探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化的創(chuàng)新實踐

1、    “探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化”的創(chuàng)新實踐    吳彥軍張黛靜摘要：教學實踐中實施“探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化”活動，有利于學生理解種群如何在有限條件下增長。但教材實驗方案耗時較長、過程煩瑣。筆者通過創(chuàng)新改進，將此探究活動由原來耗時7天改為在40分鐘內完成，極大地提高了可操作性和教學效率。關鍵詞：數(shù)學模型；種群數(shù)量；酵母菌；實驗創(chuàng)新：g642.0 文獻標志碼：a ：1674-9324（2015）26-0069-02落實新課改理念，構建新的教學模式，能有效地提高學生思考和解決生物科學問題的素養(yǎng)。探究式教學是指教師指導學生通過自主參與一系列多種形式

2、的開放的探究式學習活動，使學生獲取知識、應用知識、解決問題、培養(yǎng)能力的一種重要的教學方式1。生命科學是一門實驗科學，開設生物探究實驗，是培養(yǎng)學生科學探究能力、創(chuàng)造思維能力的重要途徑。普通高中生物課程標準要求教師利用“探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化”的探究活動，幫助學生嘗試建立數(shù)學模型解釋種群的數(shù)量變動，從而突破高中生物必修3中“種群和群落”的重點和難點2。但教材實驗方案存在實驗過程耗時較長、實驗效果不佳、可操作性不強等問題，課題組根據(jù)教學實踐需要，對該實驗探究活動進行創(chuàng)新改進，增強實驗效果，提高實驗的可操作性。一、教材方案存在不足1.耗時過長。該探究活動需要學生在7天內，每天抽出20分鐘左右的時

3、間定時取樣觀察、統(tǒng)計數(shù)據(jù)，最后將實驗結果在課堂上匯總分析，構建數(shù)學模型，形成在有限條件下的種群數(shù)量增長的概念，完成整個探究活動需要花費45個課時3。與實際高中教學課時緊、任務重的現(xiàn)狀非常矛盾，因此活動的可操作性不強，學生完成探究實驗難度大。2.效果不佳。預實驗是達到較好實驗效果的前提。但本實驗如果設置預實驗，就需要耗費更長的時間，教和學的節(jié)奏松散，學生探究活動熱情淡化，難以達到良好的實驗效果和教學效果。因此，本文對該探究活動進行相應的改進，力求學生能在相對合理的時間內完成探究任務，獲得新知。二、實驗的創(chuàng)新改進1.實驗創(chuàng)新的過程。針對這種情況，課題組經(jīng)過詳細論證和探討，并進行反復實驗，對原方案做

4、出如下改進：原方案中的一次接種、定時觀察改進為定時分批接種、共同培養(yǎng)、集中觀察。詳細方案如下：（1）預實驗。首先，由教師進行預實驗，確定接種所需要酵母干粉的最適量、培養(yǎng)液適宜濃度、培養(yǎng)的最適溫度以及ph值。（2）實驗準備。按實際教學進度，在要進行本探究活動的前一周，到實驗室先配制足量的培養(yǎng)液，等量分裝后一并滅菌。其中，等量分裝是關鍵。（3）接種培養(yǎng)。在此后7天里，教師每天定時（相對充足的、合適的時間）到實驗室接種等量、同批次的酵母菌到相同條件的培養(yǎng)液中（此過程費時很短），然后，放在適宜且相同條件下培養(yǎng)。這樣就可得到分別培養(yǎng)1d7d的一系列的酵母菌樣本。（4）觀察和統(tǒng)計。在分組實驗課上，首先先讓

5、學生進行最后一次接種，體驗以上樣本的接種過程。然后再對所有的培養(yǎng)樣本集中取樣、觀察統(tǒng)計，并對統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，認識規(guī)律，進而建立數(shù)學模型。2.實驗結果的一致性。筆者按照教材方案和改進后的方案進行多次重復實驗，將得到的結果進行反復比較，其結果是一致的（見表1，圖1）。3.實驗創(chuàng)新的優(yōu)勢。本實驗創(chuàng)新的最大優(yōu)勢在于將原方案中7天完成的探究活動改進為在一節(jié)課內完成，而其效果是相同的（見結果）。這樣一來，整個實驗方案更貼近中學教學安排，教師在教學活動和教學時間的安排方面就會避免被動，調動學生參與實驗探究活動的可能性更高。另外，改進后的方案也不需要實驗室增添新的設備和儀器，便于教師組織學生實施探究。4.實驗創(chuàng)

6、新的可行性。文獻表明，在對群落演替規(guī)律的研究中，研究人員往往在同一時間對不同空間中的群落取樣分析，以此來代替同一群落的在不同階段演替情況，以彌補在研究時間方面的限制，即“空間換時間”4。而筆者所做的創(chuàng)新則是將原方案中在不同時間點觀察同一種群數(shù)量變化、改進為在同一時間觀察培養(yǎng)時間不等的種群數(shù)量變化，其研究思路是一致的。所以此探究活動的創(chuàng)新改進從理論上是可行的。三、實驗創(chuàng)新的教學實踐過程在教學實踐中，筆者通過以下四個環(huán)節(jié)完成實驗教學，以達到使學生體驗科學探究一般過程的目的，并達成本節(jié)課的教學目標。1.溫故知新，問題導入。教師：種群數(shù)量變化規(guī)律是種群研究的核心問題。上節(jié)課我們了解了生物在理想條件下的

7、種群數(shù)量變化規(guī)律，它的數(shù)學模型是什么？學生活動：教師：那么一個種群在有限條件下，它的數(shù)量變化又應該具備什么樣的規(guī)律呢？2.設計實驗，培養(yǎng)能力。學生分小組討論，形成小組的實驗方案。最后由各個小組成員展示實驗步驟和所設計的表格（見表2，學生設計）。教師要展示血球計數(shù)板以及計數(shù)室的顯微照片5，并給予合適的指導。3.實施實驗，訓練技能。教師在進行本課時的前一周做好準備工作，課堂上先讓學生進行第8次接種，算作培養(yǎng)0天，作為種群數(shù)量的起始數(shù)據(jù)。然后要求學生按照實驗方案分工合作，仔細觀察，認真記錄。在此環(huán)節(jié)，為了讓學生體驗完整的探究活動過程，教師還可以讓學生進行培養(yǎng)液（5%的葡萄糖溶液）配置以及滅菌，在滅菌

8、的同時進行接種、觀察。滅菌過的材料還可供下個班學生使用。4.分析建模，總結規(guī)律。學生相互交流，了解其他小組實驗結果。在排除實驗誤差，確保結果正確的前提下，根據(jù)種群數(shù)量增長的“j”曲線的建立方法，嘗試建立酵母菌種群數(shù)量隨時間的動態(tài)變化數(shù)學模型，并運用曲線進行準確表示。然后對此曲線所反映的種群數(shù)量變化規(guī)律做出合理的解釋。四、教學反思創(chuàng)新教學是全面實施素質教育的靈魂。教師的創(chuàng)新理念能帶動學生創(chuàng)新思維的發(fā)展。教師通過對“探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化”這一探究活動的改進，在現(xiàn)有的條件下，克服了中學生物實驗教學的實際困難，使學生體驗了探究過程。而學生通過體驗改進后的探究活動，獲得的不只是知識，更重要的是獲取知識的能力，并且體驗了創(chuàng)新的魅力，激發(fā)了科學探究的熱情。因此，中學生物教師要大力開展創(chuàng)新教育，盡可能多地運用探究教學模式并進行創(chuàng)新性修改，更利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力和探索精神。參考文獻：1吳冬梅.中學生物探究教學的實踐與反思j.甘肅科技縱橫，2007，36（2）：171-172.2教育部.普通高中生物課程標準z.2003.3朱秀麗.“酵母菌種群數(shù)量大小的動態(tài)變化"探究教學設計j.生物學通報，20