课题2　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数优秀教学设计

“分解尿素的细菌的分离与计数”教学设计

1 设计思想

感觉认知

活动一：

2 教学目标

2.1 通过选择培养基筛选分解尿素的细菌实验，培养学生科学思维、科学探究能力。

2.2 通过测定土壤样品中微生物的数量，培养学生严谨的逻辑思维能力。

3 教学过程

3.1 感觉认知——新课的导入

教师的组织与引导：教师讲述，科学家从耐热细菌Taq中分离得到耐高温的Taq-DNA聚合酶，它可以耐受93℃的高温而不失活，被科学家发现并用于基因工程。我们如何才能从自然界中获得耐热细菌，并将它分理处来呢？请同学们说说自己的思路。

学生活动：学习小组交流并发言。

设计意图：DNA多聚酶链式反应，是现代生物技术中的重要内容，耐高温的Taq-DNA聚合酶是该技术的基础条件，它的发现过程属于生物学史的内容，以小资料为载体导入新课，可以帮助学生形成完整的生物学概念。

3.2 加工形成——新课讲授

3.2.1 分解尿素细菌的分离

教师的组织与引导：土壤中分解尿素的细菌，可以合成脲酶，将尿素分解成氨，供植物吸收，从混杂的土壤微生物中分离分解尿素的细菌，请同学们说说自己的思路。

配置以尿素为唯一氮源的培养基，能分解尿素的细菌能够生长繁殖，不能分解尿素的细菌，因缺少氮源而无法生长繁殖，从而引出选择培养基的概念。

提出问题：请同学们根据以下材料用具，写出分离分解尿素的细菌的实验步骤。材料用学习方式

图1 学习过程与学习方式的整合

发现学习

合作、探究

独立思考

反思、建构

合作、探究

耐热细菌的筛选

活动二：

分解尿素细菌的分离

活动三：

统计细菌的数目

活动四：

对比选择和鉴别培养基

活动五：

探究水中细菌的数目

加工形成

加工形成

联系整合

巩固运用

学习过程

1

具：农田土壤、牛肉膏蛋白胨固体培养基、以尿素为唯一氮源的固体培养基、蒸馏水、涂布器、接种环、锥形瓶、试管、酒精灯、恒温培养箱等。

学生活动：根据耐热细菌筛选的思路，小组交流，分析分解尿素细菌的筛选思路，并在班级范围内发言。通过独立思考，写出分解尿素细菌分离试验的实验步骤，课后在老师的指导下，在实验室内完成相关的实验操作。

①取10g土壤，进行梯度稀释，如图2-7所示。

②取选择培养基三套，分别涂布10、10、10倍稀释液0.1mL，每套涂布三个平板。

③将平板倒置放入恒温培养箱中，37℃培养24小时。

④观察培养基上菌落的形状、大小和颜色。

设计意图：分解尿素细菌的分离实验，是本专题的核心内容之一，要求学生独立思考写出实验步骤，并自己动手在实验室内完成实验操作，增强学生分工与合作意识，培养学生的科学思维能力和实验探究能力。

3.2.2 分离实验的反思

教师的组织与引导：提出问题：在生物学的实验中，往往需要设计对照实验，以排除无关变量对实验结果的干扰。判断培养基是否遭到杂菌污染，应如何设计对照试验？判断选择培养基是否具有选择作用，应如何设计对照试验？

通过选择培养基，筛选出来的菌落一定是分解尿素的细菌吗？为什么？如何作出进一步的鉴定？选择培养基上生长出的菌落，大多数分解尿素的细菌，同时这些细菌会产生含氮的代谢产物，导致其他细菌的生长。由于尿素分解后会形成氨，导致菌落周围的培养基pH升高，因此可以在培养基中加入酚红作为指示剂，起到鉴别作用。

学生活动：小组讨论，发言，写出对照实验思路。

设计意图：控制实验误差，排除无关变量对实验结果的干扰，是实验设计必需要充分考虑的问题。通过设计对照实验来排除误差，是最常用的方法。此处通过对比两种不同目的，区分易混知识。通过对尿素分解菌的鉴定分析，培养学生严谨的科学思维。

3.2.3 统计菌落数目

教师的组织与引导：菌落通常是由一个细胞繁殖而来的子细胞群体，统计平板上菌落的数目可以推测出样品中活菌的数目，这种方法取名为稀释涂布平板法。

第一位同学在10浓度下，涂布了一个平板，统计的菌落数为230。第二位同学在1066456浓度下涂布了三个平板，统计的菌落数分别为21、212和256，该同学以这三个平板上菌落数的平均数163作为统计结果。你认为哪位同学的结果正确？他们的结果需要改进吗？如果需要，如何改进？

在图2-7中，5号试管中取土壤稀释液0.1mL，涂布在平板上，培养后得到菌落数分别为170、180和190，则每克土壤样品中细菌数目是多少？

学生活动：学习小组讨论发言，第一为同学涂布的平板数量只有一个，数据存在偶然现象；第二位同学虽然涂布了三个平板，但是实验数据相差太大，可信度较差。正确的做法应该是，每一浓度样品涂布3个平板，统计菌落数目在30-300之间的平板，取平均值。

分析5只试管的稀释倍数，计算出三个平板菌落数目的平均值，得出计算过程：（1802 [1]

×10）/0.1=1.8×10（个/克）

设计意图：

细菌数目的计数是本专题的重点和难点，在学习过程中，学生的参与十分重要。为此，设计了两个探究活动。第一个探究，需要学习小组讨论，培养合作能力；菌落数目的计数过程，要求学生独立思考，培养学生的科学思维能力。最后还需要学生归纳总结出，用稀释涂布平板法统计菌落数目的注意事项。运用多样化的学习方法，提高学生的学习效率。

3.3 联系整合——归纳总结

教师的组织与引导：对比、总结选择培养基与鉴别培养基的相同点和不同点。

选择培养基

鉴别培养基

定义

举例

区别

联系

69表2 选择培养基与鉴别培养基的比较

选择培养基定义为允许特定种类微生物生长，而抑制其它微生物生长；举例为以尿素为唯一氮源的培养基；鉴别培养基的定义为加入了某种颜色指示剂的固体培养基；它们的区别是目的不同；联系是以尿素为唯一氮源的培养基中，加入酚红作为指示剂的培养基，既是选择培养基又是鉴别培养基。

学生活动：独立思考，设计表格，完成总结与对比。参考老师设计的表格，补充完善。

设计意图：通过设计表格对比分析选择培养基和鉴别培养基的相同点和不同点，可避免知识点的混淆，对比学习法可加深学生对知识的记忆。对选择培养基进行总结，培养学生的归纳能力。

3.4 巩固运用——创设探究活动

教师的组织与引导：创设情境，探究如何检测自来水中细菌的数目。自来水是进过人工处理后饮用水，细菌的含量相对较少，因此可以直接将自来水样品，涂布在固体培养基上。若菌落数目仍然较少，则可以用滤膜过滤，再将滤膜接种到固体培养基上，统计菌落的数目。

学生活动：利用课余时间，成立学习兴趣小组，在微生物实验室内完成相关实验。

设计意图：组织以探究为特点的主动学习是落实生物学学科核心素养的关键，教师在教学过程中，应该努力创设适合中学生能力水平的探究活动，以培养学生科学探究能力。 4 教学反思

本节课的主要内容包括细菌的分离，和细菌的计数两方面的内容。在实验探究过程中，需要学生小组合作，动手实验；培养学生合作、探究能力，让学生养成严谨的逻辑思维习惯，及时检查实验过程的科学性，修正实验结论。

［1］朱正威，孙万儒，赵占良．普通高中课程标准实验教科书：生物：选修1生物技术实践［M］．北京：人民教育出版社，2007：22．

［2］中华人民共和国教育部．普通高中生物学课程标准：2017年版［M］．北京：人民教育出版社，2018（1）：57．

[2]3