探索身边微生物细菌利用与防范的奥秘

季爱云

随着科学技术的进步，人们对环境微生物的研究和认识水平不断提高，在利用有益微生物的同时，也在警惕致病微生物的危害。本次科技创新实践教育活动，引导学生探索身边微生物细菌利用与防范的奥秘，采用实验观察、问卷调查、实验设计、问题探究等手段，培养学生对病菌防范和微生物利用的意识，提升学生观察问题、提出问题和解决问题的综合实践能力。

活动重点和难点

活动重点：通过课堂教育教学活动，帮助学生学习各种细菌知识，领悟细菌的重要意义，体验探究细菌的乐趣。

活动难点：培养学生自主探究的意识，提高学生运用已有知识发现问题、解决问题的能力。

活动内容

活动对象为全校7-8年级学生，活动人数200-300人，活动时间为2017年5-10月。教师辅导学生围绕“认识身边的细菌”“身边的细菌是朋友还是敌人”“利用身边的细菌朋友”“警惕身边的细菌敌人”这4个主题，开展科学探究活动（表1）。

下面重点介绍“利用身边的细菌朋友”的活动内容。

活动一：制作葡萄酒

活动目的：利用酵母乳酸菌制作葡萄酒。

活動过程：购买10千克葡萄，把葡萄挤碎后放到饮水机桶里酿造葡萄酒，观察酵母菌在有氧和无氧状态下的繁殖情况。

活动结论：①利用酵母菌发酵制作葡萄酒时，须先在无菌空气有氧环境下一段时间使其繁殖，再隔绝氧气进行发酵。②在有氧条件下，酵母菌能大量繁殖，但是起不到发酵效果;在无氧条件下，酵母菌繁殖速度减慢，但此时可以进行酒精发酵。③在葡萄酒的自然发酵过程中起主要作用的，是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。发酵过程中，随着酒精度的提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈深红色。在缺氧、酸性的发酵液中，酵母菌能大量生长繁殖，而绝大多数微生物因无法适应这种环境而受到抑制。

活动二：制作腐乳

活动目的：利用酵母真菌酿造腐乳。

活动步骤将豆腐切成若干块，摆放在铺有粽叶的托盘内，将托盘用保鲜膜包裹，但不封严，放到温度保持在15-18℃的地方。观察毛霉生长情况，腌制，密封。在常温情况下，一般6个月能利用酵母真菌成功酿造腐乳。

活动结论：①参与豆腐发酵的微生物有青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。②毛霉是一种低等丝状真菌，毛霉生长大约5天后使豆腐白坯变成毛坯。前期发酵的作用，是使豆腐表面有一层菌膜包住体，让毛霉分泌形成以蛋白酶为主的各种酶，有利于豆腐所含有的蛋白质水解为各种氨基酸;后期发酵的作用主要是酶与微生物协同参与生化反应的过程。③毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸;脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。④用盐腌制时，应注意盐的用量。盐的浓度过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败变质;盐的浓度过高，会影响腐乳的口味。

活动三：制作泡菜

活动目的：利用乳酸菌制作泡菜并检测亚硝酸盐的含量。

活动步骤：将新鲜蔬菜切成条块状装坛，配制泡菜盐水，按清水和盐为4：1煮沸冷却后备用，蔬菜装至半坛时放入蒜辦、生姜、香辛料等作料，并继续装至八成满，倒入配制好的盐水，使盐水浸没全部菜料，盖上泡菜坛盖子，用水密封发酵。

活动结论：①泡菜的发酵时间受温度影响，而乳酸菌在无氧条件下，将糖分解为乳酸。②泡菜制作过程中乳酸菌的变化情况：发酵初期因有氧气，乳酸菌活动受到抑制，乳酸菌较少;发酵中期乳酸抑制其他菌类活动，乳酸菌则最多;发酵后期因乳酸积累，pH值下降，乳酸菌会减少。③泡菜制作过程中亚硝酸盐的变化：发酵初期因硝酸盐还原菌的作用，亚硝酸盐会增加;发酵中期由于硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解，亚硝酸盐会下降;发酵后期，因硝酸盐还原菌被完全抑制，亚硝酸盐会下降至相对稳定的状态。

活动预期效果与呈现方式

各组撰写活动报告和研究小论文。科技特长学生个案展示，设立论坛，进行小论文演讲。

举办“我眼中的细菌”绘图比赛、电子显微镜摄影比赛。

举办“我手中的细菌”细菌模型制作比赛，创意活动设计大赛，宣传网页、宣传小手册制作比赛。

举办“我心中的科学研究故事”征文比赛。

举办创新作品、优秀学习单、优秀文章、优秀设计、优秀图画、成果汇报的科学评议会。

制作“神奇的微生物”宣传展板、海报、宣传单，走进社区进行宣传。

精选适合进入课堂教学的方案，为“课外活动课程化”作科研准备，带动更多教师投身科技教育活动，并提高教师的科技素养，提高教学水平与设计活动方案的水平。

活动评价

注重过程，兼顾结果：通过主题网站形式，真实记录下学生自主探究活动的整个过程，及时发现问题，及时反馈与改正。

充分发挥评价的改进和激励功能：尊重和爱护学生的个体差异，通过评价，发现和肯定学生所蕴藏的潜能，树立学生信心，激发其积极性。

多维度、多角度评价通过自评、互评、师评、网络评等方式，从情感态度、过程方法、知识与技能等多个维度，对学生进行全面、客观评价。

该项目获得第33届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科技教育方案类一等奖。

专家评语

该方案紧扣微生物这一科学探索主题，充分体现了“三自”原则，教育目标基本明确，传播的相关科学知识、方法、技能和思想来源基本可靠，符合科技教育活动的基本规律。方案从身边日常生活问题出发，就地取材，有利于科学探索活动的开展。方案所述科学探索活动还需进一步深入。