“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”的實驗改進(jìn)與課程設(shè)計研究

周彤

【摘要】本文對“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實驗材料和裝置進(jìn)行改進(jìn)，大大縮短了實驗時間，課堂 10min內(nèi)可以完成;并對本節(jié)課的探究活動進(jìn)行了設(shè)計和實踐，使學(xué)生能在課堂上實現(xiàn)百分之百的參與，體驗科學(xué)探究的過程。

【關(guān)鍵詞】酵母菌? ?細(xì)胞呼吸? ?對比實驗

“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”是高中生物的重要探究實驗之一，學(xué)生通過該實驗不僅能夠認(rèn)識到有氧呼吸和無氧呼吸的條件和產(chǎn)物，為后面學(xué)習(xí)有氧呼吸和無氧呼吸奠定基礎(chǔ)，而且可以體會對比實驗的設(shè)計和變量關(guān)系的分析，使認(rèn)知從感性過渡到理性，從而真正轉(zhuǎn)化為能力和素養(yǎng)。筆者就如何優(yōu)化實驗材料，簡化實驗裝置，盡可能地縮短實驗時間開展了研究并進(jìn)行課堂實踐，取得了較好的教學(xué)效果。

1.實驗材料的優(yōu)化

1.1 選用無添加劑的啤酒酵母

很多改進(jìn)方法中選擇了超市中購買的高活性干酵母，其活性高，提前活化后實驗效果明顯，但因其中含有食品添加劑山梨醇酐單硬脂酸酯，它也可使重鉻酸鉀變成灰綠色，故選用無添加劑的啤酒酵母（啤酒工廠購得）;

1.采用蔗糖溶液代替葡萄糖溶液 葡萄糖是還原糖，其醛基能被酸性重鉻酸鉀氧化成酸，發(fā)生變色反應(yīng)，故改為選擇非還原性的蔗糖。取 20g 啤酒酵母，加入 240ml 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%的蔗糖溶液中，制成酵母菌培養(yǎng)液。

2.實驗裝置的簡化

2.1 錐形瓶改為注射器（規(guī)格：50ml） 用打孔器將橡皮塞打孔（深度2cm左右），用于堵塞注射器的針孔。具體操作：有氧組注射器（A）先吸入 10 毫升10%的 NaOH 溶液，再吸入 20ml 空氣，橡皮塞堵塞小孔，反復(fù)上下震蕩，再靜置 3min 左右，目的是除去空氣中的二氧化碳。然后排出 NaOH 溶液，吸入 20ml 酵母菌培養(yǎng)液;無氧組（B）直接吸入 20ml 酵母菌培養(yǎng)液，堵塞小孔，兩組同時開始實驗，為提高反應(yīng)速率，可將裝置置于 50-60 度的溫水浴中。

2.2 氣體檢測方式改為注射由于實驗收集到的氣體集中在注射器針筒中，因此將傳統(tǒng)的通氣入澄清石灰水的方法改為注射，這比以往的注射器改造裝置更易操作，現(xiàn)象也更明顯。

3.實驗現(xiàn)象與結(jié)論

3.1 二氧化碳的檢測 對比兩瓶澄清石灰水的渾濁程度，即可判斷有氧組和無氧組相同時間內(nèi) CO2 產(chǎn)生量的多少。發(fā)現(xiàn)有氧組渾濁程度更大，這表明酵母菌有氧呼吸能產(chǎn)生大量的 CO2，無氧呼吸產(chǎn)生少量的 CO2.

3.2 酒精的檢測 取實驗結(jié)束后兩支試管收集到的酵母菌培養(yǎng)液2ml，分別滴加酸性重鉻酸鉀，比較酒精的產(chǎn)生情況。發(fā)現(xiàn)有氧組培養(yǎng)液呈橙色，無氧組由橙色變?yōu)榛揖G色，這表明酵母菌有氧呼吸不產(chǎn)生酒精，無氧呼吸產(chǎn)生酒精。

本節(jié)課的整個教學(xué)設(shè)計劃分為三部分，一、細(xì)胞呼吸概念的提出。二、探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式和產(chǎn)物。三、總結(jié)細(xì)胞呼吸的過程。

課程是按照科學(xué)研究的邏輯思路進(jìn)行的，即提出問題——作出假設(shè)——設(shè)計實驗——實施實驗——得出結(jié)論。下表是實驗前給每組發(fā)放的材料，以期實現(xiàn)有序探究，體會對比實驗的設(shè)計：

小組合作——探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式

一、出示材料，創(chuàng)造情境

[資料 1]酵母菌是一種單細(xì)胞的真菌，在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌，便于探究細(xì)胞呼吸的不同方式。

[資料 2]我們平時吃的饅頭就有酵母菌的參與：和面時加入用溫水活化的干酵母，發(fā)酵至約2倍大，再蒸出的饅頭蓬松而柔軟。

[資料 3] 葡萄酒的釀造也離不開酵母菌的貢獻(xiàn)：將葡萄裝到發(fā)酵器容量的 70%左右，把容器蓋蓋嚴(yán)（但不能過緊，否則可能引起發(fā)酵罐的爆炸），放在適宜的溫度下。葡萄酒有抗癌、美容、防衰老的功效，其中的乙醇，可以促進(jìn)血液循環(huán)，但不宜過量，否則危害健康。閱讀完以上資料，請你思考以下兩個問題，嘗試作出假設(shè)，并根據(jù)老師所提供的材料用具設(shè)計實驗去驗證吧！

二、小組合作，討論探究

（一）提出問題

1.做饅頭時，酵母菌細(xì)胞呼吸的方式主要是什么？產(chǎn)物是什么？

2.釀酒時，酵母菌的細(xì)胞呼吸方式主要是什么？產(chǎn)物是什么？

（二）作出假設(shè)：

（三）設(shè)計實驗：

1.材料用具：每組50ml注射器兩支，帶孔橡皮塞兩個，注射瓶2個，燒杯，熱水，10%NaOH溶液;酵母菌培養(yǎng)液（酵母菌和 10%的蔗糖溶液），澄清石灰水，重鉻酸鉀-濃硫酸。

（四）實施實驗：

（五）表達(dá)交流：

（六）得出結(jié)論：

4.課后反思

師生在探究活動中相輔相成，老師利用學(xué)生自己的思路來不斷推進(jìn)課堂，學(xué)生的思路又能反過來調(diào)整老師的引導(dǎo)方式，整個過程有序、有效進(jìn)行，最后在學(xué)生一方面通過實驗現(xiàn)象自行總結(jié)酵母菌細(xì)胞呼吸的方式，另一方面通過教師的引導(dǎo)使學(xué)生在設(shè)計的過程中體會到對比實驗的設(shè)計精髓，有效的突破了重難點！在這個過程中學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，實現(xiàn)百分之百的參與，學(xué)生是積極的探究知識，而不是被動的獲取。

【參考文獻(xiàn)】

[1]俞如旺，蘇燁.“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實驗改進(jìn)研究.生物學(xué)教學(xué)38（5）：45-46.

[2]趙蘋.快速簡便的“探究酵母菌細(xì)胞的呼吸方式”的實驗.生物學(xué)通報46（5）：56-57.