优化“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验综述

（南宁市第二中学，广西 南宁 530022）

一、实验背景

本实验是人教版高中生物必修3《稳态与环境》第4章第2节中的探究实验，要求学生在掌握实验操作技能，尝试构建数学模型，初步掌握探究生物学问题的能力，包括确定变量、做出假设、设计实验方案、处理和解释数据等。该实验存在实验周期长、计数难度大、实验数据难以绘制成教材中的曲线图，以及对教师熟练掌握整个实验操作过程要求较高，因此，适当改进实验并让学生能够深入体验探究实验的过程，显得格外的必要。

二、实验的改进

（一）实验设计的优化

本实验探究的是自变量是时间，研究随时间变化种群的数量变化，决定了实验周期较长，并在最后的表达和交流中“向全班汇报本小组7 天的数据，算出每一天全班各组数据的平均值”；但除时间因素外，同时存在影响酵母菌种群数量增长的其他因素，增加了实验的开放性，有条件的学校可以在学生掌握了血细胞计数板的使用方法的基础上，让学生自己设计相应的影响因素，既可以锻炼学生的科学素养，同时，更改时间这一自变量也可以节省时间。

（二）酵母菌培养基的优化

教材中建议使用肉汤培养基或无菌马铃薯培养基，但通常教师会选择用葡萄糖溶液进行培养；用葡萄糖进行培养对实验有哪些影响？应该选择怎样的糖浓度呢？在人教版高中《生物·选修1·生物技术实践》附录3 中我们了解到，前者是完全培养基，后者培养基中只有碳源，没有其他无机元素。

（三）试验时间的优化

本实验是“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”，数量变化是动态过程，需连续多天计数，耗时长。这也是该实验在操作过程中最大的问题。有两种改进方法可以提供参考：第一种方法是将学生分成小组，每一小组测定一天的酵母菌种群数量，最后汇集7 天的数据进行分析；第二种方法是实验前7 天每天定时等量地配制酵母菌溶液，到第7天上课时集体计数。两种方法各有优点缺点，教师可以根据学校的实际情况酌情选择。丁海华的研究表明两套方案得到的数据略有差异，曲线图走势一致，证实第二套方案大大提高了实验效率。

（四）观察方法的优化

该实验中需要学生在显微镜直接观察血细胞计数板，在视野范围内找到计数室并统计酵母菌数目，对学生的动手能力要求很高，要在课前对学生进行培训。而在实验过程中，普通的光学显微镜放大倍数小，视野暗，不清晰，严重影响了学生的学习兴趣。考虑不同学校条件的差异，可以从以下两个方面进行优化。第一，可以采用显微数码互动系统对视野进行采集、处理。李沁用显微数码系统代替普通光学显微镜进行《植物细胞有丝分裂的实验》，既提高了实验的成功率，也可以提高学生的接受能力。第二，在实验过程中，可以用手机对图像进行采集，处理。祁大林在进行《植物细胞的吸水和失水》的实验中运用手机的拍摄功能成功拍摄到细胞吸水失水过程，并可拍摄视频，供学生观察，讨论。

（五）观察现象的优化

在实验观察阶段，学生要在相应的群域内统计观察到的酵母菌数量，这里的数量含义应该是活菌数。但是按照教材抽样检测得到的却包含了死亡的菌体。在酵母菌的培养过程中，随着培养基的消耗及代谢产物的积累，会有一定数目的酵母菌死亡，这样会使活菌数和总菌数相差较大。为了确保实验的准确性，可以对酵母细胞进行染色观察。人教版高中《生物·必修1·分子与细胞》中介绍了台盼蓝染液可以鉴定细胞死活，但台盼蓝有毒，接触过多容易致癌，因此可以用亚甲基蓝染液代替台盼蓝染液。染色后酵母菌的计数问题，不同的学者有不同的研究，蔡华成在染色时一定要先把染液和待测酵母培养液按比例混匀。由于染液会导致酵母菌培养液被稀释，因此酵母菌的实际数量应该是实际计数数量乘以最终稀释倍数；而何方红则通过另外制作装片，通过染色区分活菌和死菌，计算出两者的比例。然后根据比例换算出酵母菌总菌数中含有的活菌数目。

（六）实验结果的优化

该实验的实验结果要求学生以时间为横坐标，酵母菌的种群数量为纵坐标绘制种群数量变化曲线，但由于实验中取样的间隔为24h，如果完全按照教材进行实验，对酵母菌取样、计数后绘制曲线，与预期的“S”型曲线相比，曲线走向差别很大。

三、结论

由于本实验有较大开放性，有很多可以选择或优化的细节，比如赵奂改进了酵母菌种群密度的方法，采用分光光度计计算培养的吸光度，计算种群密度，结果更直接，准确。在具体的教学过程中，教师可根据具体情况选择、改进实验方案。