探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化

關(guān)于探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化第一頁，共二十九頁，2022年，8月28日一、教材分析：

“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化”是必修三第四章第二節(jié)中的一個探究課題。課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于本節(jié)的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)為“嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動”，并提出了相應(yīng)的活動建議即本探究活動。該條內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)有兩層涵義：其一、“嘗試建立數(shù)學(xué)模型”屬模仿性技能目標(biāo)，旨在通過原形示范（細(xì)菌的數(shù)量增長）和具體指導(dǎo)，學(xué)生能完成建立數(shù)學(xué)模型；其二、“解釋種群的數(shù)量變動”屬理解水平的知識目標(biāo)，旨在把握數(shù)學(xué)模型（抽象）與種群的數(shù)量變動（具體）之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系。

在這個探究活動中用到了4個科學(xué)方法：（1）數(shù)學(xué)模型法；（2）抽樣檢測法；（3）顯微觀察法；（4）微生物培養(yǎng)法。所以是一項(xiàng)有著多方面意義和價(jià)值的探究活動。此外，學(xué)生通過親自研究一個真實(shí)的種群，可加深對種群數(shù)量變化知識的理解，并且培養(yǎng)收集、整理、分析數(shù)據(jù)的能力。第二頁，共二十九頁，2022年，8月28日二、學(xué)情分析：高二學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，對數(shù)學(xué)模型的概念并不陌生，在生物學(xué)的其他內(nèi)容中學(xué)生已能運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決生物學(xué)中的問題，例如：溫度、PH對酶活性影響的曲線；細(xì)胞分裂的文字、圖像、曲線的相互轉(zhuǎn)換；對遺傳規(guī)律的認(rèn)識等。教學(xué)中可充分利用學(xué)生的前概念，在學(xué)生已有知識的基礎(chǔ)上，建構(gòu)新的知識，揭示生物種群數(shù)量變化規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。高二學(xué)生已具備一定的觀察、分析問題的能力及科學(xué)探究能力，喜歡動手實(shí)驗(yàn)，渴望在探究過程中獲得成功，但分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力及解讀圖表的能力還需提高，教學(xué)中應(yīng)注重這方面的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)。第三頁，共二十九頁，2022年，8月28日三、“人教版”與“浙科版”活動比較：1、教材編排順序的差異2、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的異同3、酵母菌計(jì)數(shù)方法的異同建議：兩種版本教材內(nèi)容的相互借鑒有助于我們更好地開展此項(xiàng)探究活動。

人教：一是構(gòu)建種群增長模型的方法；二是種群數(shù)量的變化情況，包括“J”和“S”型曲線、種群數(shù)量的波動和下降；三是探究實(shí)驗(yàn)。浙科版：把探究實(shí)驗(yàn)放在最前面。

人教：連續(xù)7天實(shí)驗(yàn)，只用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)浙科版：實(shí)驗(yàn)持續(xù)兩周，比濁計(jì)法每天進(jìn)行，第0、第1、第4、第7天用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)對血球計(jì)數(shù)板的計(jì)數(shù)方法介紹各有特點(diǎn)。第四頁，共二十九頁，2022年，8月28日第五頁，共二十九頁，2022年，8月28日第六頁，共二十九頁，2022年，8月28日人教版實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：（1）熟悉探究實(shí)驗(yàn)的一般方法、步驟，培養(yǎng)分析、設(shè)計(jì)、實(shí)施和完善實(shí)驗(yàn)方案的能力。（2）探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型。（3）正確使用顯微鏡、血球計(jì)數(shù)板等實(shí)驗(yàn)器材。分析：實(shí)驗(yàn)的因變量為酵母菌的種群數(shù)量（密度），實(shí)驗(yàn)自變量可以是外界的環(huán)境因素，如溫度、PH值、溶氧量等，也可以是酵母菌自身內(nèi)在因素，如菌種的差異、接種時(shí)間、接種量的多少等。從另一角度看，實(shí)驗(yàn)過程中“時(shí)間”是一個隱藏的變量，但不管哪種因素對酵母菌種群數(shù)量的影響，都是通過不同時(shí)間種群數(shù)量的變化體現(xiàn)出來的。所以除建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型這一個目標(biāo)外，（1）培養(yǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力是人教版在此探究活動中的另一個側(cè)重面。第七頁，共二十九頁，2022年，8月28日第八頁，共二十九頁，2022年，8月28日第九頁，共二十九頁，2022年，8月28日浙科版實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：（1）探究酵母菌種群數(shù)量隨時(shí)間發(fā)生的變化，從而了解在封閉環(huán)境中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化規(guī)律。（2）學(xué)習(xí)用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板進(jìn)行酵母菌細(xì)胞計(jì)數(shù)的操作方法，學(xué)習(xí)比濁計(jì)（或比色計(jì)）的使用方法，找出酵母菌細(xì)胞數(shù)量變化與其渾濁度之間的關(guān)系。（3）初步嘗試依據(jù)測量數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型。分析：浙科版此活動安排在本節(jié)開始進(jìn)行，其主要目的就是建立封閉環(huán)境中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化規(guī)律數(shù)學(xué)模型。所以實(shí)驗(yàn)是在一定的環(huán)境條件下進(jìn)行的，自變量就是時(shí)間；因變量——酵母菌的種群數(shù)量（密度。至于對酵母菌種群數(shù)量可能產(chǎn)生影響的因素的探究，屬于本實(shí)驗(yàn)的課外延伸，屬于拓展內(nèi)容。浙科版的特色在于找出酵母菌細(xì)胞數(shù)量變化與其渾濁度之間的關(guān)系。第十頁，共二十九頁，2022年，8月28日四、重、難點(diǎn)的突破1、為什么選用酵母菌作為實(shí)驗(yàn)材料來研究種群數(shù)量變化？2、是否明確表格設(shè)計(jì)的要素？3、為什么用兩個樣品？多個行嗎？4、B試管的作用？5、這次計(jì)數(shù)的目的？是表格中的第幾天？第十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日6、什么是血球計(jì)數(shù)板？如何使用血球計(jì)數(shù)板？第十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日血球計(jì)數(shù)板是一種專門用于計(jì)算較大單細(xì)胞微生物的一種儀器。計(jì)數(shù)時(shí)，常采用抽樣檢測。計(jì)數(shù)器大方格規(guī)格：2mm×2mm×0.1mm或1mm×1mm×0.1mm浙科版默認(rèn)第一種25×16型的計(jì)數(shù)板深度大方格規(guī)格1mm×1mm×0.1mm400小格25×16第十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日25×16型的計(jì)數(shù)板關(guān)于血球計(jì)數(shù)板的計(jì)數(shù)方法：先將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入。多余培養(yǎng)液用濾紙吸去。稍待片刻，待細(xì)菌細(xì)胞全部沉降到計(jì)數(shù)室底部，將計(jì)數(shù)板放在載物臺的中央，計(jì)數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量，再以此為根據(jù)，估算試管中的酵母菌總數(shù)。每個小方格內(nèi)含有細(xì)胞數(shù)不宜超過10個。（人教版）

7、如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多難以數(shù)清怎么辦？8、如何稀釋？0.1ml培養(yǎng)液+0.9ml清水，稀釋了幾倍？如果想稀釋20倍，如何操作？稀釋后試管中的酵母菌數(shù)如何估算？第十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日這是什么規(guī)格的計(jì)數(shù)室內(nèi)？看到以下狀態(tài)該如何處理？第十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日關(guān)于2mm×2mm×0.1mm，25×16型計(jì)數(shù)板的酵母菌數(shù)量計(jì)算方法

中央大方格以雙線等分成25個中方格，每個中方格又分成16個小方格，供細(xì)胞計(jì)數(shù)用（見圖）。一般計(jì)數(shù)四個角和中央的五個中方格（80個小方格）的細(xì)胞數(shù)。計(jì)數(shù)重復(fù)3次，取其平均值。計(jì)數(shù)完畢后，依下列公式計(jì)算：25×16型的計(jì)數(shù)板酵母細(xì)胞個數(shù)／mL＝80個小方格細(xì)胞總數(shù)/80×400×2500×稀釋倍數(shù)

第十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日

其實(shí)計(jì)數(shù)室還有另一種規(guī)格：16×25型，即大方格內(nèi)分為16中格，每一中格又分為25小格；但是不管計(jì)數(shù)室是哪一種構(gòu)造，它們都有一個共同的特點(diǎn)，即每一大方格都是由16×25=25×16=400個小方格組成。16×25型計(jì)數(shù)板的酵母菌量計(jì)算問題：

抽樣時(shí)一般取四角：1、4、13、16四個中方格（100個小方格）計(jì)數(shù)。將每一中格放大，可見25個小格。計(jì)數(shù)重復(fù)3次，取其平均值。計(jì)數(shù)完畢后，依下列公式計(jì)算：酵母細(xì)胞個數(shù)／mL=100個小方格細(xì)胞總數(shù)/100×400×2500×稀釋倍數(shù)第十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日前一句話的方格應(yīng)該指的是小方格，而后一句話中的方格則指大方格，兩者之間存在400倍的關(guān)系。這是教材敘述上的一個漏洞。第十八頁，共二十九頁，2022年，8月28日9、什么目的？10、屬于表中第幾天的操作？11、為什么整個實(shí)驗(yàn)中只選擇4天（每隔兩天）用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)？第十九頁，共二十九頁，2022年，8月28日活菌數(shù)12、在一張新的坐標(biāo)紙上畫直角坐標(biāo)，以培養(yǎng)天數(shù)為橫坐標(biāo)，以酵母菌數(shù)的對數(shù)為縱坐標(biāo)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，畫出曲線圖，你搜集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)前你的預(yù)測結(jié)果是否一致？如何解釋畫出的曲線？第二十頁，共二十九頁，2022年，8月28日五、探究活動的延伸13、影響酵母種群增長的因素可能是什么？14、你如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你的猜想？

可以是外界的環(huán)境因素，如溫度、PH值、溶氧量等，也可以是酵母菌自身內(nèi)在因素，如菌種的差異、接種時(shí)間、接種量的多少等。第二十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日比如：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)A組為實(shí)驗(yàn)組，裝培養(yǎng)液10mL，酵母菌母液0.1mL,環(huán)境溫度28℃。B組裝培養(yǎng)液10mL，酵母菌母液0.1mL,環(huán)境溫度5℃，與A組形成溫度條件對照。C組不裝培養(yǎng)液，只裝無菌水10mL,酵母菌母液0.1mL,環(huán)境溫度28℃，與A組形成營養(yǎng)條件對照。第二十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日課后練習(xí)1：在研究“酵母菌種群數(shù)量變化”的實(shí)驗(yàn)中，將10ml酵母液放在適宜溫度下培養(yǎng)，并于不同時(shí)間內(nèi)等量均勻取樣4次，分別測定樣品中酵母菌的數(shù)量和PH，結(jié)果如表所示樣品酵母菌數(shù)量（個/mm3）PH112104.828205.4312103.7410005.0（1）表中樣品的取樣先后次序?yàn)?/p>

.（2）對酵母菌而言，10ml該培養(yǎng)液的環(huán)境負(fù)荷量？（3）若第5次均勻取樣時(shí)，樣品中的酵母菌數(shù)量為760個/ml3，產(chǎn)生這一結(jié)果的原因是

。第二十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日課后練習(xí)2：（一）探究思路：（1）設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)。為了探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化，該同學(xué)按下表完成了有關(guān)實(shí)驗(yàn)。試管編號培養(yǎng)液/mL無菌水/mL酵母菌母液/mL溫度/℃A10—0.128B10—0.15C—100.128（2）酵母菌計(jì)數(shù)：在對培養(yǎng)液中的酵母菌進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)：先將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上，用吸管吸取培養(yǎng)液滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入。多余培養(yǎng)液用濾紙吸去。待酵母菌細(xì)胞全部沉降到計(jì)數(shù)室底部，將計(jì)數(shù)板放在載物臺的中央，計(jì)數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量。請回答以下問題①鏡檢計(jì)數(shù)時(shí)，遇到正在進(jìn)行出芽生殖的酵母菌時(shí)該如何處理？②某同學(xué)用顯微鏡觀察計(jì)數(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)板一個小方格內(nèi)酵母菌數(shù)量過多，于是他對培養(yǎng)液進(jìn)行了稀釋20倍處理：用移液管將

ml水移到一清潔試管中，從搖勻的培養(yǎng)試管中取0.1ml培養(yǎng)液加入該試管中，混合均勻后再顯微鏡下觀察計(jì)數(shù)。若計(jì)數(shù)室為1mm×1mm×0.1mm方格，由400個小方格組成，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)板小方格內(nèi)酵母菌數(shù)量的平均值為5個，那么10mL培養(yǎng)液中酵母菌的個數(shù)約為

。第二十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日

（二）問題探討：①請寫出該同學(xué)研究的課題名稱：

。②用顯微鏡定期測酵母菌種群數(shù)量，結(jié)果僅A管中第3天開始個體數(shù)量迅速增加，第5天開始A管中個體數(shù)目達(dá)到最大，實(shí)驗(yàn)至第6天結(jié)束。請將A、B、C三組預(yù)期結(jié)果的走勢圖繪制在坐標(biāo)系中。③試分析C組酵母菌種群數(shù)量變化的原因；

。第二十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日六、關(guān)于血球計(jì)數(shù)板的命題例1在用血球計(jì)數(shù)板（2mm×2mm方格）對某一稀釋50倍樣品進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在一個方格內(nèi)（蓋玻片下的培養(yǎng)液厚度為0.1mm）酵母菌平均數(shù)為16，據(jù)此估算10mL培養(yǎng)液中有酵母菌▲個。（參考答案：2×107）例2在“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用顯微鏡觀察計(jì)數(shù)，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)血球計(jì)數(shù)板的小方格(2mm×2mm)內(nèi)酵母菌數(shù)量的平均值為13個。假設(shè)蓋玻片下的培養(yǎng)液厚度為0.1mm，那么10mL培養(yǎng)液中酵母菌的個數(shù)約為

A．5.2×104B．3.25×105C．5.2×103D.3.25×104

（參考答案：B）例1例2兩題，均將整個計(jì)數(shù)室2mm×2mm方格作為實(shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)的空間，并按照公式：a/4×105（×稀釋倍數(shù)）來計(jì)算10mL培養(yǎng)液中的酵母菌的數(shù)量（a為所計(jì)數(shù)酵母菌的平均數(shù)）。與血球計(jì)數(shù)板的實(shí)際操作不相符，特別是例2中將2mm×2mm的計(jì)數(shù)室當(dāng)成一個小方格了，存在科學(xué)性錯誤。第二十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日例3通常用血球計(jì)數(shù)板對培養(yǎng)液中酵母菌進(jìn)行計(jì)數(shù)，若計(jì)數(shù)室為1mm×1mm×0.1mm方格，由400個小方格組成，如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以計(jì)數(shù)，應(yīng)先▲后再計(jì)數(shù)。若多次重復(fù)計(jì)數(shù)后，算得每個小方