榆树市第一高级中学任成兰

1、榆树市第一高级中学任成兰“探究一一培养液中酵母菌种群数量的变化”活动的可行方案（一）1、教学目标的确定：课程标准关于本节的具体内容标准为 尝试 建立数学模型解释种群的数量变动”，并提出了相应的活动建议 探究培 养液中酵母种群数量的动态变化”。该条内容标准有两层涵义：其一、尝 试建立数学模型”属模仿性技能目标，旨在通过原形示范（细菌的数量增 长）和具体指导，学生能完成建立数学模型；其二、解释种群的数量变动”属理解水平的知识目标，旨在把握数学模型（抽象）与种群的数量变 动（具体）之间的内在逻辑联系。2、重点和难点：指导学生通过对培养液中酵母菌种群数量连续 7天的 观察后所收集的数据的分析总结，探究

2、变化规律，建构数学模型，绘制 变化曲线，并尝试解释种群数量变化的原因。高中学生对数学模型的概 念并不陌生，学生已对运用数学解决生物学中的问题有了一定的认识， 例如对遗传规律、DNA的复制等的认识。本节是在学生已有知识的基础 上，重新建构新的知识建构揭示生物学规律的数学模型。（二）板书设计:主要时期二成 因特点特征应用I.调整期适应新环境不立即繁殖代谢活跃，体积 增长较快创设条件，缩短或 延长调整期时间II.指数期（对数期）条件适宜繁殖速度最快。 呈指数增长代谢旺盛，形 态、生理比较稳 疋生产用困种、科研 材料III.稳定期代谢产物大量积 累，生存环境恶劣活困数量达到 最高值（K值）增殖速度下降

3、， 死亡加剧改善和控制条件延 长稳定期IV .衰亡期营养物质消耗殆新增细胞数小细胞出现多种尽，有害代谢废物 积累加剧，生长环 境进步恶化。于死亡细胞数形态，甚至畸 形。（三）课前准备影响酵母菌数量的环境因素是多方面的，因此开放性较大，数据收集繁杂 而耗时，许多问题的预测、分析和解决等学生难以把握，因此，我把本实 验的设计、开展放在课前，具体包括：（1）教师做好实验目的和意义的动员，鼓励学生积极参与，团结协助，把 它作为一项课题来完成。布置学生课前认真阅读教材实验内容，理解实验 的方法和探究思路，努力发掘其中隐含的问题，积极查找资料，为进行探 究实验做好充分准备；各小组利用下午的活动课组织至少一

4、次集体研讨会。（2）分组与分工：我将学生按学科能力的好中弱均分为 8组，各组尽量平 衡，各组自行分工，并由实验员统一安排实验过程（3）让学生课前通过上网查找和小组集中研讨，重点解决本实验的两项较 复杂的技术一一无菌马铃薯培养液的配制：下载并理解含图片的培养液 制作操作过程（配制、灭菌、接种、培养），课前由各小组在实验员指导 下制作完成。酵母菌的取样和计数：要求找出血球计数板的图片及使用 说明，理解如何使用和换算为10mL培养液中的酵母菌数量。（4 ）利用本校优势，8月6日组织学生参观访问冰峰啤酒厂，了解微生物 啤酒生产的有关知识和技能。（5）各小组在老师的启发下，自行确定本实验的自变量（温度、

5、pH、营养），共同设计出较科学可行的实验草案，8月9日交老师审阅、指导修正。（6）完成实验操作过程。在实验员和教师的指导下分小组在学校实验室完 成，包括培养液的配制、灭菌、接种、培养、数据收集等。（7 ）数据汇总、印发：各小组把收集的实验数据整理成表格汇总到老师处 进行排版、油印，上课前发给每个同学进行初步的分析。（四）教师引领分析展示：让学生利用教师的电脑投影出他在参观访问冰峰啤酒厂时拍摄到的 生产车间情景。回忆酒的发酵原理，讲出酵母菌两种呼吸的化学反应式， 讨论影响酵母菌生活的因素。创设情景，引领分析投影图片：冰峰啤酒厂尝试解释种群数量变化的原因，建构数学模型I.调整期 讨论：曲线图表明在

6、培养初期，酵母菌的数量变化特点是什么，原因是什 么？ 教师引导学生想象接种初期，酵母菌对新的环境有一个调整和适应的过程， 包括营养、pH、渗透压、温度等的变化，呈现出不立即繁殖的特点。这个 时期的长短与菌种、培养条件等因素有关，称为调整期。分析：调整期的内因是什么？请用细胞代谢的知识来解释。启发：第二阶段酵母菌发生怎样的变化，这需要调整期做好哪些准备？ 生：细胞代谢活跃，体积增长较快，大量合成细胞增殖所需的物质和能量。 实践应用：结合生产生活，明确微生物的调整期有哪些应用？ 生：在啤酒生产中，设法创设有利条件缩短酵母菌的调整期以加快发酵。 学生补充：从营养、pH、渗透压、温度等方面抑制有害微生

7、物的繁殖。 II.指数期（对数期）分析讨论：教师让学生分析讨论曲线图的第二阶段。师：酵母菌经过调整期后，其数量有什么变化特点？生：迅速增加，由1个、2个、4个师:怎样表达其第t代的数量（NJ?生：Nt = 2t学生更正：不对，应该是 N°2t师：对。这个时期称为指数期（对数期） 讨论：酵母菌数量呈指数递增，需要哪些条件？pH教师启发下，与学生一起概括为：理想环境（空间、营养充裕，温度、适宜等）。师：把调整期和指数期（对数期）合起来的曲线像什么形状？生: “J型。实践应用：结合生产生活，明确微生物的指数期有哪些应用？生：在啤酒生产中，设法创设有利条件缩短酵母菌的指数期以加快发酵。III

8、.稳定期分析讨论：教师让学生分析讨论曲线图的第三阶段。师：酵母菌数量经过一段时间的指数期（对数期）变化后，发生什么变化?生：增加速度减慢，达到最大值后稳定一段时间。师：对。这个最大值称为环境容纳量（K值）。师：增加速度减慢的原因是什么? 教师启发下，与学生一起概括为：环境变得恶劣（空间和营养不足，种内 斗争加剧；CO2等代谢产物增加、pH改变等），导致增殖速度下降，死亡 加剧。师：把调整期、指数期和稳定期合起来的曲线像什么形状？生：“ S型。实践应用：结合生产生活，明确微生物的稳定期有哪些应用？生：在啤酒生产中，设法创设有利条件维持酵母菌数量的最大值以加快发 酵。讨论：有哪些措施？生：适时补充

9、营养、调节pH、调节发酵温度、排出代谢废物等。IV.衰亡期分析讨论：教师让学生分析讨论曲线图的第四阶段。师：酵母菌数量经过一段时间的稳定期后，发生什么变化，原因是什么？教师启发下，与学生一起概括为：酵母菌数量不断减少，显微镜下看见细 胞出现多种形态，甚至畸形。原因是营养物质消耗殆尽，生长环境进一步 恶化，有害代谢废物积累加剧，导致增殖速度下降，死亡加剧，新增细胞 数小于死亡细胞数。4. 不同pH下，酵母菌种群数量的变化及解释学生活动：教师让学生把全班以pH为自变量的第2、第5和第8小组 的表格数据用曲线图绘出来，再通过对三个小组的曲线图的比较概括出 结论。师：可以得出哪些结论？ ”生：随时间的

10、变化同样依次经过稳定期、指数期、稳定期和衰亡期四个 阶段。学生补充：酵母菌的适宜pH为4.05.0左右。5. 营养对酵母菌种群数量的影响学生活动：教师让学生把全班以营养为自变量的第 4和第6小组的表格 数据用曲线图绘出来，再通过对两个小组的曲线图的比较概括出结论。师：可以得出哪些结论？ ”生：蒸馏水培养下，酵母菌的数量不断减少。说明酵母菌的生活需要从 培养液中获取营养。6. 得出结论(1)本节课的数学模型有表格数据、公式、曲线图。(2)酵母菌在适宜条件下培养，种群数量依次经过稳定期、指数期、稳定期和衰亡期四个阶段，曲线先呈“J型后呈“S型。酵母菌生活的适宜温度是28 C左右。酵母菌的适宜pH为

11、4.05.0左右。酵母菌的生 活需要从培养液中获取营养。7.知识归纳与应用(1 )比较微生物培养过程中种群各阶段增长率的变化：0T>0 T0T<0 ,最大在K/2点，实践应用：在养鱼、养鸡时维持在 K/2。(2)让学生列表比较微生物培养过程中种群各阶段的变化特点、原因及其实践应用。8.深化(任选一题)1. 假如你是酒厂的技术厂长，结合本节课谈谈你的发酵技术做法2. 鼓励有兴趣的同学利用课余结合生产生活实际确定探究课题，开展有关 种群数量变化的类似探究实验。如在自然界中，既有需要减少其数量的对 人类有害的生物，如鼠、蝗虫、入侵的水葫芦等以及某地的人口变化，也 有需要增加其数量的生物如

12、大熊猫、鲸等保护动物和羊、牛等种养的生物, 为更好的改变他们的数量，就要弄清楚找出其种群数量变化规律和影响他 们的种群数量变化的因素。3. 收集当前酒厂生产销售的有关资料，为酒厂的发展尽一份力（五）本人在教学实施中的创新点：我设置以下三个情景，让学生们将所学知识应用于生产实践，激发学生 们对生物学的兴趣，也能深化本课主题。1. 假如你是酒厂的技术厂长，结合本节课谈谈你的发酵技术做法。2. 鼓励有兴趣的同学利用课余结合生产生活实际确定探究课题，开展有关 种群数量变化的类似探究实验。如在自然界中，既有需要减少其数量的对 人类有害的生物，如鼠、蝗虫、入侵的水葫芦等以及某地的人口变化，也 有需要增加其数量的生物如大熊猫、鲸等保护动物和羊、牛等种养的生物， 为更好的改变他们的数量，就要弄清楚找出其种群数量变化规律和影响他 们的种群数量变化的因素。3. 收集当前酒厂生产销售的有关资料，为冰峰啤酒厂的发展尽一份力。（六）教学反思紧密联系现代社会的生产生活实际，让学生自主、合作、探究”学习是高中生物新课改的主旋律。教师要尽量联系现代社会的生产生活实际创设条 件和氛围，让学生通过自主努力，积极参与类似于科学研究的学习活动， 逐步形成善于