生物实验操作观察酵母菌（以酵母菌代谢为主题的生物学科节系列实验开展）

【摘 要】借生物学科节开展以“酵母菌代谢”为主题的系列实验，通过对实验的内容、过程操作、成果展示的统一确立、监督和设计，以此促进活动与体验、迁移与应用、探究与创新、价值与评价等高阶真实学习行为的发生。

【关键词】酵母菌；主题系列实验 学科节

当前实验教学还多停留在为帮助学生理解生物学概念这样的“重知识，轻实践”取向，实验学习的主动性、实践性与整体性被削弱，实验教学目前还难以将知识、技能以及其他素养融为一体。鉴于实验教学时间安排、资源配置的困难以及当前新课改对科学素养培养的重视的矛盾，教师可尝试通过学科节的方式让学生围绕着具有挑战性的学习主题而开展系列实验教学，促进学生全身心参与实验、体验成功、获得发展，通过系列实验历经有意义的学习过程。

1 确立以“酵母菌代谢”为主题的三个层面实验内容

1.1 涉及必修课程的基础性实验

该层次实验重在“活动与体验”，目的通过参与实验活动掌握科学实验设计与操作的基本原则。相应的实验选题有：探究酵母菌呼吸作用；以酵母菌研究种群数量变化；探究pH、温度对酵母菌中酶活性的影响。

1.2 基于选择性必修课程的综合设计性实验

该层次实验重在“迁移与应用”和“价值与评价”，是在掌握生物学基本知识和实验原则基础上，根据需要将实验应用与生活实践，并对实践结果进行评价。相应选题有：用平板划线法和稀释涂布平板法接种酵母菌并观察菌落；果酒制作；果醋制作；由制果酒需要制作果汁；酵母细胞的固定化；由果酒制作引申出的传统发酵工程中腐乳制作与泡菜制作。

1.3 延伸到学校课程的创新性实验

该层次实验重在“创新与探究”，结合学校课程实施创造性地展现科学技术的乡土风情，也可进一步深入科学探究实验。相应的选题有：酒曲的制作；酒糟的蒸馏；比较不同种类粳米酿制米酒的效果；探究酒精浓度对酵母菌代谢的影响；探究不同浓度的糖对酵母代谢的影响；探究添加不同种类的糖对果酒风味的影响；比较固定化酵母与一般酵母的酿酒效果。

2 系列实验的组织

2.1 明确学科节系列实验展示效果

在大致内容确定的基础上，教师帮助学生对系列实验展示的规格形成一个预期，包括场地布置、活动画面、目前学校能提供的条件，甚至以具体的图片或模板方式呈现预设的实验成果。其中为指导某些创新性探究实验开展可将一些简单的课题结题报告和PPT模板给学生展示。教师以美好的结果激发学生参与完成活动的兴趣与斗志，带领学生全身心地将实验当做成自己的任务去完成。

2.2 任务选择与人员安排

教师要根据年级学段不同、班级学情不同、各小组兴趣不同等，安排不同选题。同时，鼓励各活动单位（小组）围绕主题在相应层面的内容中创造性地确立自己任务。例如，某高一的班级提出在进行“探究酵母菌呼吸方式”实验的同时，利用面粉作为发酵底物并蒸制馒头共同学品鉴。又如，高年级学生在“果酒”制作的基础上提出“对果酒中甲醛含量的检测”。也有小组就“探究酒精浓度对酵母菌代谢的影响”提出“筛选耐酒精的酵母菌”实验。对人员安排方面，根据小组选题难度，在学科节开展期间，教师要对延伸到学校课程的创新性实验配备相应的研究生或实习生进行指导。

2.3 形成可操作的小组共识性任务

小组是否明确具体任务，怎样对任务有明确的落实方案，关键让小组确立用什么材料做什么事情。鉴于大多实验需要设置对照，各小组所确定的方案可以表格形式呈现（表1），便于督促各组形成可具操作的实验方案以及汇总准备实验器材。此外，实验小组需要提供详细实验安排表（表2），将事件、人员、时间统筹起来，以便教师或实验员统一监督和管理。

表1 高xx班第xx小组“探究酒精浓度对酵母代谢影响”的实验方案

表2 高xx班第xx小组“探究酒精浓度对酵母代谢影响”的实验安排

2.4 体现主题式系列实验的整体性

实验数据要合作使用，如“探究酒精浓度对酵母代谢影响”实验的对照组采用一开始不加酒精进行发酵，可以与“探究酵母菌呼吸方式”的实验就相同时间CO2产生体积进行对比，提升实验数据可信度。也有学生提出通过“以酵母菌研究种群数量变化”的实验小组帮助测定不同酒精浓度下一段时间后酵母菌数量来说明酒精浓度对酵母代谢的影响。同时，实验材料合作使用，如制作的酒曲可以为“比较不同种类粳米酿制米酒的效果”实验所用，制作的固定化酵母可以为“比较固定化酵母与一般酵母的酿酒效果”实验所用。教师在安排实验室时，也就把类似实验或者相关联的实验安排在同一个实验室。

3 以生物“学科节”的方式进行实验展示与评价

3.1 “操作”区：示范并指导观摩同学操作体验基础性实验

例如，“探究酵母菌呼吸方式”实验中，教师现场演示并指导参观学习的其他同学完成“通过用装有澄清石灰水的枕头抽吸瓶中空气观察澄清石灰水颜色变化”“滴加溴麝香草酚蓝水溶液观察颜色变化”“用传感器定量检测瓶中CO2”“用重铬酸钾检测酒精”等实验。又如，“探究酵母菌种群数量变化”实验中，现场指导观摩学生利用血球计数板板计数。再如，“现场用恒温水域锅维持酵母菌代谢环境温度”和“借助pH传感器和酸碱移液管调整pH”以此演示“探究pH、温度对酵母菌中酶活性的影响”。

3.2 “品鉴”区：融入艺术特色进行综合设计性实验展示

教师在展示科学成果时，配上高雅的艺术，追求品味，涵盖美育。红酒、鲜花、音乐、弹奏、礼仪、社交组成一幅酵母菌发酵成果展的美丽画卷。同时，配上酵母菌真核细胞的挂图、红葡萄酒和白葡萄酒图片、红酒制作流程图，以及制作所用的各种葡萄、苹果、酵母等实物展示。此外，由“酵母菌代谢”引申出的其他传统发酵工程也可同时展示，如酸奶、柠檬、酒杯、薄荷叶、巧克力、饼干、果酱配合出的诱人画面，同时每个瓶子都取上相应名字更带文化气息。教师也可吸引大量观摩学习的同学通过答题获得资格进行品鉴。

3.3 “答辩”区：以“小课题”的方式展示创新性实验成果

“小课堂”展示需要教师一对一指导，学科节期间，教师可以邀请一些研究生或实习生分工并指导各研究课题的开展。这种做法虽然难度大，但有利于兴趣组素养提升，也可建立起高校与中学之间关系，有利于各自资源的综合利用。在答辩中，观摩学生也可就相应实验的设计、数据分析、结果等进行质疑和提问，以此带领更多热爱科学实验，热衷于科学探究的同学走进未来科学研究之路。此外，在“答辩”区中也可邀请第三方检测机构进行讲解，融入选修课程中“食品安全与检疫”模块的开设，第三方检测机构进入学校，给学生讲解我国的食品安全保障体系和政策，配合彩图、幻灯片等以课题的形式给学生汇报讲解相应“酒水”类食品安全检测的原理和基本操作步骤，同时让学生了解这个职业。

4 结语

主题式系列实验能体现科学实验的整体性，在提供轻松开放的学科节机会基础上，对实验的层次化安排能促进深度学习，使学生能够在这样特别的教学活动中模拟性地参与人类社会历史实践，形成有助于未来发展的核心素养，如“观察DNA在细胞中的分布”“DNA模型构建”“DNA粗提取”“DNA纯化与鉴定”“PCR”等形成以DNA为主题的系列实验；又如“腐乳制作”“泡菜制作”“米酒制作”“酸奶制作”“豆豉制作”等形成的以“传统发酵”为主题的系列实验；沿海地区还可以“海洋生物”为主题开展“海洋生物类群”“某海洋生物发育过程”“某海洋生物地理分布”“某海洋生物生理解剖”“某海洋区域生态调查”“海洋生物的艺术价值”等相关的系列实验活动。

吴开其 张 晋（四川省泸县第二中学 四川泸州 646100）