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》第一课时

教学设计

1 教材分析与课时安排

“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。

根据这一教材特点，本课题教学可分 2 个课时进行，2 个课时之间应留有 2 d 左右的间隔，以便进行微生物的培养与观察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 教学准备

3.1 土壤样品的采集以及土壤溶液的配制

为保证实验取得预期效果，应选择经常施用尿素的农田，铲去表土后采集

3~8 cm 深度范围内的土壤；回实验室后，去除土壤中的植物枯枝败叶及其他杂物，用托盘天平称取样品 10 g，加入到盛有 90 g 无菌水的锥形瓶中，震荡 10 min，即制得 101

土壤溶液；制

备完成后可置于冰箱冷藏室内备用（1~2 d）。

3.2 配制培养基并进行高压蒸气灭菌

配制牛肉膏蛋白胨固体培养基（配方：牛肉膏 5 g，蛋白胨 10 g，氯化钠 5 g，琼脂 20 g，加热溶解后，加水定容至 1 000 mL。如条件具备可用琼脂糖代替琼脂），分装到 100 mL 带棉塞的锥形瓶中，每瓶各 25 mL。配制尿素固体培养基（配方：葡萄糖 10 g，尿素1 g，KH2PO4

1.4 g，Na2HPO42.1g，MgSO4·7H2O 0.2 g，琼脂 15 g，加热溶解后定容至 1 000 mL），分装到

100 m L 带棉塞的锥形瓶中，每瓶各 25 mL。将上述分装好的两种培养基、装有 4.5 mL 蒸馏水的带棉塞试管、装有 99 mL 蒸馏水的 250 m L 锥形瓶、包装好的培养皿进行高压蒸气灭菌。

4 教学过程

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 分析原理，学生尝试进行实验设计

教师介绍 Taq 细菌的发现和选择过程，引导学生认识到研究微生物的分离和培养，是研究微生物利用的基础，而要选择出符合需要的特定微生物，则要从微生物的生理和代谢特点出发，创造有利于目的菌株生长的条件，同时抑制或阻止其他微生物的生长。

在此基础上，教师引导学生提出实验的初步设想，以尿素为惟一氮源，配制培养基，阻止不能利用尿素的微生物的生长，从而筛选出分解尿素的微生物。学生以实验小组为单位进行实验设计。由于本实验的综合性强，难度大，学生在设

计实验流程时可能存在不少困难。

教师一方面要鼓励小组内部开展讨论，逐步修正设计；另一方面也要适时的参与到各组的讨论过程中，提出合理的建议。

4.3 总结设计结果，得出可行的实验流程

让各小组展示设计结果，组织全体学生讨论，教师给予评价，最终得出可行的实验流程，

并要求学生明确各步骤的具体目的。

根据教师课前所进行的预实验，所取的土壤样品中分解尿素的微生物大约为

1.5×10

个/g。因此，可选择让学生进行 10、10

两种土壤稀释液的涂布接种。这样既可保证实验效果，又减少了器材、试剂的用量，节约教学时间，提高教学效率。同时，以牛肉膏蛋白胨固体培养基的培养作为实验对照，以便让学生充分理解和认识选择性培养基的设计策略和选择效果。

4.4 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。配制 104、105

土壤稀释液：将 101土壤溶液和经灭菌的装有 4.5 mL 蒸馏水的带棉塞试管、装有 99 mL蒸馏水的 250 mL 锥形瓶分发给各小组，教师指导学生制备 104、105

两种土壤稀释液。具体的方法可由教师直接给出，也可由各小组自行讨论制定方法，因学生对微量移液器的使用不熟悉，教师应给予指导。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。

以上为第一课时。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845

与课后的关系，可起到节约时间，提高教学效率的效果。