基于stem教育理念的“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验改进

的+ 6价铬还原为+ 3价，呈现灰绿色，反应式为： 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 + 3C2H5OH = 2K2SO4 + 2Cr2（ SO4） 3 + 11比。+ 3CHCOOH。可根据颜色变化检测酒精的 有无。 1.4呼气式酒精检测仪原理酒精检测仪中的催化 剂将气态酒精氧化为水和CO2（或乙醛），释放化学能, 能量转换器可将化学能转化为电流，电流流经电伏特 表时数值越高表示酒精浓度越高[2] %
2材料与方法 2.1实验器具 安琪高活性干酵母、500 mL输液袋、 100 mL 5%的葡萄糖输液袋、60 mL注射器、输液线、呼 气式酒精检测仪、试管、酒精灯、试管夹、BTB、质量分 数为10%的NaOH、标签纸、平底三口烧瓶、气态酒精 传感器、氧传感器、二氧化碳传感器、电脑、苏威尔数字 化实验仪表盘及软件等。 2.2 酵母菌活化液的配置 称取安琪高活性干酵母 10 g,加入100 mL蒸馏水搅拌混匀,30T水浴10 min % 2.3酵母菌培养液的配置 酵母菌活化液与质量分 数为5%的葡萄糖溶液等量混合,注意现配现用％ 2.4 BTB溶液的配置 称取0. 1gBTB粉末，加入 100 mL煮沸的自来水中，观察得到的溶液颜色，若呈 黄色，则用稀氨水调至蓝色,装入棕色玻璃瓶备用[3] %
2.5.2 定量实验方法 利用注射器作为酵母培养 装置。
有氧组：①取2支带刻度的60 mL注射器，编号A （用于定性）、B（用于定量）;②A、B各吸取5 mL酵母 菌培养液，再从便携式氧气瓶（图1d）中吸45 mL O2; ③A注射器通过输液线与装有1 mL BTB的60 mL注 射器相连（图1e）；④B注射器与含10 mL质量分数为 10%的NaOH溶液的60 mL注射器相连（图If）；⑤当 注射器内气体体积发生变化时，终止反应，将A中气体 推入含BTB的注射器中，观察记录颜色变化，将B中 气体全部推入含NaOH的注射器中，反复抽吸CO2，记 录气体减少量，即有氧呼吸过程中CO2的生成量。
（*通信作者）
主要参考文献 [1 :王忠文.渗透作用实验成功的几点经验[J].生物学教学，
1999, 24（5） : 25-26. [2 :陈 维.七种半透膜材料“渗透现象”的实验研究）J].生物学
教学，2006, 31（8） : 73-74. #
生物学教学2020年（第45卷）第5期
每组实验均设置3个重复，其中定量实验设置6个 重复。 2.5.1定性实验方法 分别设置有氧组和无氧组，利 用输液袋作为酵母培养装置。
和开关的输液线与各盛有1 mL BTB溶液的两支试管 相连,待输液袋明显膨胀时（约15 min），打开开关，观 察并记录BTB颜色变化。
检测酒精：用注射器分别取有氧组、无氧组反应 后的酵母菌培养液5 mL，加入两支试管中，用酒精灯 加热至沸腾，酒精检测仪检测蒸汽中酒精含量（图 lc）。
图1改进后的实验装置
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生物学教学2020年（第45卷）第5期
基于STEM教育理念的&探究酵母菌 细胞呼吸的方式（实验改进
李小玲（山东省东营市第二中学东营257000）
摘要本文基于STEM教育理念对“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验进行了改进，从定性实验、定量实验、数字化实验层面创设 了 3套低成本、低消耗、低污染、低难度的实验方案,3套方案均能在一节课完成，真正让本实验落地生根。 关键词 STEM 教育理念 酵母菌 细胞呼吸 实验改进
笔者利用透明塑料瓶作为“渗透现象”实验装置, 材料易得，制作简单，实验现象明显,较好地解决了目 前该实验在中学生物教学中存在的难题，既方便教师 用于课堂演示，也方便学生在家自己动手做实验，可以 激发学生自己动手的兴趣％在此基础上，学生可以很
方便地开展探究不同浓度蔗糖溶液的渗透效率，或者 其他大分子物质的渗透现象，以及不同孔径半透膜的 渗透效率等实验％ （编者注：生物学实验教学中探讨 生理过程，生物材料应当作为首选）
“探究酵母菌细胞呼吸的方式”是人民教育出版 社2019年版生物学必修1《分子与细胞》（以下简称 “新教材”）第5章第3节的一个探究实验，不仅能帮助 学生掌握科学探究实验的一般思路和方法，提高实践 能力,还可以帮助学生达成对生物学大概念求通过本实验帮 助学生理解、解释细胞呼吸在生产生活中的应用% 但
有氧组（图1a）:①取500 mL充满纯0?的软输液 袋1个;②用注射器加入30 mL酵母菌培养液，反应过 程中轻轻摇晃输液袋。
无氧组（图1b）:①取100 mL 5%的葡萄糖软输液 袋1个，用注射器针头排净空气;②加入30 mL酵母菌
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活化液。 检测C02:分别将有氧组、无氧组装置通过带针头
在实际教学中，由于实验装置连接复杂,实验耗时长, 以及实验操作难度较大等原因，开设率并不高。为优 化实验方案，解决上述问题,本文从STEM教育理念出 发,综合运用科学、技术、工程和数学知识相结合的方 法,设计了 3套改进方案,改进后的实验均简单易行, 能在一节课完成%
1实验原理 1.1选材原理酵母菌在。2充足时进行有氧呼吸， 在缺氧条件下进行无氧呼吸,属于兼性厌氧菌％ 1.2 溴麝香草酚蓝（BTB）检测CC»2原理 BTB是一 种酸碱指示剂，变色范围为pH 6. 0 （黄色）~pH 7. 6 （蓝色），pH7.0时呈现绿色[1]o CO：溶于水并与之反 应生成碳酸，溶液呈弱酸性，可引起BTB溶液由蓝变 绿再变黄。即便CO2饱和时，溶液pH为5.6左右，恰 巧在BTB的变色范围内[1]。 1.3 重铬酸钾（K2Cr2O7）检测酒精原理乙醇（酒 精）中羟基具有还原性，在酸性条件下能将KCpO?中
2.5实验设计从定性实验、定量实验和数字化实验 3个层面创设了 3套实验方案,为增加实验的可靠性,
顿的半透膜依然取得了很好的实验效果，这可能跟蔗 糖分子的黏性较大有关％
透析袋的使用方法：在使用前将透析袋剪为 40 mm的长度，用沸水煮10~ 15 min,软化后再用清水 冲洗％然后将透析袋沿侧边线剪开即可使用,展开的 大小为 40 mmx40 mm%