探究酵母菌种群数量变化(必修)

种群数量的变化第2课时一、教学过程导入新课师：同学们好！上一节课我们主要学习了几种种群增长的方式，分别是什么？生：种群增长方式有两种，一种呈“J”型曲线增长，另一种呈“S”型曲线增长。

师：这两种曲线分别出现在什么样的情况下？生：在理想环境中，也就是当无环境阻力时，并且食物、空间都是充裕的，没有天敌、气候适宜的情况下，呈“J”型曲线增长；当有环境阻力的情况下，呈“S”型曲线增长。

师：自然界中，哪一种曲线更为常见呢？生：“S”型曲线增长。

因为自然界中一般都是存在着各种环境阻力的。

师：上一节课课后，老师给大家留了一个思考题，如果我们在一定的培养液中，来培养酵母菌时，数量会是怎样变化呢？根据你所学的知识能不能作出假设呢？生：我觉得一开始，酵母菌数量相对少的时候，培养液中的食物和空间都是足够的，所以它的数量会快速增加；当数量达到一定程度时，酵母菌就要为食物和空间发生生存斗争，数量不再上升，可能会维持在一个最大值，出现波动。

随着培养液中营养物质的不断消耗，最后，酵母菌的数量会越来越少。

按照这种趋势的发展，在一定培养基中酵母菌生长数量的变化应该是呈“S”型曲线增长。

师：大家觉得他的假设合理吗？（学生点头）师：假设到底正不正确，我们还是得用事实来说话。

最好的事实就是实验结果，那么这一周我们要做一个需连续观察七天的一个实验：观察培养液中酵母菌种群数量的变化。

推进新课师：既然要观察酵母菌种群的数量变化，首先我们必须得学会对酵母菌进行计数。

大家知道，一个教室里有多少人，我们可以直接数出，那你有多少根头发，可以直接数么？生：不能。

师：同样的，酵母菌体积如此之小，数量如此之多。

如果对一支试管中的培养液中的酵母菌逐个计数是非常困难的，我们要采用一种类似之前我们学到的样方法的方法——抽样检测法。

而这种方法所采用的工具——血球计数板。

师：血球计数板类似于载玻片，但是会更厚，也会有更精细。

它的中央有两个计数室，里面有很多个小方格，小方格的面积为2mm×2mm，一般溶液在小方格中能形成的厚度为0.1mm，通过小方格范围内酵母菌数，来估计待测溶液中的数目。

第2节种群数量的变化知识点一构建种群增长模型的方法1.数学模型概念,数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，是为了某种目的用字母、数字及其他数学符号建立起来的方程式以及图表、图像等数学表达式。

2.意义,数学模型是联系实际问题与数学规律的桥梁，具有解释、判断、预测等重要作用。

知识点二种群数量的增长,1.种群的“J”型增长(1)“J”型曲线：自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”型。

(2)“J”型增长的原因：食物充足、没有天敌、气候适宜等，这一理想条件只有在实验室或某物种最初进入一条件非常适宜的环境时才会出现。

(3)“J”型增长的数学模型,模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，种群的数量以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。

增长速率不随种群密度的变化而变化。

,建立模型：,一年后该种群的数量应为：N1＝N0λ,两年后该种群的数量应为：N2＝N1×λ＝N0λ2,t年后该种群的数量应为：N t＝N0λt,N0：该种群的起始数量；t：时间；N t：t年后种群数量；λ：增长的倍数。

注：当时，种群数量上升；当λ＝1时，种群数量不变；当时，种群数量下降。

2.种群增长的“S”型曲线,(1)“S”型曲线出现的原因,自然资源是有限的，当种群密度增大时，使生存斗争加剧，种群的增长速率下降。

(2)实例：高斯的实验。

(3)“S”型曲线：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，呈“S”型。

①K值：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。

a.不同物种在同一环境中K值不同。

b.当环境改变时生物的K值改变。

②K/2值：K值的一半，是种群数量增长最快点。

③增长速率：可以看出种群的增长速率在K/2时最大，K/2之前不断增加，在K/2之后逐渐减小，当达到K值时增长速率为0。

第四章种群和群落实验：探究培养液中酵母细胞种群数量的变化编制：杜娟审核：高二生物备课组[学习目标]1、通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型；2、掌握“探究培养液中酵母细胞种群数量的变化”实验过程及结果分析；3、学会使用血球计数板进行计数。

[重点难点] 对血球计数板的认识和使用[学习过程]一、探究培养液中酵母细胞种群数量的变化（一）探究原理（1）酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧时产生CO2和H2O，无氧时产生CO2和C2H5OH。

（2）用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、PH、温度等因素的影响。

（3）在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。

（二）探究步骤（1）将500mL5％的葡萄糖培养液置于锥形瓶中。

（2）将0.1g活性干酵母接种到含葡萄糖培养液的锥形瓶中。

（3）将锥形瓶放在适宜的条件下培养。

（4）每天定时取样计数酵母菌数量。

（5）计数结果记录表：时间/天 1 2 3 4 5 6 ……数量/个（三）结论与分析根据实验数据，以时间为横坐标，1ml培养液中酵母菌数量对数为纵坐标，可得右图所示曲线。

根据曲线分析：（1）增长曲线的总趋势是先再。

原因是在开始时培养液，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增；随着酵母菌数量的不断增多，使生存条件恶化，酵母菌的死亡率出生率，种群数量下降。

（2）影响酵母菌种群数量的因素可能有。

二、血球计数板的使用1、血球计数板介绍计数板是一块特制的厚的载玻片，玻片上有四个槽构成三个平台，中央平台又由一短槽隔成两半，其上各刻有一小方格网，每个方格网共分九个大格，中央的一大格作为计数用，称为计数室。

计数室刻度有2种（如右图）：一种是25中格×16小格，而另一种为16中格×25小格，它们都是由400个小格组成。

每个大方格边长为1mm，则每个大方格面积为1×1=1mm2。

培养液中酵母菌种群数量变化实验“培养液中酵母菌种群数量的动态变化”的实验教学反思本实验是高中生物新教材(人教版)必修3《稳态与环境》的探究实验，要求学生能够讨论出实验探究方案和制定出实验计划，通过7d的连续培养观察，探究酵母菌种群的数量变化，统计数据，绘制变化曲线，最终能建构数学模型，这对学生的知识基础、实验能力和运用数学解决生物学问题的能力都提出了较高要求。

通过此实验培养学生的探究问题的能力、实验能力和思维能力。

经过实际的实验教学，笔者对本实验的教学需注意的地方做深入探讨。

1 实验准备1.1实验前的知识准备在本实验中涉及到的生物学知识主要包括微生物的生长周期及各时期的生长特点，种群数量增长的两种曲线――J型和S型曲线的增长特点及数学模型的建构，种群数量的测定方法中用到的取样调查法，还用到微生物细胞计数的常用工具――血球计数板的具体用法。

有了这些知识的准备，学生才能很好地理解实验原理，做出实验假设，进行具体的实验操作。

1.2实验操作的准备本实验是微生物的实验，因此掌握微生物的培养过程是一个基本要求，学生必须学会配制培养基，对培养基进行灭菌，接种，最后在适宜条件下对微生物进行无菌培养等实验流程。

在实验过程酵母菌不被污染是完成本探究实验的前提。

2 实验方案的设计有了较好的知识和实验操作的准备后，关键是选择好实验材料和实验用具，设计合理可行的实验步骤。

根据实验要求，需要连续观察7d，同时每天在同一时间，要进行搅拌、取样和计数操作，另外需要有平行实验，计算平均值，从而尽量避免误差。

在教学中，如果要求每个学生都参加这个过程，需要的材料多，时间长，操作的可行性差。

教师可以带领学生共同配制好7组培养基，灭菌，再将学生分为7个小组，在1～7d中，每个小组负责接一次种，再放入相同条件下进行培养。

则7d后得到7组培养不同天数的酵母菌培养液，在第八天，每个小组同时进行取样并计数，则可以在同一时间得到数据，进行统计。

最后学生通过讨论建构出数学模型，使实验过程简单、紧凑，并且有利于培养学生乐于合作的团队精神和合作技能，学会交流和分享探究的信息及成果的能力。

实验：探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验原理：①用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受到培养液的成分、空间、PH、温度等因素的影响；②在理想的环境中，酵母菌增长呈“J”型增长，在有限环境中，酵母菌增长呈“S”型增长。

实验步骤：见《课本》P68“怎样进行酵母菌的计数”。

结果分析：以__________为横坐标，酵母菌的数量为纵坐标，画出酵母菌的_____________________________________。

得出结论：酵母菌在培养液中开始呈__________增长，经过一段时间的增长后，数量趋于稳定，呈___________增长。

【注意事项】①用显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应至计数相邻两边及其顶角的酵母菌②吸取培养液计数前要将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差；③结果的记录要用记录表；酵母菌的培养一定要严格控制无菌条件，这是培养成功的关键。

用液体培养基培养酵母菌便于在显微镜下观察计数。

④每天取样计数的时间要固定。

计数采用抽样检测法计数小方格内的酵母菌数量，再以此作为依据估算出试管中的酵母菌总数。

⑤本实验不需要设置对照实验，因为该实验在时间上形成前后对照，而且实验旨在探究培养液中酵母菌在一定条件下的种群数量，只要分组重复试验，获得平均值即可。

⑥培养后期酵母菌浓度过高,一个小方格内酵母菌过多,可以采取稀释的措施。

实验：探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验原理：①用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受到培养液的成分、空间、PH、温度等因素的影响；②在理想的环境中，酵母菌增长呈“J”型增长，在有限环境中，酵母菌增长呈“S”型增长。

实验步骤：见《课本》P68“怎样进行酵母菌的计数”。

结果分析：以__________为横坐标，酵母菌的数量为纵坐标，画出酵母菌的_____________________________________。

得出结论：酵母菌在培养液中开始呈__________增长，经过一段时间的增长后，数量趋于稳定，呈___________增长。

探究培养液中酵母菌种群数量的变化1、实验原理：1．在含糖的液体培养基（培养液）中酵母菌繁殖很快，迅速形成一个封闭容器内的酵母菌种群，通过细胞计数可以测定封闭容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化。

2．养分、空间、温度和有毒排泄物等是影响种群数量持续增长的限制因素。

3．酵母菌计数方法：抽样检测法。

先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。

多余培养液用滤纸吸去。

稍待片刻，待细菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。

注意：从试管中吸出培养液进行计数之前，要将试管轻轻震荡几次。

仪器介绍：血细胞计数板血细胞计数板的构造血细胞计数板是由一块比普通载玻片厚的特制玻片制成的。

玻片中有四条下凹的槽，构成三个平台。

中间的平台较宽，其中间又被一短横槽隔为两半，每半边上面,刻有一个方格网。

方格网上刻有9个大方格，其中只有中间的一个大方格为计数室其中共有400个小格，供微生物计数用。

这一大方格的长和宽各为1mm,深度为0.1mm,其体积为0.1mm3。

血细胞计数板的使用以计数酵母菌为例(1)样品稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数,以每小方格内含有4-5个酵母细胞为宜,一般稀释10倍即可.(2)将血细胞计数板用擦镜纸擦净,在中央的计数室上加盖专用的厚玻片.(3)将稀释后的酵母菌悬液,用吸管吸取一滴置于盖玻片的边缘,使菌液缓缓渗入,多余的菌液用吸水纸吸取,捎待片刻,使酵母菌全部沉降到血细胞计数室内.(4)计数；五点取样法3.计算公式酵母细胞数/ml=每个小格酵母菌数目×400×104×稀释倍数注释：培养的时间不同取样酵母菌的稀释倍数是不同的。

2．方法步骤：提出问题→作出假设→讨论探究思路→制定计划→实施计划→按计划中确定的工作流程认真操作，做好实验记录→分析结果，得出结论→将记录的数据用曲线图表示出来。

“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中的平行重复在自然条件下发生的现象，由于其偶然性无法进行反复观察。

而在科学实验中，人们可以使研究现象重复出现，通过长期的观察和比较，最终得出可重复的实验结论。

在精密度较高的医药学领域，重复原则被细分为3层含义:重复实验、重复取样和重复测量。

2019版高中生物学选择性必修二探究“培养液中酵母菌种群数量的变化"，教材设置了一个问题“要做重复实验吗？为什么？”：一些老教师和同学认为不需做重复实验。

探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验目的在于:研究酵母菌在实验条件下种群数量的变化规律。

与已知结论的验证实验相比，探究实验的结果未知，重复原则在后者中显得更加必要。

该探究实验的步骤如下:首先将班级分成若干小组(例如A组~G 组),每组学生在相同培养条件下，扩培初始浓度相同的样品(酵母菌)，并通过抽样检测法,统计不同时间点(0d~7d)的样品种群密度(表1),完成实验后，得到相应数据。

以A组为例,在初始时间点(0d)统计酵母菌种群密度为A-0,依次类推，得到一组数据(A-0A-1A-2……A-7)并绘制成酵母菌生长曲线，那么该曲线能够代表多组酵母菌的种群密度变化趋势吗?这明显是不够严谨的，由于操作过程中存在各种人为因素的误差，结果会对实验产生难以避免的偶然性影响，所以仅参考一次独立实验过程所得出的结论缺乏可信度。

而可重复性原则可以减少这一类误差，从而提高实验结论的准确度。

以1d为例，A组~G组均独立完成对酵母菊种群密度的统计,得到一组数据(A-1B-1C-1……G-1),求得平均值作为1d的酵母菌种群密度(均一1)。

相比单次独立实验所得到的数据(A-1)，由多次独立重复实验得出的均值(均-1)更具有代表性和可重复性。

依次统计不同时间点,得到一组平均值(均-0均-1均-2……均-7)，绘制生长曲线。

该曲线体现了可重复性原则，所得结论更科学严谨。

与可重复性原则不同，并不是所有科学实验都需要遵循平行重复原则。

《探究培养液中酵母菌种群数量的变化》教学案例与分析作者：戴桂花来源：《新课程·教师》2013年第12期自从探究性学习方式提出之后，就越来越广泛地被用于教学中。

《普通高中生物课程标准》中倡导探究性学习，力图促进学生学习方式的变革。

中学生物学探究性实验是基于中学生物学实验前提下的，由教师给予学生指导的科学探究活动。

生物探究性实验的一般过程为：（1）确定课题；（2）提出假设；（3）设计实验方案；（4）预期结果；（5）观察和记录；（6）实验分析；（7）得出结论；（8）修改实验方案；（9）重复实验（以上环节不一定每个实验都需要）。

探究性实验一般以小组合作开展，提倡“以问题为中心，自主探索，小组交流，重在发展”，它要求学生既要对所研究的课题开展学习活动，同时又要对实验过程开展学习活动。

下面我就以高中生物必修3（人教版）第4章《探究培养液中酵母菌种群数量的变化》为例来分析探究实验的实施过程。

一、本实验的基础知识酵母菌是一种兼性厌氧微生物，一般用液体培养基（培养液）来培养，可在一个封闭容器中迅速形成一个酵母菌种群。

培养液中的酵母菌种群数量的增长情况与培养液中的成分、空间、PH、温度、代谢废物等因素有关，可以根据培养液中的酵母菌数量和时间为坐标轴做曲线，从而建立一个数学模型。

酵母菌计数方法：抽样检测法。

利用血球计数板在显微镜下直接计数是一种常用的细胞计数法，具体操作是：先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。

多余培养液用滤纸吸去。

稍待片刻，待细菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。

二、材料用具的准备1.实验材料：酵母菌菌种。

2.实验用具：无菌马铃薯培养液或肉汤培养液、无菌水、试管、棉塞、恒温培养箱、显微镜、无菌滴管、无菌移液管、小烧杯或小试管、血球计数板（2mm×2mm×0.1mm）、纱布、滤纸、镊子、盖玻片等。

培养液中酵母菌种群数量的变化教学设计一、教学目标1.知识目标（1）了解检测酵母菌种群数量的方法；（2）尝试建立酵母菌种群数量增长的数学模型。

2.能力目标掌握使用血球计数板测定酵母菌数量的方法。

3.情感目标积极参与实验探究。

二、教学设计思路“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”是人教版《必修3 稳态与环境》第四章第2节的内容。

本节既是一个显微观察实验，也是一个探究实验，实验过程涉及微生物培养法、抽样检测法、显微观察法以及模型构建法等技能方面的训练，是一个综合性较强、难度较大，但对学生生物科学素养具有多方面培养价值的实验。

教师在进行教学的时候，既要注重理论知识的培养，又要注重实验技能的指导。

三、教学策略学情分析：在学习本实验之前，学生已经具备了一定的实验能力，但仍有四个问题值得注意：（1）具备一定的实验操作技巧，但对血球计数板的使用不了解；（2）对实验观察有一定的了解，但持续观察对学生具有一定的挑战性；（3）具备一定的数学基础，但数学模型建构的能力有待提高。

教师情况分析：由于教师是初登讲台的新老师，没有多少经验，在教学过程中可能出现一些突发状况。

基于学情分析与教师情况分析，本节课采取的教学策略主要有两个：一是利用多媒体技术，帮助学生了解并熟悉血球计数板的使用；二是通过教师的演示及师生的有效互动，帮助学生学会利用血球计数板检测酵母菌种群数量的动态变化。

四、教学重难点1.若浓度过高会造成观察到的小方格内酵母菌数目太多。

用血球计数板计数时，小方格内适宜的细胞数为3～5个。

数目太多很难清点，往往导致结果不准确，此时要对培养液作适当稀释，计算出原浓度溶液中细胞的数目。

学生知道要稀释，但不知道稀释多少倍、如何稀释。

指导学生先大概数出酵母菌数目，据此确定稀释倍数。

例如小方格中大约有35个细胞，就进行l 0倍的稀释：用移液管取1 m L原液到试管中，加入9 m L的无菌水。

最后进行相关计算时，要用计数的细胞数乘以稀释倍数得到原液中相应的细胞数。

探究培养液中酵母菌种群数量的变化1. 酵母菌种群数量的变化是指在培养液中酵母菌数量随时间的变化情况。

酵母菌是一种单细胞真菌，可以通过无性繁殖产生大量的子孙。

在适宜的培养条件下，酵母菌的数量会迅速增加，直到达到一个平衡点。

2. 酵母菌是以营养物质为基础，通过进行代谢活动来生存和繁殖的。

在培养液中，酵母菌首先会利用培养液中的可溶性有机物如糖类来进行呼吸作用，产生能量和二氧化碳。

这个过程被称为酵母菌的生长阶段，菌落数量会迅速增加。

3. 随着酵母菌数量的增加，培养液中的营养物质会逐渐被消耗殆尽。

当营养物质供应不足时，酵母菌会进入一个相对稳定的状态，进入代谢减慢阶段。

这个过程被称为酵母菌的平衡阶段，菌落数量会停止增加，维持在一个相对恒定的水平。

4. 在酵母菌的平衡阶段中，菌落数量的变化取决于两个主要因素：死亡率和出生率。

死亡率是指酵母菌死亡的速率，可能由于竞争资源、环境压力或外界干扰引起。

出生率是指新酵母菌子代的产生速率，可以通过无性繁殖或有性繁殖来实现。

5. 如果酵母菌的死亡率大于出生率，那么酵母菌数量就会减少，进入菌落数量下降的阶段。

相反，如果酵母菌的出生率大于死亡率，那么酵母菌数量就会增加，进入菌落数量增加的阶段。

6. 此外，酵母菌的数量变化还会受到培养液中其他环境因素的影响，如温度、pH值、氧气浓度等。

这些因素会直接或间接地影响酵母菌的生长速率和代谢活动，从而影响菌落数量的变化趋势。

7. 研究培养液中酵母菌种群数量的变化可以通过实验方法进行。

一种常用的方法是在培养液中加入一定浓度的酵母菌，并在一段时间内定期取样，使用细胞计数法或培养基平板计数法来测定菌落数量。

通过分析这些数据，可以得出酵母菌种群数量随时间变化的曲线图，从而了解酵母菌的生长规律和影响因素。

8. 总结起来，培养液中酵母菌种群数量的变化是一个动态的过程，受到酵母菌的生长和代谢活动、死亡率和出生率、环境因素等多个因素的综合影响。

研究这个过程可以帮助我们了解酵母菌的生物学特性和生态学行为，对于工业发酵、食品加工和生物医学研究等领域具有重要意义。