觀察青霉和酵母菌的實驗教學(xué)設(shè)計

張 超 (上海市向明初級中學(xué) 上海 200020)

1 教材和學(xué)情分析

本實驗是滬教版初中《生命科學(xué)》八年級第二冊“微生物”中的學(xué)生實驗，實驗要求學(xué)生初步學(xué)會培養(yǎng)青霉和酵母菌的方法。那么如何把學(xué)生的培養(yǎng)過程呈現(xiàn)出來，促進(jìn)同伴之間的交流、討論和分享？這是本節(jié)課要解決的第一個問題。另外教材的實驗建議中有關(guān)青霉的培養(yǎng)與觀察是采用新鮮橘皮作為天然培養(yǎng)基來培養(yǎng)青霉，觀察方法是用解剖針或鑷子挑取少許菌絲制成臨時裝片。這個方法實施下來對學(xué)生有一定難度，顯微鏡觀察效果不夠理想。一是利用橘皮培養(yǎng)青霉，培養(yǎng)時間難以控制，如果培養(yǎng)時間過長會導(dǎo)致橘皮表面布滿青綠色孢子，難以取材觀察菌絲。二是用解剖針挑取的方法對學(xué)生來說“少許”的量較難把握，挑取時孢子容易散落，在顯微鏡下常觀察到大量的孢子堆在一起，較難觀察到菌絲及掃帚狀的孢子梗。因此本節(jié)內(nèi)容將通過活動單及相關(guān)評價的設(shè)計來促進(jìn)學(xué)生的課前實驗，同時通過改進(jìn)青霉臨時裝片的制作方法，利用信息技術(shù)等手段提高青霉的課堂觀察效果。

2 教學(xué)目標(biāo)

(1) 初步學(xué)會通過制作青霉和酵母菌的臨時裝片觀察青霉和酵母菌的方法。認(rèn)知青霉和酵母菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)與生殖方式。

(2) 經(jīng)歷青霉的培養(yǎng)及小組交流過程，初步學(xué)會青霉培養(yǎng)、科學(xué)觀察、記錄實驗等科學(xué)研究方法。

(3) 通過培養(yǎng)和觀察青霉，體會微生物的微小和無處不在，感悟腐生微生物在自然界中的重要意義。

3 教學(xué)過程

3.1 課前準(zhǔn)備 具體包括以下幾個步驟：

3.1.1 活動單設(shè)計與評價 活動單的設(shè)計分為課前培養(yǎng)觀察記錄和課堂實驗觀察兩個部分。學(xué)生可將青霉培養(yǎng)的觀察過程記錄在活動單上，同時活動單可在實驗中有效指導(dǎo)學(xué)生課堂觀察。課前培養(yǎng)部分活動單內(nèi)容如下： “課前用新鮮橘皮等有機物培養(yǎng)青霉。我選擇的實驗材料是_________________，將其置于_________________的環(huán)境中。溫度約_________________，培養(yǎng)了大約_________________(天)。是否培養(yǎng)出了青霉？_________________(是/否)。觀察記錄在下方空白處(圖片或文字)。”

表1為課前觀察培養(yǎng)部分的評價設(shè)計，需由學(xué)生在實驗課前完成相關(guān)評價內(nèi)容。活動單的評價部分更可促進(jìn)學(xué)生在課前對青霉的培養(yǎng)活動，通過自評、家長評價及小組互評增進(jìn)同學(xué)之間的交流、合作與分享。

3.1.2 青霉培養(yǎng)和酵母菌培養(yǎng) 學(xué)生和教師分別準(zhǔn)備。

(1) 青霉培養(yǎng) 學(xué)生用橘皮或其他天然有機物培養(yǎng)并觀察青霉。將培養(yǎng)過程通過拍照、繪圖、文字等形式記錄在活動單上。并以小組為單位，可制作PPT分享組員的實驗過程和結(jié)果。

表1 課前活動單評價設(shè)計

教師利用PDA培養(yǎng)基平板培養(yǎng)學(xué)生實驗用青霉。利用橘皮培養(yǎng)青霉可能會有其他霉菌的生長，此外，青霉在橘皮上的生長情況不可控，很難找到白色菌絲和綠色孢子共存的最佳培養(yǎng)時間，不利于后續(xù)實驗觀察。因此，可利用平板培養(yǎng)解決這個問題： ①配制PDA培養(yǎng)基(馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基)： 土豆200 g，葡萄糖20 g，瓊脂15～20 g，水補足1 000 mL， pH值自然。將培養(yǎng)基經(jīng)高壓蒸汽滅菌后分裝在培養(yǎng)皿中待用。②點植法接種和培養(yǎng)： 在培養(yǎng)皿底部用記號筆標(biāo)記三個接種位點，然后用接種環(huán)沾取少量橘皮表面綠色的青霉孢子，分別在三個位點上輕輕貼一下即可。然后將培養(yǎng)皿倒置放入恒溫箱培養(yǎng)，溫度25℃～30℃之間，培養(yǎng)2 d左右，平板上就會長出青霉菌落。此條件下培養(yǎng)的青霉菌落白色菌絲范圍較大，綠色孢子區(qū)域較少，有利于學(xué)生觀察青霉結(jié)構(gòu)(圖1)。

圖1 青霉菌落

(2)酵母菌培養(yǎng) 酵母菌培養(yǎng)液可在課前1 h配制。在溫水中加入2%的葡萄糖和少量干酵母，在25℃左右約30 min就會出現(xiàn)大量氣體。本節(jié)課的酵母菌培養(yǎng)液是提前1 d制備，分裝在小試管中，塞入試管塞。這樣學(xué)生操作前可觀察到培養(yǎng)液中的氣泡，也可聞到酒味，這是因為酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精和CO2氣體。提前1 d培養(yǎng)也可以獲得更多在生殖中的酵母菌。

3.1.3 微視頻的錄制 Imotion軟件是一款可以設(shè)置拍照時間間隔，對觀察對象進(jìn)行連續(xù)記錄的軟件。通過架設(shè)三腳架，用手機對橘子發(fā)霉和培養(yǎng)基中培養(yǎng)的青霉過程進(jìn)行連續(xù)拍攝，可獲得橘子發(fā)霉及青霉菌落生長的連續(xù)變化過程(?電子資源)。拍攝結(jié)束后軟件導(dǎo)出文件可選擇GIF動圖和視頻及照片三種形式。教師根據(jù)需要選擇。

通過錄制實驗室青霉的培養(yǎng)方法和青霉臨時裝片的制作方法微視頻大大節(jié)約了課堂時間，學(xué)生能直觀快速獲取新知。

利用手機拍照和同屏技術(shù)可及時將學(xué)生顯微鏡下觀察到的結(jié)構(gòu)上傳到屏幕上，進(jìn)行分享和指導(dǎo)，有效打破了沒有數(shù)碼顯微鏡的限制。

3.2 課內(nèi)觀察 具體分為以下2個教學(xué)步驟：

3.2.1 青霉臨時裝片的制作 本實驗采用透明膠帶粘貼法制作臨時裝片。具體步驟為剪一段1～2 cm長的透明膠帶，選取青霉菌落周圍白色菌絲區(qū)域輕輕貼一下，然后直接粘貼在潔凈的載玻片上即可放在顯微鏡下觀察。這種方法大大降低了實驗操作難度，減短了實驗操作時間，并容易觀察到完整的青霉結(jié)構(gòu)(圖2)，達(dá)到了很好的觀察效果。此外，在實驗操作過程中，青霉始終生長在培養(yǎng)皿基質(zhì)內(nèi)，取材結(jié)束及時蓋上培養(yǎng)皿蓋子，避免了霉菌孢子過多散落在空氣中而引發(fā)身體不適，并且也方便實驗結(jié)束后的菌種保藏和霉菌處理。

3.2.2 酵母菌觀察 學(xué)生用前一天培養(yǎng)的酵母菌制作臨時裝片，在高倍顯微鏡下觀察，可以在顯微鏡下觀察到大量的酵母菌，也可找到出芽生殖中的酵母菌(圖3)。

圖2 高倍顯微鏡下青霉結(jié)構(gòu)

圖3 高倍顯微鏡下的酵母菌

4 教學(xué)反思

本節(jié)課由課前青霉培養(yǎng)的小組展示、課堂實驗觀察及實驗后小結(jié)討論三個環(huán)節(jié)構(gòu)成。首先實驗方法的改進(jìn)提高了課堂教學(xué)的實效性，達(dá)到了較好的觀察效果。信息技術(shù)手段的運用獲得了較好的教學(xué)效果，例如對青霉的連續(xù)觀察錄像，實驗操作的教學(xué)微視頻等都能在較短的時間說明問題，對學(xué)生起到了較好的指導(dǎo)效果。利用同屏技術(shù)可將學(xué)生觀察到的顯微圖像及時投屏到屏幕上加以討論和分析。

筆者在課后也思考學(xué)生青霉培養(yǎng)的實驗是否可在本節(jié)課后進(jìn)一步持續(xù)觀察下去，讓學(xué)生一直觀察記錄橘皮霉變后到最后的整個過程，有利于更深刻地體會后續(xù)腐生微生物對自然界意義。如果時間允許，也可以讓學(xué)生把自己培養(yǎng)的橘皮帶到實驗室，用同樣的方法制成臨時裝片進(jìn)行對比觀察。