榆樹(shù)市第一高級(jí)中學(xué)任成蘭

1、榆樹(shù)市第一高級(jí)中學(xué)任成蘭“探究一一培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”活動(dòng)的可行方案（一）1、教學(xué)目標(biāo)的確定：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(dòng)”，并提出了相應(yīng)的活動(dòng)建議 探究培 養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化”。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(guò)原形示范（細(xì)菌的數(shù)量增 長(zhǎng)）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(dòng)”屬理解水平的知識(shí)目標(biāo)，旨在把握數(shù)學(xué)模型（抽象）與種群的數(shù)量變 動(dòng)（具體）之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系。2、重點(diǎn)和難點(diǎn)：指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量連續(xù) 7天的 觀察后所收集的數(shù)據(jù)的分析總結(jié)，探究

2、變化規(guī)律，建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，繪制 變化曲線，并嘗試解釋種群數(shù)量變化的原因。高中學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)模型的概 念并不陌生，學(xué)生已對(duì)運(yùn)用數(shù)學(xué)解決生物學(xué)中的問(wèn)題有了一定的認(rèn)識(shí)， 例如對(duì)遺傳規(guī)律、DNA的復(fù)制等的認(rèn)識(shí)。本節(jié)是在學(xué)生已有知識(shí)的基礎(chǔ) 上，重新建構(gòu)新的知識(shí)建構(gòu)揭示生物學(xué)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。（二）板書設(shè)計(jì):主要時(shí)期二成 因特點(diǎn)特征應(yīng)用I.調(diào)整期適應(yīng)新環(huán)境不立即繁殖代謝活躍，體積 增長(zhǎng)較快創(chuàng)設(shè)條件，縮短或 延長(zhǎng)調(diào)整期時(shí)間II.指數(shù)期（對(duì)數(shù)期）條件適宜繁殖速度最快。 呈指數(shù)增長(zhǎng)代謝旺盛，形 態(tài)、生理比較穩(wěn) 疋生產(chǎn)用困種、科研 材料III.穩(wěn)定期代謝產(chǎn)物大量積 累，生存環(huán)境惡劣活困數(shù)量達(dá)到 最高值（K值）增殖速度下降

3、， 死亡加劇改善和控制條件延 長(zhǎng)穩(wěn)定期IV .衰亡期營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗殆新增細(xì)胞數(shù)小細(xì)胞出現(xiàn)多種盡，有害代謝廢物 積累加劇，生長(zhǎng)環(huán) 境進(jìn)步惡化。于死亡細(xì)胞數(shù)形態(tài)，甚至畸 形。（三）課前準(zhǔn)備影響酵母菌數(shù)量的環(huán)境因素是多方面的，因此開(kāi)放性較大，數(shù)據(jù)收集繁雜 而耗時(shí)，許多問(wèn)題的預(yù)測(cè)、分析和解決等學(xué)生難以把握，因此，我把本實(shí) 驗(yàn)的設(shè)計(jì)、開(kāi)展放在課前，具體包括：（1）教師做好實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x的動(dòng)員，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，團(tuán)結(jié)協(xié)助，把 它作為一項(xiàng)課題來(lái)完成。布置學(xué)生課前認(rèn)真閱讀教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，理解實(shí)驗(yàn) 的方法和探究思路，努力發(fā)掘其中隱含的問(wèn)題，積極查找資料，為進(jìn)行探 究實(shí)驗(yàn)做好充分準(zhǔn)備；各小組利用下午的活動(dòng)課組織至少一

4、次集體研討會(huì)。（2）分組與分工：我將學(xué)生按學(xué)科能力的好中弱均分為 8組，各組盡量平 衡，各組自行分工，并由實(shí)驗(yàn)員統(tǒng)一安排實(shí)驗(yàn)過(guò)程（3）讓學(xué)生課前通過(guò)上網(wǎng)查找和小組集中研討，重點(diǎn)解決本實(shí)驗(yàn)的兩項(xiàng)較 復(fù)雜的技術(shù)一一無(wú)菌馬鈴薯培養(yǎng)液的配制：下載并理解含圖片的培養(yǎng)液 制作操作過(guò)程（配制、滅菌、接種、培養(yǎng)），課前由各小組在實(shí)驗(yàn)員指導(dǎo) 下制作完成。酵母菌的取樣和計(jì)數(shù)：要求找出血球計(jì)數(shù)板的圖片及使用 說(shuō)明，理解如何使用和換算為10mL培養(yǎng)液中的酵母菌數(shù)量。（4 ）利用本校優(yōu)勢(shì)，8月6日組織學(xué)生參觀訪問(wèn)冰峰啤酒廠，了解微生物 啤酒生產(chǎn)的有關(guān)知識(shí)和技能。（5）各小組在老師的啟發(fā)下，自行確定本實(shí)驗(yàn)的自變量（溫度、

5、pH、營(yíng)養(yǎng)），共同設(shè)計(jì)出較科學(xué)可行的實(shí)驗(yàn)草案，8月9日交老師審閱、指導(dǎo)修正。（6）完成實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)員和教師的指導(dǎo)下分小組在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室完 成，包括培養(yǎng)液的配制、滅菌、接種、培養(yǎng)、數(shù)據(jù)收集等。（7 ）數(shù)據(jù)匯總、印發(fā)：各小組把收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成表格匯總到老師處 進(jìn)行排版、油印，上課前發(fā)給每個(gè)同學(xué)進(jìn)行初步的分析。（四）教師引領(lǐng)分析展示：讓學(xué)生利用教師的電腦投影出他在參觀訪問(wèn)冰峰啤酒廠時(shí)拍攝到的 生產(chǎn)車間情景?；貞浘频陌l(fā)酵原理，講出酵母菌兩種呼吸的化學(xué)反應(yīng)式， 討論影響酵母菌生活的因素。創(chuàng)設(shè)情景，引領(lǐng)分析投影圖片：冰峰啤酒廠嘗試解釋種群數(shù)量變化的原因，建構(gòu)數(shù)學(xué)模型I.調(diào)整期 討論：曲線圖表明在

6、培養(yǎng)初期，酵母菌的數(shù)量變化特點(diǎn)是什么，原因是什 么？ 教師引導(dǎo)學(xué)生想象接種初期，酵母菌對(duì)新的環(huán)境有一個(gè)調(diào)整和適應(yīng)的過(guò)程， 包括營(yíng)養(yǎng)、pH、滲透壓、溫度等的變化，呈現(xiàn)出不立即繁殖的特點(diǎn)。這個(gè) 時(shí)期的長(zhǎng)短與菌種、培養(yǎng)條件等因素有關(guān)，稱為調(diào)整期。分析：調(diào)整期的內(nèi)因是什么？請(qǐng)用細(xì)胞代謝的知識(shí)來(lái)解釋。啟發(fā)：第二階段酵母菌發(fā)生怎樣的變化，這需要調(diào)整期做好哪些準(zhǔn)備？ 生：細(xì)胞代謝活躍，體積增長(zhǎng)較快，大量合成細(xì)胞增殖所需的物質(zhì)和能量。 實(shí)踐應(yīng)用：結(jié)合生產(chǎn)生活，明確微生物的調(diào)整期有哪些應(yīng)用？ 生：在啤酒生產(chǎn)中，設(shè)法創(chuàng)設(shè)有利條件縮短酵母菌的調(diào)整期以加快發(fā)酵。 學(xué)生補(bǔ)充：從營(yíng)養(yǎng)、pH、滲透壓、溫度等方面抑制有害微生

7、物的繁殖。 II.指數(shù)期（對(duì)數(shù)期）分析討論：教師讓學(xué)生分析討論曲線圖的第二階段。師：酵母菌經(jīng)過(guò)調(diào)整期后，其數(shù)量有什么變化特點(diǎn)？生：迅速增加，由1個(gè)、2個(gè)、4個(gè)師:怎樣表達(dá)其第t代的數(shù)量（NJ?生：Nt = 2t學(xué)生更正：不對(duì)，應(yīng)該是 N°2t師：對(duì)。這個(gè)時(shí)期稱為指數(shù)期（對(duì)數(shù)期） 討論：酵母菌數(shù)量呈指數(shù)遞增，需要哪些條件？pH教師啟發(fā)下，與學(xué)生一起概括為：理想環(huán)境（空間、營(yíng)養(yǎng)充裕，溫度、適宜等）。師：把調(diào)整期和指數(shù)期（對(duì)數(shù)期）合起來(lái)的曲線像什么形狀？生: “J型。實(shí)踐應(yīng)用：結(jié)合生產(chǎn)生活，明確微生物的指數(shù)期有哪些應(yīng)用？生：在啤酒生產(chǎn)中，設(shè)法創(chuàng)設(shè)有利條件縮短酵母菌的指數(shù)期以加快發(fā)酵。III

8、.穩(wěn)定期分析討論：教師讓學(xué)生分析討論曲線圖的第三階段。師：酵母菌數(shù)量經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的指數(shù)期（對(duì)數(shù)期）變化后，發(fā)生什么變化?生：增加速度減慢，達(dá)到最大值后穩(wěn)定一段時(shí)間。師：對(duì)。這個(gè)最大值稱為環(huán)境容納量（K值）。師：增加速度減慢的原因是什么? 教師啟發(fā)下，與學(xué)生一起概括為：環(huán)境變得惡劣（空間和營(yíng)養(yǎng)不足，種內(nèi) 斗爭(zhēng)加劇；CO2等代謝產(chǎn)物增加、pH改變等），導(dǎo)致增殖速度下降，死亡 加劇。師：把調(diào)整期、指數(shù)期和穩(wěn)定期合起來(lái)的曲線像什么形狀？生：“ S型。實(shí)踐應(yīng)用：結(jié)合生產(chǎn)生活，明確微生物的穩(wěn)定期有哪些應(yīng)用？生：在啤酒生產(chǎn)中，設(shè)法創(chuàng)設(shè)有利條件維持酵母菌數(shù)量的最大值以加快發(fā) 酵。討論：有哪些措施？生：適時(shí)補(bǔ)充

9、營(yíng)養(yǎng)、調(diào)節(jié)pH、調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度、排出代謝廢物等。IV.衰亡期分析討論：教師讓學(xué)生分析討論曲線圖的第四階段。師：酵母菌數(shù)量經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的穩(wěn)定期后，發(fā)生什么變化，原因是什么？教師啟發(fā)下，與學(xué)生一起概括為：酵母菌數(shù)量不斷減少，顯微鏡下看見(jiàn)細(xì) 胞出現(xiàn)多種形態(tài)，甚至畸形。原因是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗殆盡，生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)一步 惡化，有害代謝廢物積累加劇，導(dǎo)致增殖速度下降，死亡加劇，新增細(xì)胞 數(shù)小于死亡細(xì)胞數(shù)。4. 不同pH下，酵母菌種群數(shù)量的變化及解釋學(xué)生活動(dòng)：教師讓學(xué)生把全班以pH為自變量的第2、第5和第8小組 的表格數(shù)據(jù)用曲線圖繪出來(lái)，再通過(guò)對(duì)三個(gè)小組的曲線圖的比較概括出 結(jié)論。師：可以得出哪些結(jié)論？ ”生：隨時(shí)間的

10、變化同樣依次經(jīng)過(guò)穩(wěn)定期、指數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期四個(gè) 階段。學(xué)生補(bǔ)充：酵母菌的適宜pH為4.05.0左右。5. 營(yíng)養(yǎng)對(duì)酵母菌種群數(shù)量的影響學(xué)生活動(dòng)：教師讓學(xué)生把全班以營(yíng)養(yǎng)為自變量的第 4和第6小組的表格 數(shù)據(jù)用曲線圖繪出來(lái)，再通過(guò)對(duì)兩個(gè)小組的曲線圖的比較概括出結(jié)論。師：可以得出哪些結(jié)論？ ”生：蒸餾水培養(yǎng)下，酵母菌的數(shù)量不斷減少。說(shuō)明酵母菌的生活需要從 培養(yǎng)液中獲取營(yíng)養(yǎng)。6. 得出結(jié)論(1)本節(jié)課的數(shù)學(xué)模型有表格數(shù)據(jù)、公式、曲線圖。(2)酵母菌在適宜條件下培養(yǎng)，種群數(shù)量依次經(jīng)過(guò)穩(wěn)定期、指數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期四個(gè)階段，曲線先呈“J型后呈“S型。酵母菌生活的適宜溫度是28 C左右。酵母菌的適宜pH為

11、4.05.0左右。酵母菌的生 活需要從培養(yǎng)液中獲取營(yíng)養(yǎng)。7.知識(shí)歸納與應(yīng)用(1 )比較微生物培養(yǎng)過(guò)程中種群各階段增長(zhǎng)率的變化：0T>0 T0T<0 ,最大在K/2點(diǎn)，實(shí)踐應(yīng)用：在養(yǎng)魚、養(yǎng)雞時(shí)維持在 K/2。(2)讓學(xué)生列表比較微生物培養(yǎng)過(guò)程中種群各階段的變化特點(diǎn)、原因及其實(shí)踐應(yīng)用。8.深化(任選一題)1. 假如你是酒廠的技術(shù)廠長(zhǎng)，結(jié)合本節(jié)課談?wù)勀愕陌l(fā)酵技術(shù)做法2. 鼓勵(lì)有興趣的同學(xué)利用課余結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際確定探究課題，開(kāi)展有關(guān) 種群數(shù)量變化的類似探究實(shí)驗(yàn)。如在自然界中，既有需要減少其數(shù)量的對(duì) 人類有害的生物，如鼠、蝗蟲、入侵的水葫蘆等以及某地的人口變化，也 有需要增加其數(shù)量的生物如

12、大熊貓、鯨等保護(hù)動(dòng)物和羊、牛等種養(yǎng)的生物, 為更好的改變他們的數(shù)量，就要弄清楚找出其種群數(shù)量變化規(guī)律和影響他 們的種群數(shù)量變化的因素。3. 收集當(dāng)前酒廠生產(chǎn)銷售的有關(guān)資料，為酒廠的發(fā)展盡一份力（五）本人在教學(xué)實(shí)施中的創(chuàng)新點(diǎn)：我設(shè)置以下三個(gè)情景，讓學(xué)生們將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生 們對(duì)生物學(xué)的興趣，也能深化本課主題。1. 假如你是酒廠的技術(shù)廠長(zhǎng)，結(jié)合本節(jié)課談?wù)勀愕陌l(fā)酵技術(shù)做法。2. 鼓勵(lì)有興趣的同學(xué)利用課余結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際確定探究課題，開(kāi)展有關(guān) 種群數(shù)量變化的類似探究實(shí)驗(yàn)。如在自然界中，既有需要減少其數(shù)量的對(duì) 人類有害的生物，如鼠、蝗蟲、入侵的水葫蘆等以及某地的人口變化，也 有需要增加其數(shù)量的生物如大熊貓、鯨等保護(hù)動(dòng)物和羊、牛等種養(yǎng)的生物， 為更好的改變他們的數(shù)量，就要弄清楚找出其種群數(shù)量變化規(guī)律和影響他 們的種群數(shù)量變化的因素。3. 收集當(dāng)前酒廠生產(chǎn)銷售的有關(guān)資料，為冰峰啤酒廠的發(fā)展盡一份力。（六）教學(xué)反思緊密聯(lián)系現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)生活實(shí)際，讓學(xué)生自主、合作、探究”學(xué)習(xí)是高中生物新課改的主旋律。教師要盡量聯(lián)系現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)生活實(shí)際創(chuàng)設(shè)條 件和氛圍，讓學(xué)生通過(guò)自主努力，積極參與類似于科學(xué)研究的學(xué)習(xí)活動(dòng)， 逐步形成善于