觀察青霉和酵母菌的實驗教學設計

張 超 (上海市向明初級中學 上海 200020)

1 教材和學情分析

本實驗是滬教版初中《生命科學》八年級第二冊“微生物”中的學生實驗，實驗要求學生初步學會培養(yǎng)青霉和酵母菌的方法。那么如何把學生的培養(yǎng)過程呈現(xiàn)出來，促進同伴之間的交流、討論和分享？這是本節(jié)課要解決的第一個問題。另外教材的實驗建議中有關青霉的培養(yǎng)與觀察是采用新鮮橘皮作為天然培養(yǎng)基來培養(yǎng)青霉，觀察方法是用解剖針或鑷子挑取少許菌絲制成臨時裝片。這個方法實施下來對學生有一定難度，顯微鏡觀察效果不夠理想。一是利用橘皮培養(yǎng)青霉，培養(yǎng)時間難以控制，如果培養(yǎng)時間過長會導致橘皮表面布滿青綠色孢子，難以取材觀察菌絲。二是用解剖針挑取的方法對學生來說“少許”的量較難把握，挑取時孢子容易散落，在顯微鏡下常觀察到大量的孢子堆在一起，較難觀察到菌絲及掃帚狀的孢子梗。因此本節(jié)內容將通過活動單及相關評價的設計來促進學生的課前實驗，同時通過改進青霉臨時裝片的制作方法，利用信息技術等手段提高青霉的課堂觀察效果。

2 教學目標

(1) 初步學會通過制作青霉和酵母菌的臨時裝片觀察青霉和酵母菌的方法。認知青霉和酵母菌的形態(tài)結構與生殖方式。

(2) 經(jīng)歷青霉的培養(yǎng)及小組交流過程，初步學會青霉培養(yǎng)、科學觀察、記錄實驗等科學研究方法。

(3) 通過培養(yǎng)和觀察青霉，體會微生物的微小和無處不在，感悟腐生微生物在自然界中的重要意義。

3 教學過程

3.1 課前準備 具體包括以下幾個步驟：

3.1.1 活動單設計與評價 活動單的設計分為課前培養(yǎng)觀察記錄和課堂實驗觀察兩個部分。學生可將青霉培養(yǎng)的觀察過程記錄在活動單上，同時活動單可在實驗中有效指導學生課堂觀察。課前培養(yǎng)部分活動單內容如下： “課前用新鮮橘皮等有機物培養(yǎng)青霉。我選擇的實驗材料是_________________，將其置于_________________的環(huán)境中。溫度約_________________，培養(yǎng)了大約_________________(天)。是否培養(yǎng)出了青霉？_________________(是/否)。觀察記錄在下方空白處(圖片或文字)。”

表1為課前觀察培養(yǎng)部分的評價設計，需由學生在實驗課前完成相關評價內容?；顒訂蔚脑u價部分更可促進學生在課前對青霉的培養(yǎng)活動，通過自評、家長評價及小組互評增進同學之間的交流、合作與分享。

3.1.2 青霉培養(yǎng)和酵母菌培養(yǎng) 學生和教師分別準備。

(1) 青霉培養(yǎng) 學生用橘皮或其他天然有機物培養(yǎng)并觀察青霉。將培養(yǎng)過程通過拍照、繪圖、文字等形式記錄在活動單上。并以小組為單位，可制作PPT分享組員的實驗過程和結果。

表1 課前活動單評價設計

教師利用PDA培養(yǎng)基平板培養(yǎng)學生實驗用青霉。利用橘皮培養(yǎng)青霉可能會有其他霉菌的生長，此外，青霉在橘皮上的生長情況不可控，很難找到白色菌絲和綠色孢子共存的最佳培養(yǎng)時間，不利于后續(xù)實驗觀察。因此，可利用平板培養(yǎng)解決這個問題： ①配制PDA培養(yǎng)基(馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基)： 土豆200 g，葡萄糖20 g，瓊脂15～20 g，水補足1 000 mL， pH值自然。將培養(yǎng)基經(jīng)高壓蒸汽滅菌后分裝在培養(yǎng)皿中待用。②點植法接種和培養(yǎng)： 在培養(yǎng)皿底部用記號筆標記三個接種位點，然后用接種環(huán)沾取少量橘皮表面綠色的青霉孢子，分別在三個位點上輕輕貼一下即可。然后將培養(yǎng)皿倒置放入恒溫箱培養(yǎng)，溫度25℃～30℃之間，培養(yǎng)2 d左右，平板上就會長出青霉菌落。此條件下培養(yǎng)的青霉菌落白色菌絲范圍較大，綠色孢子區(qū)域較少，有利于學生觀察青霉結構(圖1)。

圖1 青霉菌落

(2)酵母菌培養(yǎng) 酵母菌培養(yǎng)液可在課前1 h配制。在溫水中加入2%的葡萄糖和少量干酵母，在25℃左右約30 min就會出現(xiàn)大量氣體。本節(jié)課的酵母菌培養(yǎng)液是提前1 d制備，分裝在小試管中，塞入試管塞。這樣學生操作前可觀察到培養(yǎng)液中的氣泡，也可聞到酒味，這是因為酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精和CO2氣體。提前1 d培養(yǎng)也可以獲得更多在生殖中的酵母菌。

3.1.3 微視頻的錄制 Imotion軟件是一款可以設置拍照時間間隔，對觀察對象進行連續(xù)記錄的軟件。通過架設三腳架，用手機對橘子發(fā)霉和培養(yǎng)基中培養(yǎng)的青霉過程進行連續(xù)拍攝，可獲得橘子發(fā)霉及青霉菌落生長的連續(xù)變化過程(?電子資源)。拍攝結束后軟件導出文件可選擇GIF動圖和視頻及照片三種形式。教師根據(jù)需要選擇。

通過錄制實驗室青霉的培養(yǎng)方法和青霉臨時裝片的制作方法微視頻大大節(jié)約了課堂時間，學生能直觀快速獲取新知。

利用手機拍照和同屏技術可及時將學生顯微鏡下觀察到的結構上傳到屏幕上，進行分享和指導，有效打破了沒有數(shù)碼顯微鏡的限制。

3.2 課內觀察 具體分為以下2個教學步驟：

3.2.1 青霉臨時裝片的制作 本實驗采用透明膠帶粘貼法制作臨時裝片。具體步驟為剪一段1～2 cm長的透明膠帶，選取青霉菌落周圍白色菌絲區(qū)域輕輕貼一下，然后直接粘貼在潔凈的載玻片上即可放在顯微鏡下觀察。這種方法大大降低了實驗操作難度，減短了實驗操作時間，并容易觀察到完整的青霉結構(圖2)，達到了很好的觀察效果。此外，在實驗操作過程中，青霉始終生長在培養(yǎng)皿基質內，取材結束及時蓋上培養(yǎng)皿蓋子，避免了霉菌孢子過多散落在空氣中而引發(fā)身體不適，并且也方便實驗結束后的菌種保藏和霉菌處理。

3.2.2 酵母菌觀察 學生用前一天培養(yǎng)的酵母菌制作臨時裝片，在高倍顯微鏡下觀察，可以在顯微鏡下觀察到大量的酵母菌，也可找到出芽生殖中的酵母菌(圖3)。

圖2 高倍顯微鏡下青霉結構

圖3 高倍顯微鏡下的酵母菌

4 教學反思

本節(jié)課由課前青霉培養(yǎng)的小組展示、課堂實驗觀察及實驗后小結討論三個環(huán)節(jié)構成。首先實驗方法的改進提高了課堂教學的實效性，達到了較好的觀察效果。信息技術手段的運用獲得了較好的教學效果，例如對青霉的連續(xù)觀察錄像，實驗操作的教學微視頻等都能在較短的時間說明問題，對學生起到了較好的指導效果。利用同屏技術可將學生觀察到的顯微圖像及時投屏到屏幕上加以討論和分析。

筆者在課后也思考學生青霉培養(yǎng)的實驗是否可在本節(jié)課后進一步持續(xù)觀察下去，讓學生一直觀察記錄橘皮霉變后到最后的整個過程，有利于更深刻地體會后續(xù)腐生微生物對自然界意義。如果時間允許，也可以讓學生把自己培養(yǎng)的橘皮帶到實驗室，用同樣的方法制成臨時裝片進行對比觀察。