”，故答案是既可消毒，也可局部灭菌。紫外线消毒或灭菌前，还可以用石炭酸或煤酚皂等消毒液增强消毒效果。

（4）消毒或灭菌的原理：破坏了微生物细胞内的蛋白质和核酸，从而影响其生命活动。

（5）目的微生物的寻找思路：根据目的菌对生存环境的要求，到相应环境中去寻找；筛选分离思路：人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、pH等），同时阻止或抑制其他微生物生长。

（6）土壤是微生物的大本营，土壤中微生物有三大类群：细菌、放线菌和真菌；其样品稀释的标准为细菌：104～106，放线菌：103～105，真菌：102～104。

（7）菌落特征：菌落性状、大小、隆起程度和颜色；成因：在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征。

（8）水体中的菌体数量计数：滤膜法；鉴别大肠杆菌的培养基：伊红美蓝培养基。

1.4 课堂精讲

待学生再无补充后，笔者会点评学生的展示和互助，精讲考点内容。

课题1 微生物的实验室培养

（1）培养基的类型划分及功能用途说明包括①物理性质：固体培养基、液体培养基、半固体培养基，划分依据是凝固剂琼脂加入量的多少。琼脂用量大于或等于10 g/L为固体，琼脂用量等于3.5 g/L为半固体，不加凝固剂为液体；②功能用途：完全培养基、选择培养基和鉴别培养基；③化学成分：天然培养基（如牛肉膏蛋白胨培养基）和合成培养基（MS培养基）。一般而言，实验筛选、纯化和鉴别在平板固体培养基上进行；工业发酵用液体培养基；半固体培养基可用于观察微生物细胞活动。

（2）消毒和灭菌的对象：涉及芽孢和孢子杀灭，为灭菌；不涉及芽孢和孢子杀灭，为消毒。芽孢一般是细菌为度过不良环境条件时存在的繁殖体，孢子是真菌产生的繁殖体，如毛霉的直立菌丝顶端有孢子囊，可以产生和释放毛霉孢子。

（3）为了满足目的微生物生长繁殖的最适环境条件，培养基需要定容调pH，在溶化后分装前进行。

课堂以问题串突出重点：倒平板时，培养基的温度是多少？为何平板冷凝后要倒置？平板划线中，每次划线前和结束后都要进行灼烧灭菌的原因是什么？学生回归教材再次熟悉相关考点内容。

课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

（1）稀释涂布平板法计数所选的平板菌落数在30～300个之间的原因是确保统计的科学性和准确性，大于300个不便于平板计数，小于30个误差太大，甚至是由操作错误造成的结果。

（2）实验数据解释和计数评价：教材第22页第二位同学统计的菌落数分别为21、212和256，求其平均值163作为实验统计结果，合理吗？为什么？有何改进？学生思考并回归教材。

（3）实验对照设置及目的分析：整体上，设置对照组的目的是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响。细节上对照设置应注意以下三个问题：①怎样证明选择培养基的选择作用？②怎样证明培养基灭菌是合格的或没有被污染？③怎样证明操作是规范的？学生思考后回答，用条件对照证明（完全培养基与选择培养基对照）选择作用；用空白对照证明培养基灭菌合格（直接培养未接种的空白培养基）和操作规范（接种无菌水并培养观察）。

课题3 分解纤维素的微生物的分离

（1）区分纤维素酶和果胶酶。纤维素酶是一种复合酶，包含C1、CX和葡萄糖苷酶，果胶酶是能够分解果胶一类酶的统称，包括半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。

（2）用刚果红染色法鉴别，以菌落周围出现透明圈鉴别纤维素分解菌，其降解能力强弱，以同等大小菌落产生的透明圈大小和同等大小的透明圈比较菌落大小来判断。一般而言，菌落越小，透明圈越大的菌株降解能力越强。

（3）发酵产纤维素酶实验。①目的：确定纤维素分解菌；②发酵方法：液体发酵和固体发酵；③纤维素酶活力测定：用单位时间内分解纤维素产生葡萄糖的量进行表示。

2.学生说题——真题训练反馈

学生在复习章节内容后，同时在课前已进行真题练习，但本章内容究竟还有哪些问题仍然未显露出来。为使学生真正明确问题所在，让学生说题不失为一种揭示问题的有效方式。

【例题】（2019年，全国卷Ⅲ，第37题）回答下列与细菌培养相关的问题。

（1）在细菌培养时，培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是_______（填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”）。通常，制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH，其原因是__________。硝化细菌在没有碳源的培养基上__________（填“能够”或“不能”）生长，原因是______。

（2）用平板培养细菌时一般需要将平板______（填“倒置”或“正置”）。

（3）单个细菌在平板上会形成菌落，研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物，原因是______。

（4）有些使用后的培养基在丢弃前需要经过_____处理，这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。

【答案】（1）蛋白胨 不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同 能够 硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源 （2）倒置 （3）在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征 （4）灭菌

在学生说题环节中，对于本题第1～4小题简单填空部分，大部分学生感觉比较基础，但在“原因是____。”的三问中描述时存在较多问题。如第（1）小题第3空要求回答“硝化细菌在没有碳源的培养基上能够生长的原因”，因缺乏原因依据类题型的专项突破训练，绝大多数学生只能答出“硝化细菌属于自养生物”或“硝化细菌能够自养”这一简单描述，未能深入分析这一描述与在没有碳源的培养基上能够生长的内在关系。第（3）小题中“根据菌落特征来初步区分不同种微生物的原因”，大多数学生可以直接说出“不同微生物的菌落特征有所不同”，而不能从条件上深入分析。同样在2019年全国卷Ⅱ第37题第3小题“……实验思路、结果及结论”的描述中，大部分学生在初次接触选修中的实验设计类题型时有一定困难，是因为学生还没有针对实验设计类题型的解题方法和技巧，这需在后一阶段的复习中进行专题训练。该部分做题情况暴露出学生在复习、练习中存在的共性问题，不过，暴露的问题恰好为后续的复习指明了方向。另外，2019年全国卷Ⅰ、Ⅱ第37题都以运用微生物治理环境污染创设问题情境，这就要求教师进行复习教学时要以生产生活实际创设真实情境，促进学生养成运用生物学知识解决生产生活实际问题的社会责任素养。

学生课前练习真题，在课堂说题，旨在展示其解题思路和思维方式，同时暴露做题时出现的问题，让学生自主分析和互助解决问题，有助于训练学生语言表达能力，提升学生解题思维能力和总结答题技巧。

3.课堂总结

章节内容以思维导图完整呈现，为学生自主构建知识系统提供了参考范例。

4.教学建议

作为复习训练课，除强调基础知识过关外，还应将零散、琐碎的知识进行归纳整理，章节思维导图或知识系统图可对教材不同课题内容进行有机整合，体现了章节知识的综合性。对于“微生物的培养与应用”章节复习及训练教学，课堂中可以微生物的“基础知识→实验思路→筛选分离→实践应用”为主线，运用思维导图或知识系统图方式开展章节复习，让学生将所学知识联系起来，形成一个有利于记忆的思维导图或知识系统图，同时以三道2019年全国卷第37题进行训练，可以有效提升学生答题能力，从而提高复习训练效率。

在章节复习及专题训练教学中，围绕章节主题，将相关联的知识点联系与整合，系统整理零散的知识点，再结合相关真题训练，让学生抓住重点，强化理解，提升问题分析与解决能力。同时注重创设问题情境，结合学生练习进行引导设计，使学生在掌握学科基础知识和基本方法的同时，提升思维品质。此外，合理利用现代信息技术有效地组织生物学课堂教学，将交互式电子白板与学生展示、说题有机结合起来，为学生创设了一个轻松愉快的学习环境，从而充分调动学生学习的积极性，提高复习课堂的教学效率。