探究培养液中酵母菌种群数量的变化说课稿

高中生物必修3《探究培养液中酵母菌种群数量的变化》说课稿
一、教学背景分析
1.教材学情分析
“探究培养液中酵母种群数量的变化”是《课程标准》明确提出的活动建议。让学生通过实验体验建构数学模型的过程，体现了科学与数学的整合，有利于学生深刻理解种群数量的变化，同时培养学生简约、严密的思维品质，而建构模型及模型的理解和应用是高中教学的难点之一。通过两轮的教学摸索，在今年对于本实验的教学有了比较成型的方案，今天与各位教师分享。
这个实验常用的方法是称取1克干酵母，加入到10 毫升马铃薯培养液或葡萄糖溶液中，28℃连续培养7天。 每天定时取样、计数，最后绘制出酵母菌种群数量变化曲线。在教学过程中我有两点想法：第一，让每个学生都参与到获得数据、建构模型的过程中。这样就要大量 的取样，多次大量取样会影响培养液的体积，造成严重的实验误差。第二，在一节课完成计数，避免利用大量的课余时间去计数，在实际教学过程中操作性更强。
在保证实验科学性的基础上，我的实验方案如下。在此将必修3与选修1微生物实验进行整合，这样处理的原因有两点：第一，解决选修1实验过于集中，学校实验室条件的限制，不好安排。所以将选修1和必修3的学段打通使用。第二，实验中将选修1中微生物的内容融入进来，为了让学生体验模型建构的完整过程。这也体现了北京市一直倡导的整体备课的思想。
实验的全过程在一节课很难完成，教学实践中我是这样安排得，前后共6课时。重点是第五课时，收集数据、建构模型。下面我简单的阐述这五课时的内容。
2.单元实验教学课时安排
第一课时：
提出问题、作出假设、设计实验方案，完善修正实验方案。并进行干酵母活化，取1克干酵母加入到100毫升的培养液中，培养液是教师配置好的。
第二课时
培养基的配制、讲解灭菌的方法。此实验中将马铃薯培养基换成合成培养基，因为合成培养基的成分稳定，有利于教师在预实验过程中对接种量和接种时间的摸索。课下完成培养基的灭菌和倒平板。
第三课时
讲解平板划线和稀释涂布法，学生的实验操作是，将活化了48小时的酵母菌，在固体培养基上进行稀释涂布或划线。目的是得到单菌落，降低实验误差，这也是进行后续实验的基础。
课下完成菌种的扩大培养，具体的操作是：挑取单菌落接种到50或100毫升的液体培养基中，在摇床上30℃、150转/分进行菌种扩大培养，培养12到24小时。
第四课时
课堂上学习使用血球计数板。
课后实验操作：向8瓶成分、体积相同的培养液中接种等量的菌种。培养4、8、10、12、14、16、24、32小时，放在4°C冰箱中保存、备用。
第五课时
学生对不同培养时间的酵母菌进行计数，处理数据，建构模型。在预实验过程中有3点体会比较深，现在与大家一起分享。
3.预实验过程遇到的问题及解决方案
⑴干酵母活化
用干酵母发面，半小时就可以了。在这个实验中将活化了2个小时的酵母菌，在平板上划线，可得不到单菌落。通过大约10天的摸索，在摇床上培养48小时，才能得到菌落。
⑵实验科学性的探索。
取等量的菌种分别接种到8瓶成分体积均相同的培养液中。同时在相同的条件下培养，培养不同的时间，第1瓶培养4小时，取出放在4°C冰箱中保存、备用。相当于将酵母菌固定4小时的状态。以后依次固定在8、10、12、14、16、24、32小时的状态，最后同时计数。从理论上讲菌种来自单菌落，8瓶中培养液的成分、体积、培养条件都相同，8瓶菌液在相同的时间酵母菌的数量应该没有显著的差异。可能有人会有这样的疑问：8瓶培养液是8个种群，这样做科学吗？我也有过这样的疑问，所以我将此方法与常用的实验方法，从一瓶培养液中取样计数，进行了对照，实验结果，红线是一瓶连续取样的结果，黑线是8瓶同时取样的结果。两种方法没有显著差异。还请教了首都师范大学专门研究酵母菌数量变化的教授，并得到肯定。
改进后的实验方案，对于每一个培养时间，可以多取样，而且对后续的实验没有影响，保证了每个同学都能参与实验过程中。4°C冰箱中保存，可以在一节课完成不同培养时间的计数。
⑶接种量和培养时间的摸索
为了能够让实验结果形成很好的“S”型曲线，有助于分析种群数量变化规律的分析。接种量和培养时间是非常关键的。在预实验过程中，我设置了不同的接种梯度实验，摸索接种量，并以2小时为间隔进行培养时间的摸索。最后确定了每100毫升培养液中接种量45微升，培养时间分别是4、8、10、12、14、16、24、32h。为了让实验具有更强的操作性，设计了合理的接种时间点早7：00和取样时间点。
8瓶的培养时间分别是11:00（4h）、15:00（8h）、17:00（10h）、19:00（12h）、21:00（14h）、23:00（16h）、第二天的7:00（24h）、15:00（32h）。
这个实验中收集数据、建构模型是实验中最核心、最重要的部分，这个过程我是在一课时完成的。
二、教学目标
1.知识目标：概述种群数量增长的“S”型曲线。
2.能力目标：使用血球计数板对酵母菌进行计数。尝试建构种群数量增长的数学模型。
3.情感态度价值观：认同严谨求实的科学态度在得出科学结论中的重要性。
三、教学重点、难点
通过收集、整理、分析数据，尝试建构种群增长的数学模型。
四、本节课的教学过程
本节课主要包括3个环节：
1.承上启下，引入课题
首先回顾整个实验过程。明确本节课的任务是完成不同培养时间酵母菌的计数、数据的收集、整理、处理和建模的过程。
2.学生实验，获得数据
将全班同学分成8组，每组5人。每组分别统计不同培养时间菌液中酵母菌的数量。每人对血球计数板中5个中方格的酵母菌进行计数，计数过程中及时将统计结果记录在个人数据表格中，求出平均值。然后将个人数据汇总成小组数据，求出小组平均值。大家注意这里边得到两个数据，一个是每一位同学5个样方的平均值，另一个是5位同学25个样方的平均值。
下面请看学生实验操作的一段视频。本实验使用微量移液器，取200微升的菌液，保证了计数板上溶液体积的恒定，避免使用吸收纸，因为在预实验过程中教师发现使用吸水纸会造成很大的实验误差。在实验过程中，教师对于操作中存在问题的同学进行了指导。学生及时将统计的结果记录在表格中。学生将个人数据汇总成小组数据，并计算出小组25个样方的平均值。
这是实验课上每组得到的相应培养时间100毫升中酵母菌的数量。利用这个数据绘制酵母菌数量变化的曲线。
3.处理数据，建构模型
教师利用Excel进行数据的输入，输入2类数据，一类是每个小组5个同学25个样方的平均值，另一类是每组任意一个同学5个样方的平均值。Excel我们常用来对学生分数的分析，这个工具在模型建构中可以将学生统计的数据转化成曲线，描述生物学的规律。
请大家看一段视频。
教师将汇总的数据利用Excel转化成曲线，黑色的曲线是每组中任意一位同学5个样方的平均值，红色曲线是小组5位同学25个样方的平均值。学生明显感受到，曲线对于实验结果的描述比数据更直观。估算法进行种群数量的统计时，样方越多，实验结果越可靠。学生对于14小时的结果提出了问题：本组的5名同学中，如果有一人的数据与其中4人 的数据相差很大，那么在计算时还算不算入小组的平均值呢？在对全班的曲线进行分析时，学生又提出：今天的实验结果与自己预期的实验结果不相符，大部分学生 预期，酵母菌的种群数量最后会下降，可是本节课的实验结果，酵母菌的数量没有下降。会不会因为血球计数板对酵母菌进行计数不能区分酵母菌的死、活，影响了 实验结果？还是培养时间不够？如果不断的增加培养液的体积和培养空间，酵母菌的数量是不是会不断的增加？
在学生提出问题和解决学生的问题中对模型进行了分析。
五、实验教学的体会
1.通过实验方案的改进，将实验的重要环节、最核心的部分集中一节课呈现给学生。增强了本实验的可操作性。
2.让每个学生亲身经历尝试建构数学模型的完整过程。
在课堂上学生对于计数、分析实验结果提出的问题。我相信如果不是学生走进实验室亲身经历，是提不出来的，正是在提出问题和解决问题时激发了学生的思维灵感，使学生的思维更深入。
3.课前教师要进行充分的预实验，才能对出现的问题处理得当。
让每个人都绘制一条酵母菌种群数量增长的曲线，并分析个人数据与全班数据的差异，这样对于数学模型的理解会更深刻。
5.用美蓝进行染色后在计数活菌的数目，实验结果更接近酵母菌的真实变化规律。
专家评价
这节课是一节很实在的课，值得全国各地教师借鉴。体现了教师深厚的教学功底，对于实验教学的理解到位，流露在教学设计的每一个环节中。在对实验方案的改进时 注重了实验科学性和实验效果的探索，有很强的专业知识底蕴。这个实验不是几天可以摸索出来的，能够看出平时真的踏下心来做事而且不断地改进、完善着自己的 教育教学工作。
 

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