探究酵母菌细胞呼吸的方式实验的改进和实施.docVIP

“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的改进和实施福建师范大学附属中学 曹春华 分子与细胞（人教版新教材）中的“探究酵母菌细胞呼吸的方式”是一个很好的探究实验。通过本实验可以提高学生设计实验、实施实验的能力。学生在实验中可以体验到探究实验的具体过程，即：提出问题作出假设设计实验进行实验结论、交流和应用。但是，课本的初始实验设计需耗时8-10小时，实验时间长，短期现象不明显，在教学上不易实施。笔者经过大量的预实验，对实验进行一些改进，缩短课堂实验时间，增强短期效果，使学生可以通过探究在课堂中进行实验并得到实验结论。下面从实验改进、教学实施和教学反思三方面来探讨本实验。一、“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的改进方案1.菌种的选择教材提及：用20g食用酵母菌溶于480ml 5%的葡萄糖溶液中。因食用酵母菌范围很广，若选用市售的燕山牌即发酵母、安琪活性酵母进行实验均能观察到实验效果，但燕山牌即发酵母耗时长，需10小时才能在有氧呼吸组见到石灰水浑浊，而无氧呼吸组则长达19小时方可见浑浊，即使加大葡萄糖溶液浓度到10%，效果还是不明显。安琪活性酵母耗时短，但是市售的安琪活性酵母在生产过程中经过选育适于无氧呼吸，导致出现无氧呼吸组澄清石灰水浑浊度比有氧呼吸组更高的现象。因此，为了能够在课堂上实施本实验，笔者用果皮上分离得到野生型酵母菌进行培养，制成酵母菌液，获得的酵母菌液保存在4冰箱中备用（可以保存一周左右）。如果条件有限无法自行分离培养，可到微生物所或试剂药品公司购买野生型酵母菌菌种，再扩大培养。学生在课堂上用20ml的酵母菌液加入230ml10%葡萄糖溶液中，短时间内即可见实验现象。2.实验装置的改进采用气密性更好的洗气瓶代替三角锥形瓶，U型玻璃管改用硅胶管较好连接，且更安全。有氧呼吸组先用10%NaOH吸收空气中的CO2,避免其干扰实验结果，前人诸多讨论认为：有氧呼吸组在10%NaOH瓶和A瓶之间还要加一澄清石灰水瓶来检测是否有CO2残留，笔者在实验过程中发现这一步骤很有意义，虽然空气中的CO2含量本已很低，经10%NaOH溶液吸收后没有残留，但是学生在实验过程中也有提出这一问题，加入这一步骤可以激发学生的思维并提高实验的严谨性。3.自变量氧气的控制根据课本的方法有氧呼吸组用橡皮球让空气通过三个锥形瓶比较困难，容易引起液体倒吸，进入的空气量也少。笔者采用为水族箱增氧的气泵，通气效果好，通气量大，保证了气体通入A1瓶时酵母菌跟氧气充分接触。（实验装置连接如图）二、“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实施过程1.教学设计本实验的教学有两种方式：一是传统的先进行理论教学，分析酵母菌的细胞呼吸方式具体过程，再到实验室进行实验。这种方法的优点是学生能较快进入状态，掌握本实验的关键，缺点是失去本探究实验的意义。二是按课本的顺序先上探究实验课，再讲有氧呼吸和无氧呼吸的具体过程。笔者在进行两种实验教学方式比较后发现：应用第二种方式学生积极性较高，课堂效果较好。2.课前准备实验课前教师要先制备好酵母菌液，要求学生预习本节实验，分好实验小组，4人一小组最佳。为每个小组准备好10%葡萄糖溶液230ml两份，10%的NaOH溶液400ml装入A0瓶（A0瓶内的NaOH溶液可重复使用10次而不会有吸收二氧化碳饱和的问题），酵母菌液20ml两份。装置连接如图，建议让学生自己动手加入各种溶液和连接硅胶管，体验进气管管口要深入液体中，而出气口要高于液面。3.课堂教学本实验最大的问题就是耗时长，但若做好以上准备，则能在四十或四十五分钟的课堂上完成。教师先介绍酵母菌属于兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下都能生存，给学生十分钟时间根据提供的材料设计实验。二十分钟进行实验，学生实验过程中教师应巡视各小组及时发现并解决问题，剩余十至十五分钟进行交流和总结。（实验现象见表） 标号A0（500ml）A1（500ml）A2（50ml）B1（500ml）B2（50ml）溶液400ml10%NaOH20ml酵母菌液+230ml10%葡萄糖溶液澄清石灰水20ml20ml酵母菌液+230ml10%葡萄糖溶液澄清石灰水20ml现象气泵通气10分钟后A2澄清石灰水出现浑浊,比B2更浑浊B2澄清石灰水15分钟出现浑浊打开A1很难闻到酒精味打开B1可闻到酒精味取A1酵母菌液2ml用过滤器过滤后加重铬酸钾酸溶液检测呈黄绿色取B2酵母菌液2ml用过滤器过滤后加重铬酸钾酸溶液检测呈灰绿色三、 “探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验教学反思经过改进后进行本实验，在教学过程中还是发现一些问题。如无关变量的控制：A组和B组反应时间要一致，要求两组的酵母菌液要同时加入葡萄糖液中。A2澄清石灰水出现浑浊较B2早，这与A1有气泵送气产生的CO2更快进入A2也有关，而B2瓶气体进入较慢，笔者曾经尝试往B1通入氮气，证实了上述预测，但是压缩氮气瓶价格昂贵，课堂上难以推广。通过实验得知酵母菌有氧呼