探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量動態(tài)變化

1、關(guān)于探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化第一張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月一、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(gè)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(gè)探究活動中用到了4個(gè)科學(xué)方法：（1）數(shù)學(xué)模型法

2、；（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(gè)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。第二張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月二、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

3、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)。第三張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、“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)

4、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)。 第四張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第五張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第六張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月人教版實(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

5、少等。從另一角度看，實(shí)驗(yàn)過程中“時(shí)間”是一個(gè)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(gè)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(gè)側(cè)重面。第七張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第八張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第九張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月浙科版實(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

6、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。第十張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四、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(gè)樣品？多個(gè)行嗎？4、B試管的作用？5、這次計(jì)數(shù)的目的

7、？是表格中的第幾天？第十一張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月6、什么是血球計(jì)數(shù)板？如何使用血球計(jì)數(shù)板？第十二張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月血球計(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：2mm2mm0.1mm 或1mm1mm0.1mm 浙科版默認(rèn)第一種2516型的計(jì)數(shù)板深度大方格規(guī)格1mm1mm0.1mm400小格2516第十三張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2516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

8、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(gè)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(gè)小方格內(nèi)含有細(xì)胞數(shù)不宜超過10個(gè)。（人教版） 7、如果一個(gè)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？第十四張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月這是什么規(guī)格的計(jì)數(shù)室內(nèi)？看到以下狀態(tài)該如何處理？第十五張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月關(guān)于2mm2mm0.1mm， 2516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(gè)中方格，每個(gè)中方格又

9、分成16個(gè)小方格，供細(xì)胞計(jì)數(shù)用（見圖）。一般計(jì)數(shù)四個(gè)角和中央的五個(gè)中方格（80個(gè)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：2516型的計(jì)數(shù)板酵母細(xì)胞個(gè)數(shù)mL80個(gè)小方格細(xì)胞總數(shù)/ 80 4002500稀釋倍數(shù) 第十六張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 其實(shí)計(jì)數(shù)室還有另一種規(guī)格：1625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(gè)共同的特點(diǎn)，即每一大方格都是由1625=2516=400個(gè)小方格組成。1625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(gè)中方格（100個(gè)小方格）計(jì)數(shù)。將每一

10、中格放大，可見25個(gè)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(gè)數(shù)mL=100個(gè)小方格細(xì)胞總數(shù)/ 100 4002500稀釋倍數(shù)第十七張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月前一句話的方格應(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(gè)漏洞。第十八張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月9、什么目的？10、屬于表中第幾天的操作？11、為什么整個(gè)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)？第十九張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月活菌數(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

11、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？第二十張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月五、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。第二十一張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月比如：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)A組為實(shí)驗(yàn)組，裝培養(yǎng)液10 mL，酵母菌母液0.1mL,環(huán)境溫度28。B組裝培養(yǎng)液10 mL，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

12、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。第二十二張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月課后練習(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(gè)/mm3）PH112104.828205.4312103.7410005.0（1）表中樣品的取樣先后次序?yàn)?.（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(gè)/ml3，產(chǎn)生這一結(jié)果的原因是 。第二十三張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年

13、6月課后練習(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/A100.128B100.15C100.128（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(gè)小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量。請回答以下問題鏡檢計(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？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(gè)小方格內(nèi)酵母菌數(shù)量過多，于是他對培

14、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1mm1mm0.1mm方格，由400個(gè)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(gè)，那么10mL培養(yǎng)液中酵母菌的個(gè)數(shù)約為 。第二十四張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 （二）問題探討： 請寫出該同學(xué)研究的課題名稱： 。 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(gè)體數(shù)量迅速增加，第5天開始A管中個(gè)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。 試分析C組酵母菌種群數(shù)量變化的原

15、因； 。第二十五張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月六、關(guān)于血球計(jì)數(shù)板的命題例1 在用血球計(jì)數(shù)板（2mm2mm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(gè)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(gè)。（參考答案： 2107）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(2 mm2 mm)內(nèi)酵母菌數(shù)量的平均值為13個(gè)。假設(shè)蓋玻片下的培養(yǎng)液厚度為0.1 mm，那么10mL培養(yǎng)液中酵母菌的個(gè)數(shù)約為 A5.2104 B3.25105 C5.2103 D.3.25104 （參考答案：

16、B） 例1例2兩題，均將整個(gè)計(jì)數(shù)室2mm2mm方格作為實(shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)的空間，并按照公式：a/4105（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2mm2mm的計(jì)數(shù)室當(dāng)成一個(gè)小方格了，存在科學(xué)性錯(cuò)誤。第二十六張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月例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1mm1mm0.1mm方格，由400個(gè)小方格組成，如果一個(gè)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(gè)小方格中平均有5個(gè)酵母菌，則10mL該培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)有 個(gè)。（參考答案：稀釋；2108） 例3設(shè)計(jì)了血球計(jì)數(shù)板的規(guī)格，還考查了血球計(jì)數(shù)板的使用方法，較例1例2更科學(xué)合理。根據(jù)公式：540010000102108 。第二十七張，PPT共二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月例4 檢測員將1 mL水樣稀釋10倍后，用抽樣檢測的方法檢測每毫升藍(lán)藻的數(shù)量；將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上，用吸管吸取少許培養(yǎng)液使其自行滲入計(jì)數(shù)室，并用濾紙吸去多余液體。已知每個(gè)計(jì)數(shù)室由2516400個(gè)小格組