课题3　分解纤维素的微生物的分离教学创新设计

玉燕中学电子文档教案

课题名称：土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

设计者：肖森娇

教材版本

章节名称

授课时间：

授课教师

肖森娇

新人教版

年级科目

高二生物选修1 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

2018年3月24日 第 4 周 星期

授课班级

高二(8，11)班

知识目标

1．利用选择培养基分离细菌，运用相关技术解决生产生活中有关微生物的计数

能力目标

教学目标

1.用涂布平板计数法进行微生物数量测定。

2.设计对照实验 情感目标

1．形成无菌不在的概念，养成讲究卫生的习惯

重点

难点

教具

主要教学法

对土壤的选取和选择培养基的配置

对分解尿素的细菌的计数

多媒体课件

讨论法和讲授法相结合

教学过程

一、引入新课：

上节课我们学习了培养基的配置以及接种技术。下面我们来学习如何进行细菌的分离，获得所需要的目的微生物。

二、新授

介绍课题背景

1.尿素的利用:尿素[CO(NH2)2]——重要的农业氮肥。只能被土壤中细菌分解为NH3才能被植物吸收利用。

脲酶

2.细菌利用尿素的原因：CO(NH2)2 + H2O CO2 +2NH3 课题目标

1.

从土壤中分离出能够分解尿素的细菌

2.统计每克土壤样品中究竟含有多少这样的细菌

过渡：那我们该如何对土壤中分解尿素的细菌进行分离和计数呢？同学们请带着问题来阅读课本P21-26 1、如何分离土壤中分解尿素的微生物？（提示：该以怎样的培养基来培养？）

2、统计菌落的方法有哪些？

3、鉴定某种细菌能分解尿素的方法是？

一、研究思路

（一）筛选菌株

1.实例

类别：【自创】

1

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以PCR技术为例，引导学生探究问题的解决方法。

PCR技术：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的DNA聚合酶。

提出的问题—如何寻找耐高温的DNA聚合酶？ 解决问题的思路—寻找耐高温环境。

原因：高温条件淘汰了绝大多数微生物。

获得启示：寻找目的菌种时要根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。

2.实验室微生物的筛选原理

引导学生根据上面实例归纳实验室微生物的筛选原理：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。

教学意图：学生

阅读、思考、回答。了解选择培养基相关知识。

3.选择培养基 （1）让学生分析本课题使用的培养基成分，回答问题。

KH2PO4 NaHPO4 MgSO4 .7H2O

葡萄糖

尿素

琼脂

将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。

问题1：该培养基的配方中，为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是什么物质？

碳源：葡萄糖、尿素；氮源：尿素。

问题2：此配方能否筛选出产生脲酶的细菌？为什么？

能。只有产生脲酶的细菌才能利用尿素作为氮源而生存。

（2）共同归纳选择培养基概念

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，称做选择培养基。

（3）举例说明选择培养基作用

加入青霉素的培养基：细菌不生长，酵母菌、霉菌等真菌能生长。

不加含碳有机物的无碳培养基：分离自养型微生物。

拓展：几种常见微生物的分离方法

1.4g 2.1g 0.2g 10.0g 1.0g 15.0g

2

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根据要选择培养的菌种的生理代谢特点，加入某种物质或不加入某种物质以达到选择的目的。常见微生物的分离举例如下：

①酵母菌、霉菌等真菌：用含青霉素的培养基分离；

②金黄色葡萄球菌：用含高浓度食盐溶液的培养基分离；

③固氮微生物：用缺乏氮源的培养基分离；

④自养型微生物：用含无机碳源的培养基分离；

⑤厌氧型和兼性厌氧型微生物：用普通培养基在无氧条件下分离。

（二）统计菌落数目

1.显微镜直接计数

引导学生回忆血细胞计数板计数相关知识，讲解显微镜直接计数的原理、做法、优缺点。

（1）原理：利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。

2（2）做法：每一个大方格边长为 1mm ，则每一大方格的面积为1mm，盖上盖玻片后，载玻片与盖玻片之间的高度为0.1mm，所以计数室的容积为0.1mm。

（3）优缺点：

优点：能准确统计微生物的实际数目。

缺点：不能区分死菌和活菌。

2.间接计数（活菌计数法）

引导学生回忆稀释涂布平板法相关知识，讲解稀释涂布平板法计数的原理，以例题讲解计数方法和设置重复组的重要性。

（1）原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。

（2）计数：

【例1】两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。从对应稀释倍数为10的培养基中，得到以下两种统计结果。

1、甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230。

2、乙同学在该浓度下涂布了A、B、C三个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，该同学以这三个平板上菌落数的平均值163作为统计结果。

你认为这两位同学的作法正确吗？如果有问题，错在哪？ 甲：没有重复实验（至少涂布3个平板）。 乙：A组结果误差过大，不应用于计算平均值。 【方法点拨】

稀释涂布平板法计算注意事项

①为了保证结果准确，一般选择菌落数在30——300的平板上进行计数。

②为使结果接近真实值可将同一稀释度加到三个或三个以上的平皿中，经涂布，培养计算出菌落平均数。

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③统计的菌落往往比活菌的实际数目低。

④涂布平板法所选择的稀释度很重要，一般以三个稀释度中的第二个稀释度所出现的平均菌落数在50个左右为最好。

（三）设置对照

1.目的

讲解设置对照目的：排除实验组中非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的可信度。

2.实例分析

让学生分析教材实例，设置对照。

实例：在做分解尿素的细菌的筛选与统计菌落数目的实验时，A同学从对应的10倍稀释的培养基中筛选出大约150个菌落，但是其他同学在同样的稀释度下只选择出大约50个菌落。其他同学认为A同学结果有问题，可能是A同学培养基被杂菌污染，或者培养基混入其他含氮物质，导致其他杂菌生长。

但A同学认为自己选用土壤样品不同导致结果不同，但是A同学没有设计对照，拿不出让同学信服的证据。你能通过设置对照，帮助A同学排除上述两个可能影响因素吗？

方案1：其他同学用与A同学一样的土样进行实验。如果结果与A同学一致，则证明A无误；如果结果不同，则证明A同学存在操作失误或培养基的配制有问题。

方案2：将A同学配制的培养基在不加土样的情况下进行培养，作为空白对照，以证明培养基是否受到污染。

学生活动：学生利用导学案自主完成基础知识部分，自主充分了解了筛选菌株的思路及统计菌落数目的方法

二、实验设计

指出土壤中分解尿素的细菌的分离与记数步骤：1.土壤取样；2.制备培养基； 3.样品稀释、取样涂布；4.微生物的培养、观察并记录结果；5.细菌的计数。 学生对实验操作步骤有一定的了解后，创设情境，引导学生自主思考，学习

情景材料：生物适应一定环境，环境对生物具有选择作用。所以通过配制选择培养基、控制培养条件等均可以选择出目的微生物，如将培养基放在高温环境中培养，只能得到耐高温的微生物。

1.培养基的分类标准有哪些？

2．选择培养基中特殊成分或因素的作用是什么？

知识点一：培养基的分类

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情景材料：土壤有“微生物的天然培养基”之称。同其他生物环境相比，土壤中的微生物，数量大，种类多。在富含有机质的土壤表层，有更多的微生物生长。

1．为什么分离不同的微生物要采用不同的稀释度？

土壤中各类微生物的数量(单位：株/kg)是不同的，如在干旱土壤中的上层样本中好氧及兼性厌氧菌数约为2 185万，放线菌数约为477万，霉菌数约为23.1万。所以要获得不同类型的微生物，需要采用不同的稀释度，同时还应当有针对性地提供选择培养的条件。

2．为什么称土壤是“微生物的天然培养基”？

由于土壤具备了各种微生物生长所需的营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度等条件，是微生物生活的良好环境。对微生物来说，是微生物的“大本营”；对人类来说，是最丰富的“菌种资源库”。

三、操作提示

指导学生阅读教材操作提示部分，明确目的。

(一)无菌操作

1.取土用的小铁铲的盛土样的信封在使用前都需要灭菌。

2.应在火焰旁称取土壤。在火焰附近将称好的土样倒入锥形瓶中，塞好棉塞。

3.在稀释土壤溶液的过程中，每一步都要在火焰旁操作。 (二）做好标记

注明培养基种类、培养日期、平板培养样品的稀释度等。

（三）规划时间 提高效率，在操作时更加有条不紊。

四、结果分析与评价

以三个问题为例，让学生进行结果分析与评价。

（一）培养物中是否有杂菌污染以及选择培养基是否筛选菌落。

对照的培养皿在培养过程中没有菌落生长，说明培养基没有被杂菌污染。牛肉膏培养基的菌落数明显大于选择培养基的数目，说明选择培养基已经筛选出一些菌落。

（二）样品的稀释操作是否成功。

如果得到了2个或2个以上菌落数目在30 ～300平板，说明稀释比较成功，并能够进行菌落的计数。

（三）重复组的结果是否一致。

如果选取的是同一种土样，统计结果应该相近。如果结果相差太远，需要分析产生差异原因。

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五、课题延伸

讲解：本课题对能分解尿素的细菌进行初步筛选。对分离的菌种进一步鉴定，需要借助生物化学方法。

在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的脲酶将尿素分解成了

氨

。氨会使培养基的碱性增强

，PH 升高

。因此，我们可以通过检测培养基pH变化来判断该化学反应是否发生。 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

。

六、共同回顾本节要点：

一、选择培养基的成分：尿素作为唯一的氮源

。

二、鉴定方法：

在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，pH升高，说明细菌能分解尿素

。

三、统计菌落数目的方法 （1）显微镜直接计数法 （2）间接计数法（稀释涂布平板计数法）

①计算公式

：每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M ②操作：设置重复组，选择菌落数30～300的平板进行计数。

（3）设置对照 ①证明培养基未被污染，用空白培养基作对照。 ②证明选择培养基的选择作用：用牛肉膏蛋白胨培养基接种等量同种菌液作对照。 板书设计

课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

一、基础知识

（一）筛选菌株

（二）统计菌落数目

（三）设置对照

教学反思

①采用三段教学模式进行教学，注重从知识与技能、过程与方法、情感与价值观几个方面来落实教学目标。

②教学程序设计处处体现问题意识，突出生本意识，调动学生的积极性。

③给学生思考的机会，注重培养学生分析问题、解决问题的能力。这体现在他们通过本课的学习能顺利的总结出相关重点知识。[来源:学|科|网]

④不足之处：

由于本节课新课标要求的容量较大，并没有在40min的课堂上完成全部的教学设计内容；部分内容在呈现时偏快，一些同学未能及时加以巩固；

虽然在课前布置让每一个同学都要先根据导学案做好相关的预习，但是依然有个别同学没有做。这就

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提醒我们：对课前预习的监督要加强，比如可以把导学案发下去后定个时间再收起来进行检查…

在课堂教学时注意激发学生学习生物的兴趣，并适当将问题的设计更贴近理解能力较低的学生，拉近教师与学生之间的距离，并通过师生互动、生生互动来提高课堂效率。[来源:学科网ZXXK][来源:

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