高中生物-探究培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量變化教學(xué)設(shè)計學(xué)情分析教材分析課后反思

培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化實驗探究目的1.通過探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，嘗試構(gòu)建種群增長的數(shù)學(xué)模型2.學(xué)會探究實驗的一般步驟，培養(yǎng)科學(xué)探究能力實驗材料用具1、材料：酵母菌2、用具：血球計數(shù)板，滴管，試管，顯微鏡等3、試劑：酵母菌菌種，無菌馬鈴薯培養(yǎng)液，葡萄糖溶液實驗步驟：見實驗報告冊21---22頁第一步驟：培養(yǎng)酵母菌此實驗要求我們培養(yǎng)細(xì)菌，連續(xù)培養(yǎng)7天，大家每天都要來測一次酵母菌的數(shù)量，記錄每一天的酵母菌數(shù)量，最后在坐標(biāo)系中用描點法畫出七天中酵母菌數(shù)量變化曲線。由于條件限制，我已經(jīng)給大家培養(yǎng)好了。實驗臺上有7支試管，每個試管上都貼有標(biāo)簽，分別標(biāo)記數(shù)字1----7，分別是培養(yǎng)了1天----7天的酵母菌。大家計數(shù)時取這7支試管中的菌液就可以了。第二步驟：稀釋由于菌液中酵母菌數(shù)量大，如不稀釋，在顯微鏡下很難計數(shù)。稀釋方法如下：用量筒取菌液1ml放入50ml的錐形瓶中，用蒸餾水沖洗量筒2—3次，把每次的沖洗液一并倒入錐形瓶中。然后往錐形瓶中加蒸餾水至50ml.這樣就完成稀釋。稀釋倍數(shù)為50倍。放在實驗臺上備用。第三步驟：取樣液取出血球計數(shù)板，蓋上蓋玻片，用吸管（每支試管都有一支專用的吸管）取剛才稀釋的菌液，滴加在血球計數(shù)板的計數(shù)區(qū)域。第四步驟：觀察，計數(shù)將血球計數(shù)板放在顯微鏡的載物臺上，先用低倍鏡找到計數(shù)區(qū)域，然后換成高倍鏡進行觀察，計數(shù)。（計數(shù)方法以及計算方法見講義）。每次取樣都養(yǎng)三次計數(shù)，取平均值填入表格中。第五步驟：描點連線將七天的菌液計數(shù)完成之后，在坐標(biāo)系中運用描點法，畫出曲線圖。天數(shù)次數(shù)第一天第二天第三天第四天第五天第六天第七天第一次第二次第三次平均數(shù)血球計數(shù)板的使用方法步驟使用血球計數(shù)板計數(shù)時，按照如下的實驗步驟進行：1．鏡檢計數(shù)室。在加樣前，先對計數(shù)板的計數(shù)室進行鏡檢。若有污物，則需清洗，吹干后才能進行計數(shù)；2．加樣品。將清潔干燥的血球計數(shù)板的計數(shù)室上加蓋專用的蓋玻片，用吸管吸取稀釋后的酵母菌懸液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行緩緩滲入，一次性充滿計數(shù)室，防止產(chǎn)生氣泡，充入細(xì)胞懸液的量以不超過計數(shù)室臺面與蓋玻片之間的矩形邊緣為宜。多余培養(yǎng)液可用濾紙吸去；3．計數(shù)。稍待片刻（約5min），待酵母菌細(xì)胞全部沉降到計數(shù)室底部后，將計數(shù)板放在載物臺的中央，先在低倍鏡下找到計數(shù)室所在位置后，再轉(zhuǎn)換高倍鏡觀察、計數(shù)并記錄。25×16型的計數(shù)板，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)胞計數(shù)用（見圖三）。一般計數(shù)四個角和中央的五個中方格（80個小方格）的細(xì)胞數(shù)。計數(shù)重復(fù)3次，取其平均值。計數(shù)完畢后，依下列公式計算：酵母細(xì)胞個數(shù)／1mL＝80個小方格細(xì)胞總數(shù)/80×400×10000×稀釋倍數(shù)計算公式A=80小格內(nèi)酵母菌總數(shù)B=稀釋倍數(shù)酵母細(xì)胞數(shù)/ml=（A/80）×400×10000×B課堂教學(xué)過程第一：引入本課利用學(xué)生生活中的常識，比如家里蒸饅頭，超市中售賣的紅酒。都用到了一種微生物------酵母菌。結(jié)合剛學(xué)習(xí)的種群數(shù)量變化，引出本節(jié)課的課題---探究培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量變化。利用多媒體讓學(xué)生認(rèn)識一下顯微鏡中酵母菌的樣子。第二：給學(xué)生展示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，實驗探究目標(biāo)。實驗材料，用具，試劑等。在給學(xué)生介紹到血細(xì)胞計數(shù)板的時候，利用多媒體給學(xué)生展示血細(xì)胞計數(shù)板以及使用方法，最后推算出公式。第三：實驗注意事項從試管中吸出培養(yǎng)液進行計數(shù)之前，建議將試管震蕩幾次，目的是什么？本試驗需要設(shè)置對照嗎？需要設(shè)置重復(fù)嗎？稀釋的時候用量筒量取一定量的菌液，倒入錐形瓶中，對量筒怎么處理？如果不處理，對實驗結(jié)果會產(chǎn)生什么影響？如果計數(shù)時，一個小方格中酵母菌過多，難以計數(shù)，應(yīng)該采取什么措施？對于邊界上的酵母菌怎樣計數(shù)？每次取樣觀察計數(shù)，要多計幾次？并且取平均數(shù)，為什么？如果技術(shù)池中酵母菌非常少或無菌，是什么原因？我們該怎么做？第四：學(xué)生開始分組做實驗，最后得到的數(shù)據(jù)統(tǒng)計到表格中，利用描點法畫出七天內(nèi)酵母菌的數(shù)量變化曲線。過程中，教師在學(xué)生中間對學(xué)生實驗進行指導(dǎo)。第五：大部分小組已經(jīng)完成了實驗，在小組中篩選出所做結(jié)果較好的和所做結(jié)果差距較大的向全體同學(xué)展示。讓較好的小組展示他們所做的數(shù)據(jù)以及結(jié)果。分析結(jié)果差距較大的小組存在的原因。第六：聯(lián)系實際向?qū)W生展示完酵母菌種群增長曲線圖之后，讓學(xué)生思考：酵母菌為什么會出現(xiàn)此種增長曲線變化趨勢？剛開始時，營養(yǎng)充足，空間寬裕，酵母菌數(shù)量較少，個體之間幾乎沒有斗爭，所以增長曲線接近“J”型增長。隨著時間的推移，酵母菌數(shù)量猛增，營養(yǎng)物質(zhì)大量消耗，個體之間的斗爭越來越激烈，所以種群數(shù)量開始下降。聯(lián)系實際生產(chǎn)生活，如果將酵母菌用于釀酒，本節(jié)課探究的酵母菌數(shù)量變化規(guī)律對我們有什么啟示？制作果酒時，同期培養(yǎng)的時間最好在五天左右，這樣使種群數(shù)量維持在較高的水平，提高果酒的產(chǎn)量。拓展思維本節(jié)課，我們探究的實驗室中培養(yǎng)的酵母菌種群數(shù)量變化，是在條件非常適宜的情況下，然而在自然界中有時外部條件并不是很適合，比如溫度，PH值對種群數(shù)量有什么影響呢？這個問題，咱們就留在課下，感興趣的同學(xué)可以一起來探討一下，也歡迎同學(xué)們到實驗室里來進行探究實驗。結(jié)束：布置課后作業(yè)探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化學(xué)情分析學(xué)生通過學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握了自然界中種群數(shù)量變化趨勢有“J”型曲線和“S”型曲線。在食物和空間條件充裕，氣候適宜沒有敵害等條件下，種群數(shù)量呈“J”型增長。但是在自然界中資源和空間都是有限的，當(dāng)種群密度增大到一定程度時，種內(nèi)斗爭就要加劇，天敵數(shù)量也會增多，所以該種群的死亡率會大于出生率，種群數(shù)量的增長就會停止甚至?xí)兴陆?。學(xué)生通過必修一的學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握了高倍顯微鏡的使用方法，并能夠熟練的操作。學(xué)生對于血細(xì)胞計數(shù)板的使用還很陌生。做實驗之前必須教會學(xué)生怎么使用血細(xì)胞計數(shù)板以及計算公式的推導(dǎo)。學(xué)生已經(jīng)掌握統(tǒng)計種群密度的一般方法。比如樣方法。學(xué)生已經(jīng)掌握如何使實驗結(jié)果的誤差達到最小化。效果分析通過此實驗的教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計探究性生物學(xué)實驗，在實驗教學(xué)中教師鼓勵學(xué)生運用所學(xué)的知識進行實驗設(shè)計。通過本節(jié)課，學(xué)生得到的收獲如下：1.學(xué)會了指導(dǎo)實驗設(shè)計的一般方法，包括提出問題——作出假設(shè)——實驗設(shè)計——進行實驗——分析結(jié)果——得出結(jié)論——表達交流。2.(1)學(xué)生學(xué)會了根據(jù)教材中相關(guān)探究實驗內(nèi)容、原理和目的要求結(jié)合實際可行性情況確立研究目標(biāo)。(2)掌握了根據(jù)實驗所提出的問題，運用已具備的知識或?qū)嶒灱寄茉O(shè)計解決問題的方案，包括材料用具的選擇、具體的實驗步驟、實施計劃過程、觀察記錄的內(nèi)容、實驗結(jié)果呈現(xiàn)形式和實驗設(shè)計的原則。(3)教師在學(xué)生進行實驗設(shè)計時不要束縛學(xué)生的思路也不一定局限于教材中提供的材料用具要鼓勵學(xué)生大膽設(shè)想、求異創(chuàng)新設(shè)計出既簡便易行又科學(xué)準(zhǔn)確的實驗設(shè)計方案。(4)引導(dǎo)學(xué)生進行總結(jié)組織實驗小組進行討論交流確定最佳方案指導(dǎo)學(xué)生從方案的科學(xué)合理性、設(shè)計簡潔性、效果明顯性和聯(lián)系實際原則展開評價鼓勵新穎巧妙、有創(chuàng)意的方案。教材分析

“探究培養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量的變化”是《課程標(biāo)準(zhǔn)》明確提出的活動建議。讓學(xué)生通過實驗體驗建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的過程，體現(xiàn)了科學(xué)與數(shù)學(xué)的整合，有利于學(xué)生深刻理解種群數(shù)量的變化，同時培養(yǎng)學(xué)生簡約、嚴(yán)密的思維品質(zhì)，而建構(gòu)模型及模型的理解和應(yīng)用是高中教學(xué)的難點之一。通過兩輪的教學(xué)摸索，在今年對于本實驗的教學(xué)有了比較成型的方案.相應(yīng)內(nèi)容出現(xiàn)在人教版高中生物學(xué)必修3“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊第4

章“種群和群落”第2

節(jié)，教材從以下3

個方面組織學(xué)習(xí)內(nèi)容：①建構(gòu)種群增長模型的方法；②種群數(shù)量的變化情況；③探究活動———培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化。其中，建立數(shù)學(xué)模型的方法是必修3

模塊乃至整個高中生物學(xué)中科學(xué)方法訓(xùn)練的重點之一。

課后練習(xí)1.為探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，某同學(xué)進行了如下操作。其中錯誤的是()

A．將適量干酵母放入裝有一定濃度葡萄糖溶液的錐形瓶中，在適宜條件下培養(yǎng)

B．將培養(yǎng)液靜置一段時間后，用吸管從錐形瓶中吸取一定量的培養(yǎng)液

C．在血球計數(shù)板中央滴一滴培養(yǎng)液，蓋上蓋玻片，若邊緣有多余培養(yǎng)液，用濾紙吸去

D．將計數(shù)板放在載物臺中央，待酵母菌沉降到計數(shù)室底部，在顯微鏡下觀察、計數(shù)2.關(guān)于“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”實驗的敘述，正確的是(

)A.在測量渾濁度的同時，并不需要每次鏡檢計數(shù)B.計數(shù)時酵母菌的芽體都應(yīng)作為個體計入在內(nèi)C.種群數(shù)量達到最大值之前呈“J”形增長D.種群數(shù)量達到最大值后，會在該值上下波動3.下列有關(guān)實驗探究的敘述中,錯誤的是()。A.探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化時應(yīng)設(shè)計對照實驗B.鹽酸在“觀察植物細(xì)胞有絲分裂”和“低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化”中的作用相同C.在還原糖、蛋白質(zhì)和脂肪的鑒定過程中,只有還原糖的鑒定需要加熱D.調(diào)查某遺傳病的發(fā)病率時以患者家系為調(diào)查對象,往往導(dǎo)致結(jié)果偏大4.某生物興趣小組開展探究實驗，課題是：“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量與時間的變化關(guān)系”。

實驗材料、用具：

菌種和無菌培養(yǎng)液、試管、血球計數(shù)板(2mm×2mm方格)、滴管、顯微鏡等。

酵母菌的顯微計數(shù)方法：

①血球計數(shù)板：是帶有微小方格刻度的玻璃片，用于在顯微鏡下對微生物的計數(shù)。

②將含有酵母菌的培養(yǎng)液滴在計數(shù)板上，計數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量，再以此估算試管中的酵母菌總數(shù)。

連續(xù)觀察7天，并記錄每天的數(shù)值。根據(jù)以上敘述回答下列問題：

(1)根據(jù)所學(xué)知識，該課題的實驗假設(shè)是：開始一段時間酵母菌呈“J”型增長，隨著時間的推移，由于_________________________________，

故酵母菌呈“S”型增長。

(2)該實驗是否需要重復(fù)實驗？________，試解釋原因_____________。

(3)在吸取培養(yǎng)液計數(shù)時，要輕輕振蕩幾次試管，原因是__________。如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以數(shù)清，應(yīng)當(dāng)采取的措施是______。

(4)請你設(shè)計表格處理實驗數(shù)據(jù)。

(5)在該實驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)你對影響酵母菌種群增長的因素的推測，進一步確定一個探究實驗的課題：________________________________________________________。參考答案1.C2.B3.A4.(1)酵母菌大量繁殖，培養(yǎng)液中的營養(yǎng)物質(zhì)，空間的減少，種內(nèi)斗爭加劇，致使酵母菌種群數(shù)量有所下降。（2）否7天的統(tǒng)計數(shù)據(jù)之間可以相互對照（3）酵母菌是兼性厭氧菌，在培養(yǎng)液的底部也有酵母菌分布，震蕩可以讓酵母菌在培養(yǎng)液中分布均勻進行適當(dāng)?shù)南♂專?）天數(shù)次數(shù)第一天第二天第三天第四天第五天第六天第七天第一次第二次第三次平均數(shù)（5）探究不同溫度條件下酵母菌種群數(shù)量變化規(guī)律探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化的實驗教學(xué)反思本實驗是高中生物新教材(人教版)必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》的探究實驗要求學(xué)生能夠討論出實驗探究方案和制定出實驗計劃通過7d的連續(xù)培養(yǎng)觀察探究酵母菌種群的數(shù)量變化統(tǒng)計數(shù)據(jù)繪制變化曲線最終能建構(gòu)數(shù)學(xué)模型這對學(xué)生的知識基礎(chǔ)、實驗?zāi)芰瓦\用數(shù)學(xué)解決生物學(xué)問題的能力都提出了較高要求。通過此實驗培養(yǎng)學(xué)生的探究問題的能力、實驗?zāi)芰退季S能力。經(jīng)過實際的實驗教學(xué)筆者對本實驗的教學(xué)需注意的地方做深入探討。1實驗準(zhǔn)備1.1實驗前的知識準(zhǔn)備在本實驗中涉及到的生物學(xué)知識主要包括微生物的生長周期及各時期的生長特點種群數(shù)量增長的兩種曲線——j型和s型曲線的增長特點及數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)種群數(shù)量的測定方法中用到的取樣調(diào)查法還用到微生物細(xì)胞計數(shù)的常用工具——血球計數(shù)板的具體用法。有了這些知識的準(zhǔn)備學(xué)生才能很好地理解實驗原理做出實驗假設(shè)進行具體的實驗操作。1.2實驗操作的準(zhǔn)備本實驗是微生物的實驗因此掌握微生物的培養(yǎng)過程是一個基本要求學(xué)生必須學(xué)會配制培養(yǎng)基對培養(yǎng)基進行滅菌接種最后在適宜條件下對微生物進行無菌培養(yǎng)等實驗流程。在實驗過程酵母菌不被污染是完成本探究實驗的前提。2實驗方案的設(shè)計有了較好的知識和實驗操作的準(zhǔn)備后關(guān)鍵是選擇好實驗材料和實驗用具設(shè)計合理可行的實驗步驟。根據(jù)實驗要求需要連續(xù)觀察7d同時每天在同一時間要進行攪拌、取樣和計數(shù)操作另外需要有平行實驗計算平均值從而盡量避免誤差。在教學(xué)中如果要求每個學(xué)生都參加這個過程需要的材料多時間長操作的可行性差。教師可以帶領(lǐng)學(xué)生共同配制好7組培養(yǎng)基滅菌再將學(xué)生分為7個小組在17d中每個小組負(fù)責(zé)接一次再放入相同條件下進行培養(yǎng)。則7d后得到7組培養(yǎng)不同天數(shù)的酵母菌培養(yǎng)液在第八天每個小組同時進行取樣并計數(shù)則可以在同一時間得到數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計。最后學(xué)生通過討論建構(gòu)出數(shù)學(xué)模型使實驗過程簡單、緊湊并且有利于培養(yǎng)學(xué)生樂于合作的團隊精神和合作技能學(xué)會交流和分享探究的信息及成果的能力。在最后的數(shù)據(jù)分析中學(xué)生通過探討和質(zhì)疑最終解決問題完成實驗培養(yǎng)了他們解決問題的能力。3實驗中學(xué)生注意的問題3.1計數(shù)時易出現(xiàn)的問題當(dāng)血球計數(shù)板中細(xì)胞數(shù)目較多時必須要經(jīng)過稀釋最后計算數(shù)目時要將稀釋的倍數(shù)算進去對于帶芽體的酵母菌計數(shù)若芽體達到母細(xì)胞大小的一半時即可作為2個菌體計數(shù)若芽體小于母細(xì)胞一半時為1個酵母細(xì)胞對于正好位于血球計數(shù)板中格邊框的個體遵循左上原則即位于格線上的酵母菌一般只計此格的上方線及左方線上的菌體。3.2培養(yǎng)時易出現(xiàn)的問題為得到酵母菌菌體應(yīng)使之進行有氧呼吸因此應(yīng)進行震蕩培養(yǎng)用搖床是最好的選擇如不具備條件的學(xué)?？梢栽诿刻焱粫r間進行輕輕震蕩相同時間。在培養(yǎng)過程中還必須注意觀察分析酵母菌培養(yǎng)過程中影響其種群數(shù)量增長的因素。3.3分析數(shù)據(jù)時易出現(xiàn)的問題教師必須引導(dǎo)學(xué)生先設(shè)計好表格再繪制曲線得到微生物生長曲線最后分析數(shù)據(jù)和曲線的特點建構(gòu)的數(shù)學(xué)模型有表格、公式和曲線圖。在這個過程中教師一定要引導(dǎo)學(xué)生分段進行得出每個階段的特點得出結(jié)論。最后注意培養(yǎng)液的處理要滅菌后丟棄實驗用的瓶皿包括血球計數(shù)板必須清洗干凈完成實驗報告。4通過此實驗的教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計探究性生物學(xué)實驗在實驗教學(xué)中教師應(yīng)當(dāng)盡量鼓勵學(xué)生運用所學(xué)的知識進行實驗設(shè)計。指導(dǎo)實驗設(shè)計的一般方法包括提出問題——作出假設(shè)——實驗設(shè)計——進行實驗——分析結(jié)果——得出結(jié)論——表達交流。在設(shè)計實驗過程中教師要指導(dǎo)學(xué)生注意以下幾點(1)要求學(xué)生根據(jù)教材中相關(guān)探究實驗內(nèi)容、原理