课题3　分解纤维素的微生物的分离第一课时教学设计

教学基本信息

课题

课型

新授课

分解纤维素的微生物分离实验

第2课时

实验结果分析与再探究

年级

高二

授课教师

刘乃萌

指导思想和理论依据

2017年版的《普通高中生物学课程标准》中明确生物课程的基本理念之一是以核心素养为宗旨。即课程应着眼于学生适应未来社会发展和个人生活的需要，从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面发展学生的学科核心素养，充分体现课程的学科特点和育人价值。

考试说明要求考察学生理解能力、应用能力、思辨能力和创新能力四个方面的能力。通过为学生创设新情境，让学生通过实验设计与实践体验科学探究的过程，学习科学探究的方法，最后又利用筛选的微生物创新的解决生活生产的实际问题。

实验探究是落实核心素养的重要途经，不能把本节实验只把它当做一个验证性实验和简单的实验操作，更不能不进行本节实验。因此希望设计一节让既能真正亲历探究的课。这样学生对知识和原理才能理解的更加深刻。这种亲身探究、生生互动的开放式的实验探讨模式和学习方式也更能帮助学生发展思维，提升学生的能力。

设计思路

本节内容前后大概需要两个星期完成，主要包括4个环节：基础知识与筛选实验设计、纤维素分解菌的分离实验操作、实验结果分析与进一步探究，实验操作验证假设。

本节课展示的是第三个环节，主要环节如下：

实验结果分析→提出新问题→做出假设→设计实验（确定研究目的）→设计实验（理清研究思路）→设计实验（细化研究步骤）→预测实验结果

教学背景分析

“分解纤维素的微生物的分离”是人教版选修1专题2中课题3的内容，是在介绍了无菌操作、培养基配制，实践了尿素分解菌分离的基础之上对相关知识和能力的进一步强化，在本模块中起着巩固和提高的作用。本节课内容主要有两大部分，一部分是纤维素与纤维素酶，另一部分是纤维素分解菌的分离，其中纤维素酶的作用、选择培养、刚果红染色法原理及过程是本节课特有的内容，需要学生理解和掌握。本节课题难度较大，探究性也较强，适合设计成学生参与的探究性学习课程。

通过前2节课的学习，学生已对无菌操作、灭菌原理、梯度稀释、划线涂布有了一定了解，对分离目标生物的原则和过程有了初步认识，并对分离目标生物产生了初步兴趣。在此基础上，引导学生尽可能多地自主开展探究及实践，有利于学生加深对知识的理解和运用，提高解决问题的能力。

教学目标

1.

通过对不同取样地稀释涂布结果的原因分析，能利用生物与环境适应的观念解释说明纤维素分解菌分布不均匀的原因

2.通过独立思考结合小组合作尝试设计可行实验方案，使学生体验探究的基本思路和方法，利用生物学术语准确分享与交流，使创造性思维和批判性思维得以提升。

重点：自变量、因变量、无关变量的判断和控制方法分析

难点：对实验流程的评价改进；

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

提出研究问题

[导入]上节课我们提到用什么方法可以使牛仔裤变薄，大家提出可以用纤维素酶进行处理，我们也探讨了分解纤维素的流程，并且完成了相应实验。这节课我们一起分析一下实验结果，并基于实验结果的分析，完成进一步的探究。

[板书]实验分析与探究

[PP展示]稀释涂布平板法分离出纤维素分解菌，部分有透明圈。

[提问1] 我们如何获得了单菌落？

你能判断哪些菌落是纤维素分解菌吗？请说明你判断的依据？

[PP展示]学校银杏树与朝阳公园二月兰土样稀释涂布对比图。

[提问2] 为什么朝阳公园二月兰生长地土壤比校园的银杏树下土壤更易分离出纤维素分解菌？这体现了什么生物学原理？

[PP展示]稀释涂布平板法分离出纤维素分解菌，部分有透明圈

[提问3] 哪个菌株的纤维素酶活性最高？请试着给这几株纤维素分解菌的酶活性排序。

[板书]提出问题

做出假设

[叙述]这只是我们通过透明圈进行的间接推测，如何通过实验给与我们的推测一个有说服力的实证。下面我们一起通过分析和讨论共同设计实验。

回忆、思考、回答

引导学生回忆实验操作，巩固基础知识，落实生物与环境相互依存(环境对生物做出选择、生物对环境适应)生命观念。

基于纤维素分解菌透明圈的分析，实现从纤维素分解菌的初步筛选到进一步筛选。

做出初步假设

观察、分析、回答

假设是实验设计的依据，学生在自己做出假设，并进一步完成实验设计的过程中，体验科学探究的过程。

进行实验设计-明确研究目的

[提问4]所以接下来我们需要进一步研究的思考、回答

研究目的是？

[板书]实验设计

研究目的

[PP展示]同提问

[提问5]本实验研究的自变量？因变量？无思考、回答

关变量？

（支架问题

因变量是酶活性？实验要

体现酶活性，我们通过测量什么？什么会影

响酶活性？还有哪些因素会影响酶促反应

速率？需要具体）

[PP展示]同提问

[提问6]自变量如何处理？（支架问题

思考、回答

如何获得由不同菌株产生的纤维素酶？

纤维素酶在哪？从固体培养基中分离容易

吗？用液体培养基培养后如何分离？纤维根据自己的情况，素是大分子还是小分子？能直接进入细菌随时补充学案

细胞内？细菌如何利用它？纤维素酶是胞

内酶还是胞外酶？需要破碎细胞吗？如何

将纤维素酶与菌体分离开？）

[PP展示]同提问

让学生体验新情景下的自变量、因变量、无关变量判断与分析，为实验思路的整理，打好基础。也让学生体验变量分析与实验设计的关系。

[提问7]因变量如何检测？

（支架问题：酶活性，一般通过什么来体现？说到酶促反应，那纤维素酶需要什么反应底物呢？有哪些材料也可以作为反应材料呢？要想测酶促反应速率我们可以怎么测呢？除了测反应物剩余量，我们还可以测什么？什么可以用来检测葡萄糖呢？我们如何把一个定性实验转化成定量实验，从而帮助我们判断酶活性的高低呢？当我们不能直接测量样品的某种物质含量时，我们怎么才能推算出样品中的物质含量？）

[PP展示]同提问

[提问8]无关变量如何控制？

（支架问题：无关变量只相同就可以吗？如何控制酶的量？分子水平的蛋白质的定量容易实现吗？如果默认每个菌产生的酶量相同，我们是不是可以通过控制菌的密度来达到控制酶量。如何计数得到菌的密度，进一步如何调整呢？）

进行实验设计-理清研究思路

[提问9]基于对前边自变量因变量无关变更的确定以及如何控制的分析，请整理本实验研究的总体思路，概括出几个重要环节，以流程图的形式呈现出来。

[板书]筛选-培养-提酶-反应-比色

思考、回答

思考、回答

思考、书写学案、分享

根据自己的情况，随时补充学案

通过老师引导学生分析自变量因变量无关变量，基本可以设计出整个实验的研究思路，这也让学生切实感受到基于实验目的，分析变量，可以为实验设计搭好台阶，让他们面对新情境下的实验设计，由抓手可抓。

通过小组合作的任务方式，在明确任务及任务规则哈方法后，引导学生探究完善实验设计，既给与学生独立思考的空间，又有生生互动，还有成果的展示。整个过程中也可以很好的完成过程性评价，形成生生互评，师生交互性反馈。

进行实验设计-细化研究步骤

[叙述]任务呈现方式、完成规则。

要求：

可以是文字、图表和流程图，比思路要具体。

规则：

①请先独立思考（2min）

②小组讨论后将结果汇总在大白纸上（5min）

③请小组上台分享（2min）

④认真聆听，对其他组的设计做出评价、问题及改进措施（3min）

[引导]指导学生完成讨论，并完成实验步骤的整理。

[评价]通过提问，引导学生完善实验设计

[提问8]结合你们的实验假设和实验设计，预测相应的实验结果？

[叙述]文献中的纤维素酶高产菌株筛选的方法流程

[PPT展示]文字流程及实验结果图表

思考、讨论、书写、分享、评价

根据自己的情况，随时补充学案

预测实验结果

与真实研究进行对比

根据自己的情况，随时补充学案

板书

教学反思

1.

可以把学生画的内容贴在笔记旁边

2.

可以让学生先粗略的设计实验（主要的实验流程和技术），写在自己的草稿纸上，分享各自的实验设计思路

然后再通过变量分析，以及把口头引导的问题打在大屏幕上进行分析讨论，然后再让学生写出来。

3.

一些通用的思维方法，例如要想研究酶的分解能力（酶活性），就要先把酶分离出来，

就像要研究线粒体的结构和功能，

就需要先把线粒体分离出来一样

4.

可以让学生真正的去测量纤维素酶透明圈的大小，记录下来表格，然后让学生去分析这些数据，得出结论（预测的酶活性高低），老师讲下。

5.

引导学生分析变量是，调菌的密度相同时，不要往生理盐水那引导，就只是让学生说出是无菌水就可以了。