课题2　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数PPT及专用教学设计内容

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

教学设计

惠州市博罗县杨侨中学 黄丽霞

【教材依据】

人教版高中生物选修一《生物技术实践》专题2《微生物的培养与应用》课题2《土壤中分解尿素的细菌的分离与计数》。

一、设计思路

1.

指导思想

本节课根据考纲的考核目标和要求、新课标的基本理念以及普通高中生物学科核心素养三个重要指导思想，设计了导学案和课堂教学。利用导学案对学生学习进行引导，先导后学，促使学生主动学习，积极思考，改变学生被动学、被动听、被动接受的局面。导学案分为三个部分：预习案、探究案和训练案。课堂教学也相应地分为五步：情境导入、基础梳理、讨论探究、课堂小结和巩固练习。

本节课是课题1《微生物的实验室培养》的延伸，是一个把抽象理论化作具体实践的课题，是一个从一般微生物到特定微生物（尿素分解菌）、从共性到个性的课题，是教材里又一个总分的关系。因此本节课的设计既巩固复习了上一个课题的理论，又对上一个课题的理论展开充分的延续。

从农民使用农家肥使农作物增产这一学生熟悉的情境导入引出对尿素分解菌分离的必要性，贴近学生生活（我校学生大部分是农村的孩子），注重与学生生活实际的联系，让学生对熟悉的生活情境进行由表及里的思考和探究，对尿素分解菌有感官认识，对生物的结构与功能观有更直观的认识，加强生物核心素养中的生命观念。

利用预习案帮助学生对基础知识进行梳理，提高学生从课本获取信息的能力以及对课本内容分析整合的能力。其中，给出选择培养基的配方并设置问题让学生进行成分分析，帮助学生获取该选择培养基的特点并思考理解选择培养基的作用，提高学生理性思维的能力。还有，预习案中的统计菌落数目和设置对照让学生对稀释涂布平板法和对照组有了初步的理论认识，为后面的讨论探究打下了基础，让学习循序渐进，符合学生认知规律和认知发展，而且我校学生基础较差，提供充足的先行材料是降低学习门槛的关键。因为基础梳理是简单的、基础的、重要的，所以采用全班集体回答的方式解决，以期达到每个学生都基本掌握的目的，以体现面向全体同学的理念。

源于新课标“倡导探究性”的理念和“科学探究”核心素养的要求，利用探究案让学生进行讨论探究，促使学生动脑思考、动嘴讨论、动笔书写，提高学生交流讨论、科学探究和团队合作的能力。其中，探究一给出具体实例让学生探究并用文字表达出选择培养基的类型，进一步提高获取信息和逻辑思维的能力。探究二给出三个同学实验操作和数据处理的例子，让学生探究并分析处理是否恰当，从中学会如何统计菌落数目，促使学生勤于动脑、独立思考，提高综合运用能力。并且使学生在现实生活的背景中学习生物学，在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念，并能运用生物学的原理和方法作出决策，再次体现注重与现实生活的联系的理念，对提高生物科学素养和社会责任感有潜移默化的作用。探究三是开放性问题：如何设置对照说明选择培养基起了选择作用？让学生对选择培养基的选择作用有更进一步的认识，并能把认识上升到实验设计层面，充分开发学生思维，提高思维能力。讨论探究是最能体现学生独特性和思维能力的环节，因此这里是采用个别同学回答、阐明观点、阐述缘由的方式，让学生各抒己见，适应不同学生的学习需求，促进学生有个性地发展，以体现因材施教的理念。

学习完新知利用ppt进行课堂小结，引导学生对所学内容进行归纳和总结，让学生形成知识框架，促进学生有效学习。

课堂小结后利用训练案进行及时的巩固练习，帮助学生巩固刚刚学到的知识，活跃学生的思维，开动学生的大脑，同时也让老师得到课堂反馈和授课效果，以便更好地查漏补缺、开展教学。训练案包括课堂上完成的单选题和课后完成的十道题（单选题8道，填空题2道）。课堂上的习题是当堂限时完成，课后的习题作为课后作业。

2.

教学目标

知识与能力：

（1）通过学习掌握选择培养基的特点并能利用选择培养基对尿素分解菌等特定菌种进行分离。

（2）通过学习掌握稀释涂布平板法计数原理并能利用稀释涂布平板法对微生物进行计数。

（3）通过学习学会设置对照并对实验结果进行处理，提高思维能力和计算能力。

方法与途径：

通过探究学会理性思维、文字表达、交流讨论、科学探究和团队合作。

情感与评价：

通过学习知道农家肥的优点并形成减少使用化肥、保护环境、爱护自然的理念。

现代教学手段：

通过探究学会科学统计数据

3.

教学重点与难点

重点：选择培养基的类型和微生物的计数

难点：对尿素分解菌的计数

二、教学准备

①从百度、学科网等网络资源收集相关教学资源（课件、教案、导学案、练习、测验等）

②制作课件

③制作导学案

三、教学过程

（一）【情境导入】

Q1：农民使用农家肥而不用化肥有什么优点？主要利用农家肥里面的什么物质？

Q2：尿素如何被农作物吸收？

Q3：要依靠什么细菌？为什么尿素分解菌能分解尿素？“脲酶”的“脲”什么偏旁？尿素分解的反应式怎么写？

Q4：尿素分解菌在土壤中分布多吗？用什么培养基能把尿素分解菌分离出来并纯化？

（二）【基础梳理】

1.筛选菌株

Q1：实验室微生物筛选的原理是什么？

Q2：什么叫做选择培养基？

Q3：分解尿素的细菌的培养基配方中，为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是什么物质？

Q4：此配方有什么特点？该培养基对微生物是否有选择作用？如果有，是如何进行选择的？

Q5：选择培养基有哪些类型？【见探究一】

2.统计菌落数目

Q1：常用来统计样品中活菌数目的方法是什么？

Q2：（原理）培养基表面生长的一个菌落来源于样品稀释液中的多少个细菌？通过统计平板上的什么就能推测出样品中大约含有多少细菌？培养基长起来的菌落代表活菌还是死菌？所以稀释涂布平板法又叫什么法？

Q3：为了保证结果准确，一般选择菌落数在什么范围内进行计数？

Q4：计算公式是什么？涂布体积一般是多少？

Q5：该方法统计的菌落数往往比活菌的实际数多还是少？为什么？

Q6：除了稀释涂布平板法，还有什么方法可以测定微生物的数量？（ppt用血球计数板的图片引导学生回忆必修三“探究酵母菌种群数量的变化”实验时用的方法）该方法计数的是活菌还是死菌还是所有细菌？稀释涂布平板法计数的结果比该方法大还是小？

Q7：具体如何统计菌落数目？【见探究二】

3.设置对照

Q1：设置对照的目的是什么？非测试因素叫做什么量？

Q2：什么叫做对照实验？被测试的条件叫做什么量？其他条件、其他可能原因叫做什么量？所测试的条件叫做什么量？相应的结果叫做什么量？整句话可以怎样简要地概括？

（简要介绍设置对照组的4种方法：

①空白对照:即不给对照组做任何处理。例如,在“微生物培养”的实验中,实验组涂布了1mL的某种微生物,而对照组只需加等量的无菌水作为空白对照。也可以不接种任何微生物作为空白对照。

②条件对照:这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理,目的是通过得出两种相对立的结论,以验证实验结论的正确性。如“验证选择培养基的选择作用”的实验中，接种一个牛肉膏蛋白胨培养基的一组为条件对照。

③自身对照:指对照组和实验组都在同一研究对象上进行,不再另外设置对照组；例如,“血红蛋白的提取和分离”实验中红细胞吸水涨破,自身对照实验处理前后的现象及变化差异。

④相互对照:不单独设置对照组,而是几个实验相互为对照。这种方法常用于等组实验中。“探究果胶酶的最适温度”的实验中,利用若干个果胶酶分解果胶的不同温度处理的实验组之间的对照,说明了温度与果胶酶活性的关系。）

Q3：如何设置选择对照？【见探究三】

4.实验设计

Q1：实验设计包括什么？本实验包括哪些操作步骤？

Q2：土壤中的微生物70%~90%是什么？具体分布在土壤哪里？

Q3：直接影响平板上生长的菌落数目的因素是什么？细菌采用多少的稀释倍数？放线菌呢？真菌呢？说明土壤中数量最少的是什么菌？

Q4：不同种类的微生物培养需要不同的什么条件？细菌的培养温度是多少？放线菌的培养时间是多少？霉菌的培养温度是多少？其中培养温度最高的是什么菌？培养时间最短的什么菌？因此每隔多久统计一次菌落数？选取什么时候的记录作为结果？为什么？

Q5：不同的菌落如何区分？菌落特征包括哪些方面？（展示图片）

5.对分离得到的分解尿素的细菌的鉴定

(1)检测pH的变化

Q：尿素分解菌分解尿素时pH有什么变化？

(2)利用指示剂

Q：可以在培养基中加入什么指示剂来检测细菌能否分解尿素？

（三）【讨论探究】

探究案

【探究一：选择培养基如何起选择作用？】

①当尿素是唯一氮源时,可抑制不能利用尿素的微生物生长,使能够利用尿素的微生物生存,从而分离出能分解尿素的微生物。

说明1：利用培养基的_____________________分离特定微生物。

②在高温环境中可分离得到耐高温的微生物,其他微生物在高温环境中因酶失活而无法生存。

说明2：通过某些____________________分离微生物。

③培养基中若缺乏有机碳源,则异养微生物无法生存,而自养微生物可利用空气中的CO2制造有机物。

说明3：通过改变培养基的___________________达到分离微生物的目的。

④在培养基中加入青霉素,可抑制细菌、放线菌的生长,从而分离得到酵母菌和霉菌。

说明4：依据某些微生物对某种物质的__________。

（归纳选择培养基的类型：

①利用培养基的特定化学成分分离特定微生物。

②通过某些特殊环境分离微生物。

③通过改变培养基的营养成分达到分离微生物的目的。

④依据某些微生物对某种物质的抗性。）

【探究二：如何统计菌落数目】

三位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下三个结果：

甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为290，故细菌数为2.9×109。

乙同学在该浓度下涂布了一个平板和一个空白平板，统计的菌落数为230和0，根据公式计算得出细菌数为2.3×109。

丙同学在该浓度下涂布了三个平板和一个空白平板，统计的菌落数为21、212、256和0，求得细菌数为1.63×109。

思考：这三个同学的统计方法正确吗？为什么？

答：

甲同学________，_______________________________________________________________。

乙同学________，_______________________________________________________________。

丙同学________，_______________________________________________________________。

（点拨：

计算公式：每毫升细菌数=平均数÷涂布体积×稀释倍数

设置对照组：空白平板菌落数为零，实验组数据才可以纳入计算

实验组至少涂布三个平板（重复实验）

菌落数在30~300才可以参与结果统计（求平均值） ）

【探究三：如何设置对照说明选择培养基起了选择作用？】

答：_______________________________________________________________。

（点拨：用牛肉膏蛋白胨培养基作对照，当选择培养基上的菌落数目少于牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目，说明选择培养基已选择分离出部分菌落）

（四）【课堂小结】

利用ppt进行课堂小结：

2-2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

分离方法：选择培养基：以尿素为唯一氮源

计数方法：稀释涂布平板法（又叫活菌计数法）

设置对照组 空白平板：检测培养基灭菌是否合格

牛肉膏蛋白胨培养基：菌落数多于选择培养基，说明选择培养基起了选择作用

实验组至少涂布三个平板

菌落数在30~300才可以参与结果统计（求平均值）

计算公式：每毫升细菌数=平均数÷涂布体积×稀释倍数

（五）课堂练习

1.下列不属于菌种计数方法的是(

) A.平板划线法

B.稀释涂布平板法

C.显微镜直接计数法

D.滤膜法

△考查微生物计数法，强调平板划线法不能计数，介绍滤膜法并引导学生看书时要注意课本旁栏的小字。

2.为了判断选择培养基是否起到了选择作用,需要设置的对照是(

) A.未接种菌液的选择培养基 B.未接种菌液的牛肉膏蛋白胨培养基

C.接种了菌液的牛肉膏蛋白胨培养基 D.接种了菌液的选择培养基

△考查如何根据目的设置对照组。

3. 用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数,在对应稀释倍数为10的培养基中, 得到以下几种统计结果,正确的是(

) A.涂布了1个平板,统计的菌落数是230 B.涂布了2个平板,统计的菌落数是215和260,取平均值238 C.涂布了3个平板,统计的菌落数分别是21,212和256,取平均值163 D.涂布了3个平板,统计的菌落数分别是210,240和250,取平均值233 △考查如何统计菌落数目。

44.使用选择培养基的目的是（ ）

A.培养细菌

B.培养真菌

C.使需要的微生物大量繁殖 D.表现某微生物的特定性状与其他微生物加以区别

△考查选择培养基与鉴别培养基的区别。

5.为培养和分离出酵母菌并淘汰杂菌，常在培养基中加入（

）

A.较多的氮源物质 B.较多的碳源物质 C.青霉素类药物 D.高浓度食盐

△考查分离酵母菌的方法。

（六）课后作业：完成训练案

训练案

（满分100分，建议用时30min。选择题每题5分，填空题如无特殊说明每空4分）

1.在微生物学中,将允许特定种类的微生物生长,同时又能抑制或者阻止其他种类微生物生长的培养基称做(

) A.鉴别培养基

B.加富培养基

C.选择培养基

D.基础培养基

2.下列关于土壤取样的叙述,错误的是(

) A.土壤取样,应选取肥沃、湿润的土壤

B.先铲去表层土,再取样

C.取样用的小铁铲和信封在使用前不用灭菌

D.应在火焰旁称取土壤

3.下列能选择出分解尿素的细菌的培养基是(

) A.KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、葡萄糖、尿素、琼脂、水

B.KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、葡萄糖、琼脂、水

C.KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、尿素、琼脂、水

D.KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、牛肉膏、蛋白胨、琼脂、水

4.能够测定样品活菌数的方法是(

) A.稀释涂布平板法

B.显微镜直接计数法

C.重量法

D.比浊法

5.下列关于微生物分离和培养的叙述,错误的是(

) A.微生物培养前,需对培养基进行消毒

B.测定土壤样品中的细菌数目,常用菌落计数法

C.分离土壤中不同的微生物,要采用不同的稀释度

D.分离能分解尿素的细菌,要以尿素作为培养基中唯一的氮源

6.下列是关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述,其中错误的是(

)

A.用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基,经高温、高压灭菌后倒平板

B.取104,105,106倍的土壤稀释液和无菌水各0.1 mL,分别涂布于各组平板上

C.将实验组和对照组平板倒置,37 ℃恒温培养24~48 h D.确定对照组无菌后,选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数

7.下列属于菌种鉴定重要依据的是(

) A.细菌的大小、形状和颜色

B.菌落的大小、形状和颜色

C.有无鞭毛

D.培养基的不同

8.若大肠杆菌和圆褐固氮菌混合在一起,采用下列哪组培养基可将它们分离?(

) A.加食盐的培养基和牛肉膏蛋白胨培养基

B.伊红美蓝培养基和无氮培养基

C.斜面培养基和液体培养基

D.加青霉素的培养基和液体培养基

9.(32分)有些细菌可分解原油,从而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株,请回答下列问题。

(1)在筛选过程中,应将土壤样品稀释液接种于以

为唯一碳源的固体培养基上,从功能上讲,该培养基属于

培养基。

(2)纯化菌种时,为了得到单菌落,常采用的接种方法有两种,即___________________________和

。

(3)为了筛选出高效菌株,可比较单菌落周围分解圈的大小,分解圈大说明该菌株降解原油的能力

。

(4)通常情况下,在微生物培养过程中,实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、

和

。无菌技术要求实验操作应在酒精灯

附近进行,以避免周围环境中微生物的污染。

10.(28分)请回答下列与大肠杆菌有关的问题。

(1)大肠杆菌的同化作用类型是

。

(2)下表是某公司研发的一种检测大肠杆菌菌群的培养基的配方。

成分

蛋白胨

乳糖

蔗糖

K2HPO4

含量/g

10.0

5.0

5.0

2.0

0.2

12.0

显色剂

琼脂

将上述物质溶解后,用蒸馏水定容到1 000 mL

根据用途划分该培养基属于

(填“选择”或“鉴别”)培养基。该培养基中的碳源是

(6分)。

(3)统计大肠杆菌数目时,常用的计数方法是显微镜直接计数法和

,为防止杂菌污染,需对培养基和培养皿进行

。

(4)现有1 L水样,用无菌吸管吸取1 mL转至盛有

9 mL无菌水的试管中,依次稀释到103稀释度。各取0.1 mL已稀释103倍的水样分别接种到三个培养基上培养,一段时间后记录的菌落数分别为55,56,57,则每升原水样中大肠杆菌数为

。

训练案参考答案：选择题每题5分，填空题如无特殊说明每空4分

1-5

CCAAA

6-8

DBB 9.(1)原油

选择

(2)平板划线法

稀释涂布平板法

(3)强

(4)干热灭菌

高压蒸汽灭菌

火焰

10.(1)异养型

(2)鉴别

乳糖、蔗糖、蛋白胨(6分)

(3)稀释涂布平板法

灭菌

(4)5.6×108(6分)

四、教学反思

1.值得肯定的地方

从我自己设计的理念、科组同事的评价和学生的反馈可知，整节课的层次分明，结构完整，逻辑严密，讨论探究多，以学生为主体，用各种方法吸引学生的注意力、调动学生的兴趣和热情、激发学生的思考和探究、促进学生学习的积极性，课堂气氛热烈，师生互动良好，尤其是课堂练习五秒限时训练，让课堂气氛达到热烈的高潮。整节课内容适中，节奏紧凑，学生做题虽然没有百分百全对，但基本都有“恍然大悟”的感受。在10班实施公开课时，有个学生中途回来上课（病假回来），喊“报告”后进来经过我身边时不小心碰到了我的手，把我手中的ppt翻页键撞掉在地上了，整支笔散架了，学生都惊呆了，我当时微笑而从容地让捡起来，重新装好电池，发现仍按不了的时候就直接触摸多媒体平台，继续讲课，学生不但没有受这一幕的影响，反而感受到我对他们的信心，他们更认真地听课了（这些是从课后他们给我的小纸条里得知的）。

整节课前前后后至少修改了三次：第一次主要修改了课堂练习的五道题，发现原来的五道题难度有点大，换成了难度小一点的题目，难度大且有价值的两道题作为高考链接题，以便时间有多时备用。第二次主要修改了设置对照的4种方法的例子，现阶段的学生还没有开始一轮复习，举太多必修一二三的例子，学生回忆不起来会增加他们理解的难度，所以换成了选修一的例子。第三次主要修改了课堂小结。

课堂小结修改前

课堂小结修改后

课堂小结修改前主要强调选择培养基和稀释涂布平板法，感觉只有骨架没有肉，比较空洞和单一重复，所以修改为把主要知识点都列出来，并用不同颜色表示，主次更分明，重点更突出。

这些修改都是根据在11班上课后学生的反馈作出的修改，以便更好地满足学生的需求。从10班学生的训练案完成情况和效果来看，学生掌握情况良好,很让我最欣慰。

2.需要改进的地方

尽管前面已经对空白对照（空白平板）和条件对照（牛肉膏蛋白胨培养基）做了介绍和说明，但在探究二中加入空白平板为0的这一个数据有没有必要？貌似学生也被我搞晕了，课后通过进一步解释学生才弄明白什么时候为零、什么时候多于、什么时候少于。

整节课有点平铺直叙，重难点不够突出。而且有三个探究，太多了，一节课有一个探究就可以了，所以可以把探究一变成辨析题、探究三变成选择题，只保留探究二就可以了。我打算等以后这节课再上的时候就一个探究够了。

最后一点，没有板书。做好课件并且在使用课件的时候总是忘记板书，虽然有ppt小结，始终是走马观花，黑板上空空如也，什么都没留下始终不太好，以后要注意把ppt、授课和板书有机结合，更好地发挥ppt、授课和板书各自的优点。