《探究酵母菌細胞呼吸的方式》實驗，是高中生物學(xué)（必修1）中第五章第三節(jié)《ATP的主要來源──細胞呼吸》中的一個探究性實驗。從實驗在教材中出現(xiàn)的位置看，處在細胞呼吸概念與有氧呼吸和無氧呼吸之間；從實驗在教材中出現(xiàn)的意義來看，旨在通過酵母菌細胞呼吸方式的探究，使學(xué)生認識細胞呼吸的兩種類型。同時，對有氧呼吸和無氧呼吸的條件和生成物有初步了解，為后面知識的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。另外，此實驗也是培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，學(xué)習(xí)科學(xué)方法以及建立科學(xué)價值觀的過程。筆者按照教材的設(shè)計思路展開教學(xué)時，遇到一些問題，并嘗試著將實驗教學(xué)與家庭生活有機結(jié)合起來，對實驗做了一些改進，取得了滿意的效果。
1．教材實驗分析
教材中實驗設(shè)計，以葡萄糖溶液為培養(yǎng)基，采用化學(xué)實驗方法進行探究，用石灰水或溴麝香草酚藍水溶液、重鉻酸鉀溶液分別對CO2和酒精進行檢測。遇到的問題有：
⑴提出問題的導(dǎo)向與探究目的的吻合程度較低。實驗的目的是探究酵母菌細胞的呼吸方式，而從“參考案例”、“關(guān)注問題”、“參考資料”等環(huán)節(jié)來看，卻特別強調(diào)對生成物的探究，如生成什么物質(zhì)、量的多少如何等等。
⑵實驗設(shè)計從材料、用具到實驗裝置、試劑的選擇等，“專業(yè)性”太強，純實驗化；操作過程復(fù)雜，不易激發(fā)探究動機，保持探究興趣。
⑶產(chǎn)物檢測麻煩，還要用到腐蝕性極強的濃硫酸，而且只檢測到酒精和CO2，沒有檢測到水。
⑷實驗需要在實驗室中采用引導(dǎo)探究式教學(xué)，但由于實驗時間、條件所限，很難在一堂課中完成。
2．實驗改進
基于以上問題，經(jīng)過反復(fù)嘗試和研究，對實驗做了以下兩方面的改進。
2．1．問題提出：
⑴ 小組內(nèi)談?wù)劷湍妇谌粘Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面有哪些用途。
⑵嘗試分析酵母菌細胞的呼吸方式 ，提出要探究的問題。
參考案例 有同學(xué)說酵母菌用來釀酒，發(fā)酵罐是密封的，所以酵母菌細胞呼吸在無氧條件下進行；另一個同學(xué)說用酵母菌發(fā)面時，上面只蓋一層布，所以酵母菌細胞呼吸在有氧條件下進行；酵母菌還能用來做醪糟…
2．2．設(shè)計實驗：通過小組討論，確定實驗材料、用具和方法步驟。并特別關(guān)注下列問題：⑴．怎樣控制有氧和無氧條件？
⑵．怎樣確定酵母菌在某種條件下進行了細胞呼吸？
參考案例一
1． 酵母菌培養(yǎng)基的制備 蒸熟的新鮮無菌濕潤糯米200克，取2克安琪活性干酵母溶于適量溫水中，與米料攪拌均勻后分成兩等份，加入兩個滅菌的醫(yī)用葡萄糖瓶（或相同的飲料瓶）中，編號為A、B，密封瓶口。用注射器抽取A瓶中的空氣后，立即用膠布封住針眼，B瓶可定時換氣。然后將玻璃瓶放入電飯煲（30－35℃溫水）中，保持20小時左右后取出。
2．酵母菌細胞呼吸方式的檢測 觀察瓶內(nèi)物質(zhì)狀態(tài)變化；用注射器抽取瓶內(nèi)氣體，分別通入澄清石灰水中，觀察石灰水變化；打開瓶蓋聞氣味。只要瓶內(nèi)物質(zhì)有變化，說明酵母菌細胞進行呼吸作用。如A瓶氣體使石灰水變渾濁且有酒味，說明酵母菌細胞無氧條件下呼吸并產(chǎn)生酒精和CO2；B瓶氣體使石灰水變渾濁，產(chǎn)生無色液體，無味，（老師點撥）說明酵母菌細胞有氧條件下呼吸并生成CO2和水。。
參考案例二
1． 酵母菌培養(yǎng)基的制備 取250g面粉，用30℃左右的適量溫水溶解1．5克安琪干酵母，揉成光滑的面團，分成兩等分。取兩個潔凈的食品袋，放入面團，排凈一個袋內(nèi)空氣，扎緊袋口；另一個袋保持通氣，使面團盡量攤薄。將兩個食品袋同時放入30-35℃的環(huán)境中保持一個小時。
2．酵母菌細胞呼吸方式的檢測 觀察袋內(nèi)物質(zhì)變化，打開袋子聞氣味；密封袋內(nèi)鼓氣，面團變大，出現(xiàn)蜂窩狀空隙，抽取袋內(nèi)氣體通入石灰水中，石灰水變渾濁；扒開面團，有明顯的酒精味。說明酵母菌在無氧條件下進行呼吸作用并產(chǎn)生CO2和酒精。另一個袋內(nèi)除了面團變大、出現(xiàn)蜂窩狀空隙外，面團明顯較密封袋內(nèi)的柔軟，說明酵母菌在有氧條件下進行了呼吸作用并產(chǎn)生氣體和液體（老師引導(dǎo)分析氣體和液體為CO2和水）。
3．改進后的優(yōu)點
3．1學(xué)習(xí)生活化 從探究素材的選擇到材料用具，從實驗設(shè)計到操作，都與日常生活息息相關(guān)，使整個探究過程切融入生活。
3．2可行性強 實驗材料、用具容易獲得，設(shè)備簡單，操作過程簡單易行，無需用化學(xué)試劑來檢驗或者需要試劑量少，成本低，也避免濃硫酸使用過程出現(xiàn)安全問題，實驗效果直觀，同時調(diào)動視覺、味覺、嗅覺等多種感官參與學(xué)習(xí)，結(jié)果可靠。無論是條件優(yōu)越的學(xué)校，還是條件差的鄉(xiāng)村學(xué)校，均可做到。
3．3容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣 釀酒、發(fā)面、做醪糟都是學(xué)生在日常生活中非常熟悉的，以此為話題展開探究，容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，產(chǎn)生求知動機。
3．4探究目標明確，思路清晰 在完成“探究酵母菌細胞呼吸的方式”這一主要目標的基礎(chǔ)上，對兩種呼吸方式的條件、產(chǎn)物也同時掌握，輕松完成學(xué)習(xí)目標。
4．實驗中應(yīng)注意的問題
4．1本實驗是將引導(dǎo)探究式實驗改進為自主探究式實驗 教師提前利用輔導(dǎo)課組織學(xué)生討論，提出要探究的問題后，學(xué)生自行安排時間完成。
4．2 實驗中有氧和無氧條件的控制 如果以米料為培養(yǎng)基，可以選擇同類型同材質(zhì)的大小不同的瓶子，如無氧條件用200ml,有氧條件用1000ml；同時，將無氧組瓶子左右快速搖動，將米料拍打成致密的團塊制造局部缺氧環(huán)境，有氧組保持疏松，中間留一小洞，或者將瓶子水平放置，米料攤開。
4．3 有氧呼吸中CO2的檢測 以糯米為培養(yǎng)基時，每次換氣之前用注射器抽取氣體通入密封的澄清石灰水中，觀察變化，并在實驗結(jié)束時與無氧條件下的結(jié)果進行對照，比較不同條件下產(chǎn)生CO2的多少。
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