‘探究抗生素对细菌的选择作用”实验创新
中图分类号：G633.91文献标识码：B
“探究抗生素对细菌的选择作用”实验是人教版普通高中教科书《生物学·必修2·遗传与进化》（以下简称\教材\第6章第3节“探究·实践\栏目中的内容。《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》中与本节内容相关的具体内容要求是“探讨细菌耐药性的出现与抗生素滥用的关系，说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境\]。在实际教学中绝大多数学校因菌株昂贵、耗时长、效果不明显等问题，较少甚至从不开展本实验。通过多次实验摸索，笔者对本实验在实验菌株、实验方法、实验方案、课堂节奏等方面进行改进。改进后的实验中，实验耗材减少、实验效果明显、实验进程缩短，能够有效培养学生的科学思维和批判性思维。
1实验菌株的选取
教材中选择的实验菌株是大肠杆菌或金黄色葡萄球菌，这些菌株价格昂贵，不易保存，也存在安全隐患。基于以上考虑，在摸索实验条件、熟悉微生物培养及观察抑菌圈的实验过程中，教师可以采集鼻腔中的微生物开展实验，鼻腔中的微生物具有易获取、减少实验成本提高实验安全性的优点。教师利用人体存在的微生物作为实验对象，更有助于学生理解抗生素滥用对人体的危害。但笔者在实验过程中发现人体鼻腔中的微生物数量少、浓度小，需要扩大培养，存在偶然性等缺点。基于以上情况，笔者认为鼻腔中的微生物仅适合在预实验阶段使用，在正式实验中，如果学生在微生物培养方面的知识及技能储备不足，可以考虑使用大肠杆菌作为实验菌株。
2实验方法选择
2.1培养基中加入TTC
按照教材中描述的流程进行实验后，笔者发现抑菌圈的颜色对比不明显（见图1）。为了使得抑菌圈效果更直观明显，笔者在培养基中加入1%氯化三苯基四氮唑（TTC）溶液，使得培养大肠杆菌的培养基呈现红色（见图2）。放置药敏片后，平板上出现透明抑菌圈，抑菌圈和周围的红色对比较明显（见图3）。
2.2自制抗生素溶液、平板打孔
实验过程中，笔者发现药敏片价格昂贵，然而预实验阶段，需要大量药敏片。为降低实验成本，笔者选择从药店购买头孢、阿莫西林等胶囊代替药敏片并自制抗生素溶液。
实验时笔者用记号笔将平板划分为四个区域，将大肠杆菌菌液涂布在平板中。将滤纸片蘸取无菌水，迅速取出放入1号区域；将滤纸片蘸取抗生素，迅速取出放入平板的2、3、4号区域。然而，在实验过程中，滤纸上残留的液体及操作失误均会导致抑菌圈带拉角（见图4）。经过改进，笔者将滤纸片蘸取抗生素溶液后烘干，能够有效减少拉角现象，但同时滤纸片容易折叠，也会出现实验误差。
基于以上情况，笔者初步改进实验，将牛津杯置于平板上，再用移液器在牛津杯中滴入抗生素（见图5），但牛津杯的存在也增加了实验难度。
为此，笔者进一步改进实验，采取打孔法。将平板4个区域用移液器枪头打孔，并将抗生素滴人孔中，然而这一举措会导致抗生素没有载体吸附，在平板底部渗漏，进而使抑菌圈不规则（见图6。笔者再次对实验进行改进，将蘸取抗生素液体的滤纸片放入孔中，既可以解决抑菌圈拉角现象，也能解决滤纸片不好放置的问题（见图7）。
3改进实验方案，调整课堂节奏
3.1改进实验方案
学生根据预习及预实验，结合教师提供的实验材料及试剂，制订结果并展示实验方案。以下是学生的设计方案及实验结果（见图8、图9）。
3.2调整课堂节奏
教师挑选对实验感兴趣的学生组成研究性学习小组，在课前完成三代抑菌圈实验，并在课堂上展示实验结果。随后，全体学生在课堂上参与实验方案的设计、熟悉接种操作的具体步骤，教师对这些操作方法进行必要的指导。鉴于每一代抑菌圈实验需要小时的培养周期，而课堂时长有限，因此教师组织全体学生观察了学习小组课前已完成的三代抑菌圈实验结果。学生测量每一代抑菌圈的大小（见图10），并深入分析了导致抑菌圈大小变化的原因。基于这些观察和分析，学生构建了本节课的核心概念：适应是自然选择的结果。课后，学生继续对课堂上培养的实验样本进行培养观察，以进一步加深对相关概念的理解。
4拓展研究，增加真菌组
教师提出问题：一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，其对真菌是否有效？学生思考并设计开展实验，发现在培养酵母菌的平板上放置头孢等抗生素也能产生抑菌圈，说明头孢对酵母菌等真菌也具有抑制作用。学生通过思考和实验，培养自身的批判性思维。
5总结与反思
本文聚焦实验“探究抗生素对细菌的选择作用”的改进方案，在实验材料、方法等方面进行创新，显著降低了实验难度和成本消耗，提高了实验效果。笔者利用多种材料，引导学生设计实验方案并进行探究，巧妙调整课堂节奏，使进行实验操作和观察结果在一节课内完成。由于学生还未学习微生物培养等知识，在实验过程中，部分学生的动手能力较弱，个别实验的操作不规范，这一现象提示教师在今后的教学中要加强对学生动手能力的培养。
[1中华人民共和国教育部