芻議“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化”實驗的教學建議

汪梅

[摘 要]“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化”是生物新課標模塊三活動建議中的一個實驗，實驗要求學生有較強的顯微鏡操作技能，及進行一周乃至數(shù)周的耐心觀察，并了解酵母菌種群數(shù)量變化的規(guī)律及其產(chǎn)生原因。實驗的開放性雖為師生提供了廣闊的探究空間，但在實踐中也導致了實驗目標的把握偏差，致使投入大量時間精力后，實驗目標達成效益很低?；谏鲜鰡栴}，結(jié)合教學實踐提出幾點教學建議。

[關鍵詞]培養(yǎng)液 酵母菌 種群數(shù)量 動態(tài)變化 實驗 教學建議

[中圖分類號] G633.91[文獻標識碼] A[文章編號] 16746058（2016）140128

一、明確實驗關鍵要素及目的

本實驗類型為探究性實驗，因變量為酵母菌的種群數(shù)量（密度），實驗的關鍵要素——自變量在標題中未提及。因此，實驗設計的第一步需要實驗者明確實驗自變量。實驗自變量可以是外界的環(huán)境因素，也可以是酵母菌自身內(nèi)在的因素。從另一個角度看，“時間”是一個隱藏的變量，即不管哪種因素對酵母菌種群數(shù)量的影響，都是通過不同時間種群數(shù)量的變化體現(xiàn)出來的。

筆者認為本實驗的實驗目的是認識到在有限條件下，酵母菌的種群數(shù)量變化模式；通過記錄分析數(shù)據(jù)，建立并運用數(shù)學模型解釋酵母菌的種群數(shù)量變化；體驗科學探究的一般過程等。對此，在做此實驗前應讓學生明確本實驗的目的。

二、重視預實驗

實驗所用材料是酵母菌，酵母菌之間存在差異，充滿個性。以最適培養(yǎng)溫度為例一直存在諸多說法，有的認為最適濕度在28～30℃（沈萍等，1999），有的認為20℃是繁殖的最適溫度（余紅衛(wèi)，2003），還有人認為最適溫度在25℃左右（陳維，2008）等，這很可能是因為菌種不同造成的差異。這也告訴我們，如果沒有菌種提供商提供的詳細數(shù)據(jù)，實驗者就必須在實驗前進行預實驗。

三、優(yōu)化實驗步驟

實驗中所用玻璃器皿若是新購置的，須用質(zhì)量分數(shù)為2%的鹽酸溶液浸泡數(shù)小時處理，避免玻璃中的游離堿影響酵母菌的生長。實驗中可采用脫脂紗布代替普通棉花制作棉塞，增加透氣性，促進酵母菌的有氧呼吸。培養(yǎng)過程中要定期打開培養(yǎng)箱的門，震蕩試管。配制馬鈴薯培養(yǎng)液時，應用雙層紗布充分過濾，避免淀粉顆粒形成沉淀影響計數(shù)。為了避免學生多次取樣造成培養(yǎng)液污染，可采取多支試管分別培養(yǎng)，每管只取樣一次。接種時，在無菌條件下，向試管10mL培養(yǎng)液中接入0.1mL酵母菌母液。沒有微量移液器的實驗室完成操作難度很大，接種量不等會造成各試管中的初始酵母菌數(shù)量差異，為此可將分裝后接種調(diào)整為先接種、再分裝，即向500mL錐形瓶中接入5mL酵母菌母液，充分搖勻后分裝。接種、分裝操作均是在無菌條件下，對液體進行定皿操作，移液管操作難度較大，筆者推薦使用醫(yī)用注射器定量轉(zhuǎn)移溶液，一次性注射器不需滅菌，也減少了污染機會，便于對液體進行定量操作，能有效避免對容器口部的污染，且推注過程還可以起到震蕩混勻的作用。為避免清洗時殘留水跡影響計盤結(jié)果，清洗后的計數(shù)板要自然干燥或用濾紙吸干水跡后，才能再使用，這導致兩次計數(shù)間隔時間較長，建議加樣時同時對兩個計數(shù)區(qū)加樣，以便減少誤差。

四、準確預期實驗現(xiàn)象及結(jié)果

探究實驗是開放的，但也要求實驗者對所做實驗的關鍵操作和可能出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象有準確的預期。決定本實驗成功與否的關鍵之一是接種量。如果接種量較大已經(jīng)接近K值，就觀察不到酵母菌種群的明顯增長過程，實驗失去意義。如果接種量過小，培養(yǎng)液易被霉菌污染，而且培養(yǎng)周期延長。對接種量的控制主要在活化、接種這兩個操作中實現(xiàn)。預實驗活化酵母菌時若采取5g活性干酵母粉加入到35℃的100mL溫水中攪勻，制成酵母菌母液，向10mL培養(yǎng)液中接種0.1mL母液，從實驗結(jié)果來看，初始酵母菌數(shù)量與K值為同一數(shù)量級，種群增長特征不明顯，需減少接種量。實驗若采用5g活性干酵母粉加到200mL溫水的比例制備酵母菌母液，采取更大的培養(yǎng)液與母液體積比，實驗效果較好。

決定計數(shù)準確度的關鍵之二是對計數(shù)時稀釋標準的把握。一般來說“每小格中的酵母菌的個數(shù)以5至10個為宜，多于10個則應稀釋一次”。當視野中酵母菌數(shù)量過多時，可能會有重疊，計數(shù)量大造成誤差。但如果隨意稀釋也會人為制造誤差。雖然在低倍鏡視野中已經(jīng)可以看清酵母菌的數(shù)目和形態(tài)，但仍建議在高倍鏡下進行計數(shù)，以減少不必要的稀釋。稀釋也應結(jié)合初測結(jié)果，選擇5倍或10倍稀釋。

除此以外，還要對酵母菌在培養(yǎng)過程中的理化性質(zhì)有準確的預期。一般來說判斷酵母菌生長情況常用的直觀指標是培養(yǎng)液的混濁度。從培養(yǎng)過程中觀察到的現(xiàn)象與酵母菌計數(shù)結(jié)果來看，前四天培養(yǎng)液的混濁度逐漸增加，酵母苗種群密度增加，兩者正相關，混濁度變化略滯后于種群數(shù)量的變化。在這段時間內(nèi)，直觀比較混濁度變化就可以大致推斷種群密度變化。第四天開始培養(yǎng)液中出現(xiàn)白色沉淀，混濁度略有增加，但菌體數(shù)量不變甚至下降。培養(yǎng)液的混濁度已經(jīng)不能反映酵母菌的數(shù)量。

（特約編輯 安 平）