探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化

1、人教版生物必修3第4章第二節(jié) 種群數(shù)量的變化探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化（教學(xué)設(shè)計(jì)）霍邱一中 胡志坤 一、為什么要選本實(shí)驗(yàn) 本實(shí)驗(yàn)是必修3第四章第二節(jié)中的一個(gè)探究活動(dòng)，目的是讓學(xué)生通過(guò)對(duì)封閉環(huán)境中酵母菌種群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化的具體數(shù)據(jù)的檢測(cè)、構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，認(rèn)識(shí)酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度及獨(dú)立探究的能力。本實(shí)驗(yàn)課在實(shí)際開(kāi)展中會(huì)遇到較多的困難，突出表現(xiàn)在時(shí)間較長(zhǎng)，難以組織學(xué)生開(kāi)展。再加上我校班級(jí)眾多，實(shí)驗(yàn)資源緊張，這就難上加難。突破本實(shí)驗(yàn)的教學(xué)難點(diǎn)正是教師亟需解決的問(wèn)題，所以我選了本實(shí)驗(yàn)。二、學(xué)情分析通過(guò)前面知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法已有了一定的基礎(chǔ)，對(duì)于

2、探究實(shí)驗(yàn)中如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)假設(shè)、如何制定實(shí)驗(yàn)方案都有了一定的認(rèn)識(shí)，但很難做到嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范。血球計(jì)數(shù)板的計(jì)數(shù)方法對(duì)學(xué)生而言比較陌生，且熟練掌握有一定的難度，以及定量稀釋中對(duì)移液管的使用還很不熟練，這些都需要得到科學(xué)有效的指導(dǎo)。三、教學(xué)目標(biāo)依據(jù)生物課程標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)“嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變化”，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，特制定目標(biāo)如下：（1） 知識(shí)目標(biāo) 檢測(cè)封閉環(huán)境中酵母菌種群數(shù)量，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。（2） 能力目標(biāo) 利用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板進(jìn)行酵母菌細(xì)胞計(jì)數(shù)的操作；數(shù)據(jù)的處理與分析；數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)。（3） 情感目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)并善于思考、合作、交流、創(chuàng)新的品質(zhì)。 四、重點(diǎn)和難點(diǎn)1.重點(diǎn)：檢測(cè)封閉環(huán)境中酵

3、母菌種群密度，并構(gòu)建數(shù)學(xué)模型解釋種群的密度變化。2.難點(diǎn)：使用血球計(jì)數(shù)板對(duì)培養(yǎng)液中的酵母菌進(jìn)行科學(xué)計(jì)數(shù)并計(jì)算出種群密度。五、教學(xué)課時(shí) 1課時(shí)六、遇到的困難與解決辦法（1）實(shí)際困難：本實(shí)驗(yàn)前后歷時(shí)較長(zhǎng)，大約需一周的時(shí)間。況且，我校班級(jí)眾多（每個(gè)年級(jí)有30多個(gè)班），實(shí)驗(yàn)室卻只有2個(gè)，而且生物學(xué)科的課時(shí)有限（每周3節(jié)），這些客觀因素讓很多教師失去了上本實(shí)驗(yàn)課的勇氣，通常以一節(jié)課的講解了事。（2）解決辦法：怎樣用一節(jié)實(shí)驗(yàn)課完成呢？關(guān)鍵就是如何把一周7天酵母菌的數(shù)量“保存”下來(lái)！有沒(méi)有可行的辦法呢？我想到了低溫冷藏！我在實(shí)驗(yàn)前作了這樣的準(zhǔn)備：準(zhǔn)備8個(gè)容積均為250mL的錐形瓶作為培養(yǎng)器皿，編號(hào)為0，1，

4、2，3，4，5，6，7，各加入葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0%的無(wú)菌培養(yǎng)液100mL、0.1g活性干酵母，均以棉花封口。每一個(gè)錐形瓶的編號(hào)代表其在恒溫箱中培養(yǎng)的天數(shù)，培養(yǎng)溫度均為28 ；然后轉(zhuǎn)移至0的條件下保存。這樣，我們得到的數(shù)據(jù)與同一培養(yǎng)液中的酵母菌在7天內(nèi)的數(shù)量變化相似。由于本節(jié)課的重點(diǎn)在于如何檢測(cè)數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)及建構(gòu)數(shù)學(xué)模型等，我們應(yīng)把時(shí)間用在刀刃上，只有這樣，才能將課堂有效教學(xué)落到實(shí)處。七、材料用具 血球計(jì)數(shù)板（1mm1mm大方格）、滴管、移液管、試管、顯微鏡、培養(yǎng)07天的含酵母菌的培養(yǎng)液（0的條件下保存）、顯微鏡、恒溫箱等。八、教學(xué)設(shè)計(jì)思路九、教學(xué)過(guò)程學(xué)生活動(dòng)教師的組織與引導(dǎo)教學(xué)意圖學(xué)生在

5、老師的引導(dǎo)下思維活躍。本節(jié)課我要和同學(xué)們一道干什么呢？檢測(cè)一周內(nèi)酵母菌的種群密度，看看是如何變化的。把一周的種群密度變化呈現(xiàn)在一節(jié)課上，這恐怕有點(diǎn)像魔術(shù)吧？現(xiàn)在就是見(jiàn)證奇跡的時(shí)刻了！通過(guò)語(yǔ)言激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)情趣。各小組討論并闡述自己的觀點(diǎn)。展示：酵母菌的培養(yǎng)裝置示意圖。引導(dǎo)學(xué)生思考：在進(jìn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)前，能否對(duì)酵母菌的數(shù)量變化作出合理的猜測(cè)？調(diào)動(dòng)學(xué)生根據(jù)已有知識(shí)分析問(wèn)題的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力。學(xué)生討論與交流果真能把酵母菌一周的數(shù)量變化呈現(xiàn)在一節(jié)課上嗎？當(dāng)然可以。我在一周前準(zhǔn)備了8個(gè)容積均為250mL的錐形瓶作為培養(yǎng)器皿，編號(hào)分別為0，1，2，3，4，5，6，7，各加入葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0

6、%的無(wú)菌培養(yǎng)液100mL、0.1g活性干酵母，均以棉花封口。每一個(gè)錐形瓶的編號(hào)代表其在恒溫箱中培養(yǎng)的天數(shù)，培養(yǎng)溫度均為28 ，非常適合酵母菌繁殖，然后轉(zhuǎn)移至0的條件下保存，此條件下酵母菌的數(shù)量基本保持不變。這樣做的目的是干什么呢？來(lái)代表酵母菌在一周7天內(nèi)的數(shù)量變化。既體現(xiàn)出了在實(shí)際問(wèn)題的處理中靈活性的原則，也體現(xiàn)了科學(xué)性的原則，對(duì)學(xué)生想問(wèn)題、辦事情也是一種啟發(fā)。學(xué)生思考與討論，并與教師進(jìn)行交流這樣做有什么好處呢？幫助同學(xué)們節(jié)約了很多時(shí)間。這樣做可靠嗎？沒(méi)有問(wèn)題。表面上看是8個(gè)種群不同天數(shù)的數(shù)據(jù)情況，但實(shí)際上與同一個(gè)種群在一周內(nèi)的數(shù)據(jù)變化相當(dāng)。再加上本節(jié)課的重點(diǎn)在于如何檢測(cè)數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)及建構(gòu)數(shù)

7、學(xué)模型等，我們把時(shí)間用在刀刃上。咱們今天共分8個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，我給你們的編號(hào)是0，1，2，3，4，5，6，7，各小組負(fù)責(zé)檢測(cè)與其編號(hào)相同的錐形瓶中酵母菌密度。當(dāng)然，如果時(shí)間允許的話(huà)，每個(gè)小組也可以單獨(dú)去檢測(cè)8個(gè)錐形瓶中的酵母菌的種群密度。通過(guò)交流，達(dá)成共識(shí)。明確了本節(jié)課的重點(diǎn)所在。學(xué)生在教師的啟發(fā)下思考與交流。如何統(tǒng)計(jì)酵母菌的種群密度呢？要知道1mL培養(yǎng)液中酵母菌的數(shù)量可能達(dá)到千萬(wàn)以上，逐一計(jì)數(shù)太難了！怎么辦呢？我們可以使用血球計(jì)數(shù)板，里面有很多小格子，每個(gè)小格子的容積通常只有0.25106mL。同學(xué)們有沒(méi)有想過(guò)，1mL血液中血細(xì)胞的數(shù)量可達(dá)到幾十億，這個(gè)密度如何被統(tǒng)計(jì)出來(lái)的呢？我們先來(lái)了解一下血

8、球計(jì)數(shù)板的計(jì)數(shù)原理。很自然地引入血球計(jì)數(shù)板的介紹。學(xué)生觀察、思考、討論與交流。多媒體輔助介紹血球計(jì)數(shù)板的計(jì)數(shù)原理。血球計(jì)數(shù)板正中有兩個(gè)血球計(jì)數(shù)室，請(qǐng)同學(xué)們用顯微鏡觀察一下血球計(jì)數(shù)板的兩個(gè)計(jì)數(shù)室，找到計(jì)數(shù)室中由很多密集細(xì)線(xiàn)縱橫交織的中央大方格。觀察一下中央大方格中有多少個(gè)小方格？結(jié)合學(xué)生的動(dòng)手操作、觀察，結(jié)合教師的講解，學(xué)生能直觀、生動(dòng)、快速掌握血球計(jì)數(shù)板的計(jì)數(shù)原理。 學(xué)生在實(shí)踐中思考與分析。再想一想血球計(jì)數(shù)板上的數(shù)據(jù)“ 0.10mm,1/400mm2 ”是什么意思？是代表每個(gè)小方格的深度與面積。那么，每個(gè)小方格的容積可由此算出，是多少呢？計(jì)數(shù)時(shí)，我們可以計(jì)數(shù)一個(gè)小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)，也可以選5個(gè)

9、中方格進(jìn)行計(jì)數(shù)，共5（44）也就是80個(gè)小方格，其總?cè)莘e易求，是多少呢？設(shè)酵母菌在5個(gè)中方格的數(shù)量分別為N1、N2、N3、N4、N5 ，則酵母菌的密度為多少呢？培養(yǎng)學(xué)生思考、分析 與計(jì)算能力。與學(xué)生一起討論實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題及處理策略。今天咱們就一律采用這種統(tǒng)計(jì)方法，類(lèi)似于前面講的“五點(diǎn)取樣法”。如果在統(tǒng)計(jì)的時(shí)候，有的細(xì)胞壓在線(xiàn)上，該怎么辦呢？如果同學(xué)們發(fā)現(xiàn)小格內(nèi)的酵母菌細(xì)胞數(shù)目太多，難以數(shù)清，怎么辦？可以定量稀釋。如：取1mL培養(yǎng)液加入9mL無(wú)菌水，也就是10倍稀釋?zhuān)瑩u勻后檢測(cè)。最終算出的密度應(yīng)怎樣處理？要與稀釋倍數(shù)相乘?，F(xiàn)在，我們要準(zhǔn)備取樣了。引導(dǎo)學(xué)生思考，培養(yǎng)對(duì)問(wèn)題的處理能力。學(xué)生思考

10、與交流。血球計(jì)數(shù)板在使用時(shí)是先滴加培養(yǎng)液，再蓋上蓋玻片嗎？原來(lái)恰好相反，是先蓋上蓋玻片！錐形瓶中的酵母菌的分布是否均勻？通常并不均勻，酵母菌可能會(huì)在瓶底沉積較多。那怎么辦？先搖勻。引導(dǎo)學(xué)生冷靜地思考與完成實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生完善探究思路。 學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)與分析數(shù)據(jù)。操作提示：在蓋玻片邊緣滴加培養(yǎng)液后，稍等片刻，待培養(yǎng)液充滿(mǎn)網(wǎng)格后，將多余培養(yǎng)液用吸水紙吸去。用顯微鏡觀察時(shí)，用低倍顯微鏡找到計(jì)數(shù)室。可統(tǒng)計(jì)5個(gè)中方格中的酵母菌數(shù)量。 學(xué)生實(shí)驗(yàn)與教師指導(dǎo)相結(jié)合，師生密切合作，對(duì)種群密度進(jìn)行科學(xué)地統(tǒng)計(jì)。各小組合作完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析。要求學(xué)生將數(shù)據(jù)記錄在下表中。 促進(jìn)學(xué)生在合作中感受到合作的趣味與價(jià)值。

11、師生交流在此期間，教師與學(xué)生就學(xué)生可能遇到的有關(guān)問(wèn)題展開(kāi)討論。 例如：（1）酵母菌看得不太清楚。 （2）個(gè)別酵母菌出芽。 熱烈的討論促進(jìn)了師生的科學(xué)探究熱情。小組共同合作，完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。將黑板上的表格完成。8個(gè)小組各派代表完成其負(fù)責(zé)的數(shù)據(jù)。天數(shù)N0N1N2N3N4N5N6N7菌數(shù)（106 個(gè)/mL）共同合作，以培養(yǎng)合成精神與協(xié)調(diào)能力。學(xué)生動(dòng)手建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，并作交流。要求學(xué)生畫(huà)出酵母菌的增長(zhǎng)曲線(xiàn)，并對(duì)這種變化趨勢(shì)進(jìn)行討論，分析與當(dāng)初的假設(shè)是否一致，如果不一致，思考一下可能的原因。培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力、動(dòng)手能力、數(shù)據(jù)與圖形的轉(zhuǎn)換能力。學(xué)生思考、討論，并請(qǐng)各小組派代表發(fā)表自己的看法。精典實(shí)例研討為

12、研究酵母菌種群密度的動(dòng)態(tài)變化，某同學(xué)按下表所列條件進(jìn)行了A、B、C和D 共4組實(shí)驗(yàn)，用1 000mL錐形瓶作為培養(yǎng)器皿，棉塞封口，在25下靜置培養(yǎng)，其他實(shí)驗(yàn)條件均相同，定時(shí)用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪出的酵母菌種群密度變化曲線(xiàn)圖如右，請(qǐng)分析、回答以下問(wèn)題。（1）4個(gè)實(shí)驗(yàn)組酵母菌種群密度變化趨勢(shì)大體相同，但也有不同之處，主要表現(xiàn)在什么地方？ 峰值的高低與出現(xiàn)峰值的快慢是不同的。（2）4個(gè)實(shí)驗(yàn)組在條件上的差別主要是什么？葡萄糖濃度與溶液總體積。（3）葡萄糖濃度影響單位體積溶液中營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)，而溶液總體積能影響什么？ 能影響單位體積溶液中氧氣的供應(yīng)，這是為什么？ （4）請(qǐng)說(shuō)出A、B、C、D與4條曲

13、線(xiàn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 通過(guò)精典例題的思考與分析，鞏固新學(xué)的知識(shí)，激活學(xué)生的思維能力，做到活學(xué)活用，使知識(shí)與能力都有較大的提升。學(xué)生認(rèn)真清洗血球計(jì)數(shù)板，各小組打掃好所在區(qū)的衛(wèi)生?？偨Y(jié)：由此可見(jiàn)，影響酵母菌種群數(shù)量增長(zhǎng)的因素有很多。同學(xué)們有興趣的話(huà)，可以在課后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步的探究。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束的時(shí)候，請(qǐng)同學(xué)們注意血球計(jì)數(shù)板的清洗。有人用試管刷蘸洗滌劑擦洗血球計(jì)數(shù)板，這種做法是科學(xué)的嗎？ 當(dāng)然不科學(xué)！血球計(jì)數(shù)板一定要注意保護(hù)，正確方法是先浸泡一下，再用自來(lái)水直接沖洗就可以了。課后思考題。（略）培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)秀的品質(zhì)，激勵(lì)學(xué)生愛(ài)護(hù)實(shí)驗(yàn)物品、保護(hù)環(huán)境，做個(gè)高素質(zhì)的好公民。十、板書(shū)設(shè)計(jì)第二節(jié) 種群數(shù)量的變化探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化提出問(wèn)題 作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果、得出結(jié)論 表達(dá)交流 進(jìn)一步探究十一、教后反思（成功經(jīng)驗(yàn)） 本節(jié)課因?yàn)橛掠趧?chuàng)新、準(zhǔn)備充分，課堂效率很高。這節(jié)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)最大的成功之處在于：我在認(rèn)真研讀課標(biāo)、教材的基礎(chǔ)上抓住重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，把一組培養(yǎng)液中的酵母菌的7天培養(yǎng)與檢測(cè)這個(gè)分散事件集中在一起，變成多組酵母菌（初始條件相同）經(jīng)不同天數(shù)培養(yǎng)后冷藏保存、集中檢測(cè)的形式，讓教師在準(zhǔn)備工作上有足夠