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“纯化大肠杆菌”教学的创新设计

发表时间：2021/5/7 来源：《中小学教育》2021年6月3期作者：晁璐

[导读] 通过真实生活情境导入新课，依托问题探讨帮助学生落实“平板划线法”和“稀释涂布平板法”的重要概念。借助小组展示、小组互评发展学生的科学思维。旨在建构依据课程标准的实验教学框架，落实学科核心素养。

晁璐河南省信阳市光山县第二高级中学 465450
【摘要】通过真实生活情境导入新课，依托问题探讨帮助学生落实“平板划线法”和“稀释涂布平板法”的重要概念。借助小组展示、小组互评发展学生的科学思维。旨在建构依据课程标准的实验教学框架，落实学科核心素养。
【关键词】平板划线法；稀释涂布平板法；科学思维；核心素养
中图分类号：G652.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1001-2982 （2021）6-061-02

        引言
        在课堂教学中组织学生参加模拟实验，引导学生用所学知识分析实验过程，提出实验操作要点，既能提高学生的学习热情，又能在分析探讨过程中提升科学素养。
        1 教学内容分析
        “纯化大肠杆菌”是新版人教版《生物学•选修1•生物技术实践》专题2课题1《微生物的实验室培养》第2课时的内容。本节的主要教学任务是带领学生掌握两种常用的接种方法——平板划线法和稀释涂布平板法，帮助学生理解两种方法是如何达到纯化大肠杆菌的目的的。
        通过展示一个发霉的白馍，引导学生关注微生物的培养，同时引出本节内容——如何进行微生物的分离纯化。通过小组讨论、小组模拟实验展示和小组互评环节培养学生的归纳与概括能力，批判性思维，善于团队合作和勇于创新的精神[1]。在课程最后设计课程实践作业，引导学生了解日常生活中保存食品的方法和微生物培养技术在生活中的应用，促进学生价值观的发展和社会责任意识的形成。
        2 教学目标
        （1）通过展示发霉的白馍，强调微生物培养的条件，渗透生物与环境相适应的观念。
        （2）借助小组合作，尝试提出纯化大肠杆菌操作过程中的操作要点和无菌技术，培养学生的科学思维及团队合作精神。
        （3）培养学生关注现实生活中生物学议题的意识，关注微生物在发酵、水质监测、医疗等方面的应用，认同生命科学发展对社会的积极作用。
        3 教学思路
        4 教学过程
        4.1 提出课题
        播放小视频：过年时，北方家庭都会蒸很多很多热气腾腾的大白馍，象征着蒸蒸日上，吉祥如意。
        教师活动：简述自己对过年蒸馍的情结，天天吃白馍，到了十五十六还吃不完的白馍就会长出许多霉点子（展示发霉的白馍）。
        引出问题：白馍上为什么会长出这么多霉点子？
        学生思考：白馍相当于天然的培养基，为空气中的微生物提供了合适的营养条件，所以白馍上就长出了这样的微生物群。
        教师活动：举例说出微生物与我们的生活息息相关，引出本节课题，如何从微生物群中分离出特定的微生物用于科学研究——纯化大肠杆菌。
        设计意图：通过发霉的白馍让学生了解微生物与我们的生活密不可分，进一步强调微生物培养的条件，力图引导学生形成生物与环境相适应的观念，并引出本节课题。
        4.2 问题讨论
        问题1：纯化大肠杆菌的总体思路？
        问题2：“平板划线法”和“稀释涂布平板法”的操作流程及其操作过程中涉及到的无菌技术？
        4.3 小组展示
        每小组两名学生，一名学生负责解说，一名学生同步操作（教师事先准备好实验器材）。

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        图1
        图2
        第一组：首先借助板书图例（如图1）展示“平板划线法”的实验思路：微生物群单细胞单菌落。然后展示实验操作过程（如图2），一名学生同步解说（例如：已对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行消毒和清洁。将用于微生物培养的器皿、接种工具和培养基等进行灭菌。实验器材：酒精灯、火柴、接种环、菌液、培养基。实验开始:点燃酒精灯；灼烧接种环；冷却；沾取菌液；第一次划线；灼烧接种环；冷却；第二次划线；灼烧接种环；冷却；第三次划线；灼烧接种环；冷却；第四次划线；灼烧接种环；冷却；第五次划线；灼烧接种环；将平板倒置放入恒温箱培养；熄灭酒精灯，整理台面；实验结束。）。
        第二组：首先借助板书图例（如图3）展示“稀释涂布平板法”的实验思路。然后一名学生展示实验操作过程，另一名学生同步解说（例如：已对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行消毒和清洁。将用于微生物培养的器皿、接种工具和培养基等进行灭菌。实验器材：酒精灯、火柴、胶头滴管、菌种稀释液、涂布器、培养基。实验开始:将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中；点燃酒精灯；取少量菌液滴加在培养基表面；将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，并燃尽；冷却；用涂布器将菌液在培养基表面涂布均匀；将平板倒置放入恒温箱培养；熄灭酒精灯，整理台面；实验结束。）。
        梯度稀释
        涂布平板
        图3
        设计意图：通过学生解说，培养学生的归纳概括能力，有助于学生理清实验操作流程。通过学生实际操作，有效体验“纯化大肠杆菌”的操作过程，提高学生的实践操作能力。借助小组合作，培养学生的分析、交流能力[2]。
        4.4 小组互评
        学生对两组学生的展示进行相应的评价，表扬优点或提出缺点并改进。也可就实验过程中的问题进行发问(如：为什么每次划线前后都要灼烧接种环？在做第二次及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？整个操作过程为什么都要在酒精灯火焰旁进行？涂布器为什么不能直接灼烧灭菌？过热的涂布器为什么不能放在酒精中?）
        设计意图：肯定评价更能使学生获得成就感，加强学习激情；否定的评价更能激发学生向好的方向改善自己，有利于学生辩证的看待自己和同伴。教师通过小组展示和互评掌握学生的学习情况和思考过程，更好的了解学情。
        4.5 总结升华
        教师结合真实实验视频，对小组活动进行简单评价，并借助多媒体图例展示实验结果。借助习题，强调实验操作中的注意事项，重申本节重难点。
        教师结合视频情境、图文资料简单介绍微生物研究在食品保鲜、酿造业、医疗卫生等领域的应用，并布置课后作业：在查阅资料的基础上，写一篇科普短文，介绍某种微生物在生产和生活中的应用。
        设计意图：通过教师点评、讲解引导学生从科学思维层面掌握“纯化大肠杆菌”的操作流程及注意事项。借图文提高认知，用视频感受生命。通过简介微生物研究在各个领域的应用，培养学生关注现实生活中的生物学意识，认同微生物研究对于促进社会发展的重要作用。
        5 教学反思
        创设学习情境，利用一个发霉的白馍引出微生物的培养和分离的概念，提高了学生的学习积极性，为下面的实验操作打下了基础。利用小组讨论、小组展示、小组互评等多种活动促进学生对实验操作过程的落实[3]。“平板划线法”和“稀释涂布平板法”是本节的重点和难点，学生讨论实验思路、操作过程中的注意事项和涉及到的无菌技术，再通过“小组展示”和“小组互评”展示学生自主探究的成果，有利于培养学生的科学探究、实践能力，语言表述、归纳能力，以及乐于团队合作和勇于创新的精神。之后教师播放实验视频，点评学生操作过程中的问题，加深学生对实验操作的理解，认识到实验室实验操作的严谨性和规范性。最后教师将课题升华和延伸，引导学生认同生命科学发展的重要现实意义。
        巩固已有知识、练习相关实验技术、学习新的实验方法、提高动手能力是本节教学实践课的基本要素。教师从知识的传授者转变为课堂的导演者，学生也从被动的知识接受者转变为主动的知识建构者、问题研究者，这样的学习过程，教师真正实现了有效教学，学生真正实现了自主探究学习，核心素养得以在学习过程中逐渐养成。
参考文献：
[1] 中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017年版2020年修订[M].北京：人民教育出版社，2020.
[2] 王健.深度学习教育改进丛书：深度学习走向核心素养[M].北京：教育科学出版社，2019.
[3] 余文森.核心素养导向下的课堂教学[M].上海：上海教育出版社，2017:191-205.
（本文系2020年度河南省基础教育教学研究项目《县城高中有效开展校本教研的实践研究》的研究成果，课题编号：JCJYC20251524）