逍遥右脑 2014-05-18 10:37
《探究酵母菌细胞呼吸的方式》实验，是高中生物学（必修1）中第五章第三节《ATP的主要来源──细胞呼吸》中的一个探究性实验。从实验在教材中出现的位置看，处在细胞呼吸概念与有氧呼吸和无氧呼吸之间；从实验在教材中出现的意义来看，旨在通过酵母菌细胞呼吸方式的探究，使学生认识细胞呼吸的两种类型。同时，对有氧呼吸和无氧呼吸的条件和生成物有初步了解，为后面知识的学习奠定基础。另外，此实验也是培养科学态度，学习科学方法以及建立科学价值观的过程。笔者按照教材的设计思路展开教学时，遇到一些问题，并尝试着将实验教学与家庭生活有机结合起来，对实验做了一些改进，取得了满意的效果。
1．教材实验分析
教材中实验设计，以葡萄糖溶液为培养基，采用化学实验方法进行探究，用石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液、重铬酸钾溶液分别对CO2和酒精进行检测。遇到的问题有：
⑴提出问题的导向与探究目的的吻合程度较低。实验的目的是探究酵母菌细胞的呼吸方式，而从“参考案例”、“关注问题”、“参考资料”等环节来看，却特别强调对生成物的探究，如生成什么物质、量的多少如何等等。
⑵实验设计从材料、用具到实验装置、试剂的选择等，“专业性”太强，纯实验化；操作过程复杂，不易激发探究动机，保持探究兴趣。
⑶产物检测麻烦，还要用到腐蚀性极强的浓硫酸，而且只检测到酒精和CO2，没有检测到水。
⑷实验需要在实验室中采用引导探究式教学，但由于实验时间、条件所限，很难在一堂课中完成。
2．实验改进
基于以上问题，经过反复尝试和研究，对实验做了以下两方面的改进。
2．1．问题提出：
⑴ 小组内谈谈酵母菌在日常生活和工农业生产方面有哪些用途。
⑵尝试分析酵母菌细胞的呼吸方式 ，提出要探究的问题。
参考案例 有同学说酵母菌用来酿酒，发酵罐是密封的，所以酵母菌细胞呼吸在无氧条件下进行；另一个同学说用酵母菌发面时，上面只盖一层布，所以酵母菌细胞呼吸在有氧条件下进行；酵母菌还能用来做醪糟…
2．2．设计实验：通过小组讨论，确定实验材料、用具和方法步骤。并特别关注下列问题：⑴．怎样控制有氧和无氧条件？
⑵．怎样确定酵母菌在某种条件下进行了细胞呼吸？
参考案例一
1． 酵母菌培养基的制备 蒸熟的新鲜无菌湿润糯米200克，取2克安琪活性干酵母溶于适量温水中，与米料搅拌均匀后分成两等份，加入两个灭菌的医用葡萄糖瓶（或相同的饮料瓶）中，编号为A、B，密封瓶口。用注射器抽取A瓶中的空气后，立即用胶布封住针眼，B瓶可定时换气。然后将玻璃瓶放入电饭煲（30－35℃温水）中，保持20小时左右后取出。
2．酵母菌细胞呼吸方式的检测 观察瓶内物质状态变化；用注射器抽取瓶内气体，分别通入澄清石灰水中，观察石灰水变化；打开瓶盖闻气味。只要瓶内物质有变化，说明酵母菌细胞进行呼吸作用。如A瓶气体使石灰水变浑浊且有酒味，说明酵母菌细胞无氧条件下呼吸并产生酒精和CO2；B瓶气体使石灰水变浑浊，产生无色液体，无味，（老师点拨）说明酵母菌细胞有氧条件下呼吸并生成CO2和水。。
参考案例二
1． 酵母菌培养基的制备 取250g面粉，用30℃左右的适量温水溶解1．5克安琪干酵母，揉成光滑的面团，分成两等分。取两个洁净的食品袋，放入面团，排净一个袋内空气，扎紧袋口；另一个袋保持通气，使面团尽量摊薄。将两个食品袋同时放入30-35℃的环境中保持一个小时。
2．酵母菌细胞呼吸方式的检测 观察袋内物质变化，打开袋子闻气味；密封袋内鼓气，面团变大，出现蜂窝状空隙，抽取袋内气体通入石灰水中，石灰水变浑浊；扒开面团，有明显的酒精味。说明酵母菌在无氧条件下进行呼吸作用并产生CO2和酒精。另一个袋内除了面团变大、出现蜂窝状空隙外，面团明显较密封袋内的柔软，说明酵母菌在有氧条件下进行了呼吸作用并产生气体和液体（老师引导分析气体和液体为CO2和水）。
3．改进后的优点
3．1学习生活化 从探究素材的选择到材料用具，从实验设计到操作，都与日常生活息息相关，使整个探究过程切融入生活。
3．2可行性强 实验材料、用具容易获得，设备简单，操作过程简单易行，无需用化学试剂来检验或者需要试剂量少，成本低，也避免浓硫酸使用过程出现安全问题，实验效果直观，同时调动视觉、味觉、嗅觉等多种感官参与学习，结果可靠。无论是条件优越的学校，还是条件差的乡村学校，均可做到。
3．3容易激发学生学习兴趣 酿酒、发面、做醪糟都是学生在日常生活中非常熟悉的，以此为话题展开探究，容易激发学生学习兴趣，产生求知动机。
3．4探究目标明确，思路清晰 在完成“探究酵母菌细胞呼吸的方式”这一主要目标的基础上，对两种呼吸方式的条件、产物也同时掌握，轻松完成学习目标。
4．实验中应注意的问题
4．1本实验是将引导探究式实验改进为自主探究式实验 教师提前利用辅导课组织学生讨论，提出要探究的问题后，学生自行安排时间完成。
4．2 实验中有氧和无氧条件的控制 如果以米料为培养基，可以选择同类型同材质的大小不同的瓶子，如无氧条件用200ml,有氧条件用1000ml；同时，将无氧组瓶子左右快速摇动，将米料拍打成致密的团块制造局部缺氧环境，有氧组保持疏松，中间留一小洞，或者将瓶子水平放置，米料摊开。
4．3 有氧呼吸中CO2的检测 以糯米为培养基时，每次换气之前用注射器抽取气体通入密封的澄清石灰水中，观察变化，并在实验结束时与无氧条件下的结果进行对照，比较不同条件下产生CO2的多少。