课题2　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教学设计(第二课时)

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

教学设计

1、

教材分析

“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”是人教版高中生物（选修1）专题2“微生物的培养与应用”的第二个课题，学生已学习了有关培养基和无菌技术的基本知识，在掌握使用平板划线法和稀释涂布法、分离和纯化微生物的实验操作的基础上，研究培养基对微生物的选择作用，并测定其数量。其中既有关于特定菌株的选择策略等知识性内容，又有土壤溶液的稀释、菌落数量统计等操作性内容，难度较大、探究性较强，是培养学生设计实验、动手操作等科学探究能力，提高生物科学素养的好素材。

本课题教学实施中的关键在于两点：①

教师要处理好知识性内容与操作性内容的关系，要让学生理解特定菌株的选择策略，并学习有关的实验方法和操作程序;②

处理好课常与课后的关系。本课题的实验操作时间不长，但是操作前要制备培养基、对培养基和其他操作用具进行灭菌，操作后的培养时间和对微生物进行观察则需要较长时间，因此需要教师精心设计教学程序，统筹安排教学时间。

2 、教学目标

2.1 知识目标

简述稀释涂布平板法分离微生物和进行微生物计数的实验原理;说出选择性培养基和鉴别性培养基的用途;归纳分离纯化微生物的原理和方法。

2.2 能力目标

学会制备土壤样本稀释液，学会用稀释涂布法将菌样液接种到固体培养基平板;学会用稀释涂布平板法进行微生物数量测定的方法。

2.3 情感、态度与价值观目标

体验科学知识的形成过程，加深对科学本质的理解;体会在实验活动中合作学习的有效性，养成严谨的科学态度。

3、

教学过程

1、教师让学生阅读课本P21，讲解实例：DNA多聚酶链式反应是一种在体外将少量DNA大量复制的技术，此项技术要求使用耐高温（93℃）的DNA聚合酶，因为热泉温度70～80℃，淘汰了绝大多数微生物只有Taq细菌被筛选出来。引导学生得到启示根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找（即自然界筛选）。 2、实验室中微生物的筛选原理实验室筛选：人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、pH等），同时抑制或阻止其他微生物生长。 3、选择培养基：在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。目的是从众多微生物中分离所需要的微生物。

4、培养基选择分解尿素的微生物的原理：培养基的氮源为尿素，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，以尿素作为氮源。缺乏脲酶的微生物由于不能分解尿素，缺乏氮源而不能生长发育繁殖，而受到抑制，所以用此培养基就能够选择出分解尿素的微生物。

4.1 导入新课

教师讲解：尿素是动物体内蛋白质代谢终产物，也是农业生产中常用的化肥，但农作物并不能直接吸收利用尿素，而有些土壤微生物能产生并分泌脲酶。通过分解土壤中的尿素为自身和植物生长提供氮元素，由此引出课题：在特定的土壤中可以分解尿素的微生物的数量是多少？如何从土壤中的众多微生物中分离出能分解尿素的微生物？

4.2 学生分组操作

为节约教学时间，教师可在课前将前期备好的牛肉膏蛋白胨固体培养基和尿素固体培养基，用电磁炉加热融化后，于课前置于80 ℃的水浴中进行保温，保持融化状态，以便学生及时取用。

倒平板：将融化的两种培养基分发给每个实验小组，指导其按规范倒平板，将两种融化的固体培养基倒入已灭菌的培养皿中，每个100 mL锥形瓶中盛有的25 mL培养基，可倒两个平板，每个实验组可制得两种平板共四个。制作完成后，分别编号，置于实验台上等待其冷却凝固。

接种菌液，分离尿素分解菌：教师指导学生用微量移液器，各取0.1 mL104、105土壤稀释液，分别加入到装有牛肉膏蛋白胨培养基和尿素固体培养基的培养皿中，使用涂布器，在酒精灯火焰附近打开培养皿，将加入的菌液均匀涂布于整个培养基，盖上培养皿后，倒置于37℃恒温培养箱中培养。

观察对比培养结果并计算：2 d后观察比较牛肉膏蛋白胨培养基和尿素固体培养基中菌落的形态并计数。可以明显地发现，牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落形态多样，数目较多，而且随稀释倍数的增加，菌落的数目减少。而尿素培养基上的菌落形态比较单一，数目也明显少于对应稀释倍数的牛肉膏蛋白胨培养基上菌落。学生根据计数结果，计算出土壤中分解尿素的微生物的数量。例如学生计数在105稀释倍数的培养基上出现的菌落为50个，则每克土壤中尿素分解菌数量为50×5×105×10=2.5×108个/g。

4.3 小组讨论，促进学生对微生物选择性培养的理解

学生完成分组操作后，教师可设计问题，引导学生巩固有关微生物培养的原理和方法，加深其对微生物选择性培养的理解。具体问题及设计意图如下：

（1）

牛肉膏蛋白胨培养基中，提供碳源和氮源的物质分别是什么？

（2）

尿素固体培养基中，提供碳源和氮源的物质分别是什么？

（3）

你所在的实验小组的培养结果如何？按生长菌落的多少，将4只培养皿排序，从多到少的顺序是什么？为何会出现菌落数量的差异？

（4）

你所在的实验小组，实现了对土壤中分解尿素的微生物的选择性培养吗？为什么？

以上问题串从复习上一课题介绍的微生物培养过程中的碳源、氮源入手，让学生体会不同微生物在生长过程中利用的碳源和氮源是不同的，从而引导其深刻理解微生物的选择性培养的思路，进一步掌握特定微生物的选择和分离的方法。

借此问题，教师引导学生认识到，尿素分解菌可将尿素分解为氨，这时培养基中的氮源的种类就发生了变化，由原来的尿素是惟一氮源变成了除尿素外还存在其他的氮源。因此，可在这样的培养基上生长的细菌，有些是可以分解尿素的，有些则是以氨为氮源的杂菌。而要想选择出其中分解尿素的微生物，可在配制尿素固体培养基时加入酚红起到鉴别作用，然后用灭菌后的接种环，挑取菌落周围出现红色区域的微生物进行接种培养。

4.4 总结归纳

在总结归纳阶段，教师可设计一系列问题，引导学生回顾微生物分离纯化的方法和实验设计的思路，具体问题如下：

（1）分离纯化微生物的方法有哪些？（平板划线法、稀释涂布法、选择培养基分离、鉴别性培养基鉴别后挑取接种）。

（2）本实验中，为何要设计使用牛肉膏蛋白胨培养基培养土壤微生物的步骤？（设置对照，通过比较实验组和对照组培养基上菌落的数量和形态，证明尿素固体培养基的选择效果）。

（3）要想提高土壤中尿素分解微生物计数的准确性，应该怎么做？（设置重复，取均

值，减少实验误差）

（4）

请归纳微生物计数的方法。（稀释涂布法、血球计数板、）

以上教学过程充分挖掘了该课题的教学价值，使课程标准中“微生物的分离与培养、微生物计数、选择性培养基的选择作用”等具体要求得到有效落实，同时，该教学过程较好地处理了知识性内容与操作性内容及课堂与课后的关系，可起到节约时间，提高教学效率的效果。 在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂。培养某种细菌后，如果PH升高，指示剂将变红，说明该细菌能够分解尿素。