1、    “探究酵母菌種群大小的動態變化”的創新實踐    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：數學模型；種群數量；酵母菌；實驗創新：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。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，是培養學生科學探究能力、創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變化”的探究活動，幫助學生嘗試建立數學模型解釋種群的數量變動，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，課題組根據教學實踐需要，對該實驗探究活動進行創新改進，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、統計數據，最后將實驗結果在課堂上匯總分析，構建數學模型，形成在有限條件下的種群數量增長的概念，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、實驗的創新改進1.實驗創新的過程。針對這種情況，課題組經過詳細論證和探討，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、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、培養液適宜濃度、培養的最適溫度以及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液，等量分裝后一并滅菌。其中，等量分裝是關鍵。（3）接種培養。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液中（此過程費時很短），然后，放在適宜且相同條件下培養。這樣就可得到分別培養1d7d的一系列的酵母菌樣本。（4）觀察和統計。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樣本集中取樣、觀察統計，并對統計數據分析，認識規律，進而建立數學模型。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.實驗創新的優勢。本實驗創新的最大優勢在于將原方案中7天完成的探究活動改進為在一節課內完成，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

6、新的可行性。文獻表明，在對群落演替規律的研究中，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。而筆者所做的創新則是將原方案中在不同時間點觀察同一種群數量變化、改進為在同一時間觀察培養時間不等的種群數量變化，其研究思路是一致的。所以此探究活動的創新改進從理論上是可行的。三、實驗創新的教學實踐過程在教學實踐中，筆者通過以下四個環節完成實驗教學，以達到使學生體驗科學探究一般過程的目的，并達成本節課的教學目標。1.溫故知新，問題導入。教師：種群數量變化規律是種群研究的核心問題。上節課我們了解了生物在理想條件下的

7、種群數量變化規律，它的數學模型是什么？學生活動：教師：那么一個種群在有限條件下，它的數量變化又應該具備什么樣的規律呢？2.設計實驗，培養能力。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板以及計數室的顯微照片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0天，作為種群數量的起始數據。然后要求學生按照實驗方案分工合作，仔細觀察，認真記錄。在此環節，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，根據種群數量增長的“j”曲線的建立方法，嘗試建立酵母菌種群數量隨時間的動態變化數學模型，并運用曲線進行準確表示。然后對此曲線所反映的種群數量變化規律做出合理的解釋。四、教學反思創新教學是全面實施素質教育的靈魂。教師的創新理念能帶動學生創新思維的發展。教師通過對“探究酵母菌種群大小的動態變化”這一探究活動的改進，在現有的條件下，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，并且體驗了創新的魅力，激發了科學探究的熱情。因此，中學生物教師要大力開展創新教育，盡可能多地運用探究教學模式并進行創新性修改，更利于培養學生的創造能力和探索精神。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.“酵母菌種群數量大小的動態變化"探究教學設計j.生物學通報，20