“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)反思

本實(shí)驗(yàn)是高中生物新教材(人教版)必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》的探究實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生能夠討論出實(shí)驗(yàn)探究方案和制定出實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，通過(guò)7d的連續(xù)培養(yǎng)觀(guān)察，探究酵母菌種群的數(shù)量變化，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，繪制變化曲線(xiàn)，最終能建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，這對(duì)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰瓦\(yùn)用數(shù)學(xué)解決生物學(xué)問(wèn)題的能力都提出了較高要求。通過(guò)此實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的探究問(wèn)題的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退季S能力。經(jīng)過(guò)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，筆者對(duì)本實(shí)驗(yàn)的教學(xué)需注意的地方做深入探討。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1實(shí)驗(yàn)前的知識(shí)準(zhǔn)備

在本實(shí)驗(yàn)中涉及到的生物學(xué)知識(shí)主要包括微生物的生長(zhǎng)周期及各時(shí)期的生長(zhǎng)特點(diǎn)，種群數(shù)量增長(zhǎng)的兩種曲線(xiàn)——J型和S型曲線(xiàn)的增長(zhǎng)特點(diǎn)及數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)，種群數(shù)量的測(cè)定方法中用到的取樣調(diào)查法，還用到微生物細(xì)胞計(jì)數(shù)的常用工具——血球計(jì)數(shù)板的具體用法。有了這些知識(shí)的準(zhǔn)備，學(xué)生才能很好地理解實(shí)驗(yàn)原理，做出實(shí)驗(yàn)假設(shè)，進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)操作。

1.2實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)備

本實(shí)驗(yàn)是微生物的實(shí)驗(yàn)，因此掌握微生物的培養(yǎng)過(guò)程是一個(gè)基本要求，學(xué)生必須學(xué)會(huì)配制培養(yǎng)基，對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌，接種，最后在適宜條件下對(duì)微生物進(jìn)行無(wú)菌培養(yǎng)等實(shí)驗(yàn)流程。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程酵母菌不被污染是完成本探究實(shí)驗(yàn)的前提。

2 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

有了較好的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)備后，關(guān)鍵是選擇好實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)用具，設(shè)計(jì)合理可行的實(shí)驗(yàn)步驟。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，需要連續(xù)觀(guān)察7d，同時(shí)每天在同一時(shí)間，要進(jìn)行攪拌、取樣和計(jì)數(shù)操作，另外需要有平行實(shí)驗(yàn)，計(jì)算平均值，從而盡量避免誤差。

在教學(xué)中，如果要求每個(gè)學(xué)生都參加這個(gè)過(guò)程，需要的材料多，時(shí)間長(zhǎng)，操作的可行性差。教師可以帶領(lǐng)學(xué)生共同配制好7組培養(yǎng)基，滅菌，再將學(xué)生分為7個(gè)小組，在1～7d中，每個(gè)小組負(fù)責(zé)接一次種，再放入相同條件下進(jìn)行培養(yǎng)。則7d后得到7組培養(yǎng)不同天數(shù)的酵母菌培養(yǎng)液，在第八天，每個(gè)小組同時(shí)進(jìn)行取樣并計(jì)數(shù)，則可以在同一時(shí)間得到數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。最后學(xué)生通過(guò)討論建構(gòu)出數(shù)學(xué)模型，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單、緊湊，并且有利于培養(yǎng)學(xué)生樂(lè)于合作的團(tuán)隊(duì)精神和合作技能，學(xué)會(huì)交流和分享探究的信息及成果的能力。在最后的數(shù)據(jù)分析中，學(xué)生通過(guò)探討和質(zhì)疑，最終解決問(wèn)題，完成實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了他們解決問(wèn)題的能力。

3 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)提醒學(xué)生注意的其他問(wèn)題

3.1計(jì)數(shù)時(shí)易出現(xiàn)的問(wèn)題

當(dāng)血球計(jì)數(shù)板中細(xì)胞數(shù)目較多時(shí)，必須要經(jīng)過(guò)稀釋?zhuān)詈笥?jì)算數(shù)目時(shí)要將稀釋的倍數(shù)算進(jìn)去；對(duì)于帶芽體的酵母菌計(jì)數(shù)，若芽體達(dá)到母細(xì)胞大小的一半時(shí)，即可作為2個(gè)菌體計(jì)數(shù)，若芽體小于母細(xì)胞一半時(shí)為1個(gè)酵母細(xì)胞；對(duì)于正好位于血球計(jì)數(shù)板中格邊框的個(gè)體遵循左上原則，即位于格線(xiàn)上的酵母菌一般只計(jì)此格的上方線(xiàn)及左方線(xiàn)上的菌體。

3.2培養(yǎng)時(shí)易出現(xiàn)的問(wèn)題

為得到酵母菌菌體，應(yīng)使之進(jìn)行有氧呼吸，因此應(yīng)進(jìn)行震蕩培養(yǎng)，用搖床是最好的選擇，如不具備條件的學(xué)校，可以在每天同一時(shí)間進(jìn)行輕輕震蕩相同時(shí)間。在培養(yǎng)過(guò)程中，還必須注意觀(guān)察分析酵母菌培養(yǎng)過(guò)程中影響其種群數(shù)量增長(zhǎng)的因素。

3.3分析數(shù)據(jù)時(shí)易出現(xiàn)的問(wèn)題

教師必須引導(dǎo)學(xué)生先設(shè)計(jì)好表格，再繪制曲線(xiàn)，得到微生物生長(zhǎng)曲線(xiàn)，最后分析數(shù)據(jù)和曲線(xiàn)的特點(diǎn)，建構(gòu)的數(shù)學(xué)模型有表格、公式和曲線(xiàn)圖。在這個(gè)過(guò)程中，教師一定要引導(dǎo)學(xué)生分段進(jìn)行，得出每個(gè)階段的特點(diǎn)，得出結(jié)論。

最后，注意培養(yǎng)液的處理，要滅菌后丟棄，實(shí)驗(yàn)用的瓶皿包括血球計(jì)數(shù)板必須清洗干凈，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

4 通過(guò)此實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)探究性生物學(xué)實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)盡量鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般方法，包括：提出問(wèn)題——作出假設(shè)——實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)——分析結(jié)果——得出結(jié)論——表達(dá)交流。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師要指導(dǎo)學(xué)生注意以下幾點(diǎn)：(1)要求學(xué)生根據(jù)教材中相關(guān)探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、原理和目的要求，結(jié)合實(shí)際可行性情況，確立研究目標(biāo)。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)所提出的問(wèn)題，運(yùn)用已具備的知識(shí)或?qū)嶒?yàn)技能，設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的方案，包括材料用具的選擇、具體的實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)施計(jì)劃過(guò)程、觀(guān)察記錄的內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)形式和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則。教師在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，不要束縛學(xué)生的思路，也不一定局限于教材中提供的材料用具，要鼓勵(lì)學(xué)生大膽設(shè)想、求異創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出既簡(jiǎn)便易行，又科學(xué)準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。(3)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)，組織實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行討論交流，確定最佳方案，指導(dǎo)學(xué)生從方案的科學(xué)合理性、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔性、效果明顯性和聯(lián)系實(shí)際原則展開(kāi)評(píng)價(jià)，鼓勵(lì)新穎巧妙、有創(chuàng)意的方案。