高中二年级下学期生物 选择性必修2-《探究土壤微生物的分解作用》教学设计 +作业

PAGEPAGE2高中生物选择性必修2《探究土壤微生物的分解作用》教师姓名教研组生物No：P65.66课题探究土壤微生物的分解作用教学目标1.通过宏观的实验现象理解微观的生物学原理，了解土壤微生物在生态系统物质循环中的重要作用。2.通过实验尝试探究土壤微生物的分解作用，掌握探究的一般流程与方法，学习对照实验的原则与处理方法，培养乐于探究的科学精神。教学重点探究土壤微生物对落叶和淀粉的分解作用教学难点分析探究实验的一般方法与流程教学方法通过讲授法、实验演示等引导学生学习探究的一般流程与方法，掌握对照实验的原则与处理方法。学法指导联系必修一中学习过的探究实验的一般方法以及淀粉、还原糖的检测方法，突破本节实验方案的设计教具（资料）多媒体、课件板书设计土壤与土壤微生物二、探究土壤微生物的分解作用探究土壤微生物对落叶的分解作用探究土壤微生物对淀粉的分解作用教学过程组织教学：引言：我们一起来观看一个视频。从视频中我们可以看到，潜蠊正在享受它们的午餐——枯枝落叶。潜蠊是一种蟑螂，是典型的分解者，可以高效分解土壤中的枯枝落叶。在土壤中还有哪些像潜蠊一样默默无闻、辛劳工作的分解者呢？今天，让我们一起走近土壤来了解一下。新课：土壤与土壤微生物土壤的组成讲述：土壤对地球与地球生物来说都十分重要。土壤由非生物成分和生物两部分构成。其中，非生物成分包括水分、气体、矿物质和有机质。矿物质是由岩石风化形成，占土壤质量的95%左右，而有机质由动物遗体、枯枝落叶、腐殖质等组成，大约占土壤质量的5%。土壤中的生物种类繁多，包括各种动物、藻类、真菌及微生物，特别是微生物种类多、数量大、繁殖快，但由于形体微小，质量占比很少。土壤中的微生物主要生活在腐殖质层，也就是土壤表层。覆盖有枯枝落叶的土壤往往土壤微生物资源较为丰富。那什么是土壤微生物呢？土壤微生物讲述：土壤微生物泛指土壤中结构微小、肉眼不可见的生物。主要包括细菌、放线菌、真菌等生物。也有一些原生动物和藻类。土壤微生物的代谢类型比较常见的是异养需氧型、异养厌氧型，当然也有像酵母菌这样属于异养兼性厌氧的，也有以硝化细菌为代表的自养需氧类型。这就决定了土壤微生物可以作为生态系统中的分解者、消费者或生产者。不过，大部分的土壤微生物属于分解者，具有高效的分解作用，在促进生态系统的物质循环方面发挥着不可替代的作用。那么什么是土壤微生物的分解作用呢？微生物的分解作用是指微生物能分泌多种水解酶将大分子有机物分解成小分子有机物，如纤维素酶、淀粉酶可分别将纤维素、淀粉水解成葡萄糖。然后被分解者吸收到细胞中，一方面为微生物提供营养物质，另一方面进行氧化分解，最终形成CO2、水和各种无机盐，同时释放能量，为微生物的各种生命活动供能。二、探究土壤微生物的分解作用提问：土壤微生物肉眼无法看见，我们要怎样才能观察到它的分解作用呢？如果要探究土壤微生物的分解作用，该怎样开展实验呢？请同学们思考一下。学生活动：积极思考、讨论。讲述：我们通过两个案例来学习如何探究土壤微生物的分解作用。首先，我们来看案例1。【案例1探究土壤微生物对落叶是否具有分解作用】每到秋冬季节，我们常能看到树林中有落叶堆积，也无人打扫，但为什么没有越积越多呢?难道是被分解者分解了?针对这个现象我们就可以进行科学探究的第一步——提出问题：树林中的落叶是被土壤微生物分解的吗？经过刚才的学习，我们知道土壤微生物可以分解大分子有机物，例如纤维素、淀粉等，而枯枝落叶中富含纤维素，据此我们可以作出合理的假设：树林中的落叶是被土壤中的微生物分解的。接着，我们就要进行实验方案的设计。设计实验时可以思考和讨论以下问题：1.可以将落叶埋在土壤中进行探究。实验应该在哪里进行？选择什么样的土壤较好？2.本实验的自变量、因变量、无关变量分别是什么？3.需要设置对照吗？如何设置？4.为了排除无关变量对实验结果的影响，需注意哪些问题？5.需要用到哪些材料和器具？为便于实验的开展，要从野外取土到实验室进行实验。尽量选择肥沃的土壤，例如农田土、或覆盖有落叶的土壤以保证较好的实验效果。实验的自变量是：土壤中是否含微生物。因变量是：落叶的分解情况或腐烂程度。无关变量有：土壤温度与湿度、落叶类型、土壤理化性质、处理时间、掩埋深度等。本实验需要设置对照。实验组：将土壤灭菌处理，但尽量不改变土壤的理化性质。例如，可以将土壤放到恒温箱中60℃下处理1小时。对照组：土壤不灭菌，处于自然状态。为了排除无关变量对实验结果的影响，土壤、落叶均要随机均分为两组。实验组与对照组的落叶埋入深度、埋入天数、土壤湿度、放置环境如温度等均要相同且适宜。实验需用到的材料器具有：土壤、落叶、玻璃或钢制容器、铁锹、纱布、标签、恒温箱等。基于以上讨论，我们便可以制定实验步骤，如下：1.取两个相同的不锈钢盆，分别贴上“甲组”、“乙组”标签。2.取肥沃土壤分成等量的两份，分别放入两个不锈钢盆中，将甲组（实验组）放入恒温箱，60℃灭菌1h，乙组（对照组）不做处理。3.取大小、形态、种类相同的落叶10片，随机均分成2份，分别用纱布包好，埋入2个盆中，深度约5cm。4.将2个盆放于实验室相同的环境中一至数月，可每隔两周取出纱布包观察落叶腐烂程度。5.分析结果，得出结论。我们还可以预测可能出现的结果及结论，例如：①甲组(实验组)的落叶腐烂程度小于乙组(对照组)，则说明土壤中的微生物能分解落叶。②甲组的落叶腐烂程度等于乙组，则说明土壤中的微生物不能分解落叶。经过这些前面这些分析以后，我们便可以进行实验了。依次准备土壤和落叶，埋入落叶，然后将装置放到恒温箱中保温一到数月。由于实验周期长，可每隔两周取出落叶进行观察，并记录其腐烂程度。最后根据结果分析，得出结论。从图片中我们可以看到：甲组(实验组)的落叶腐烂程度小于乙组（对照组），因此，可以得出结论：土壤中的微生物能分解落叶，假设成立。我们还可以围绕该实验进一步探究。例如可以继续深入探究：温度、湿度等因素会影响土壤微生物的分解作用吗？不同土壤中的微生物对落叶的分解能力一样吗？【案例2探究土壤微生物对落叶是否具有分解作用】我们再来看案例2。我们知道植物叶片光合作用能产生淀粉，那土壤微生物在分解枯枝落叶时能分解淀粉吗？我们可以假设：土壤微生物能分解淀粉。接下来请同学们思考一下这个实验的自变量、因变量、无关变量分别是什么？好，大家看你的答案跟我一样吗？该实验的自变量是：是否含有分解淀粉的土壤微生物。因变量是：淀粉的分解情况。无关变量有：淀粉用量、时间、温度等。那这个实验能将淀粉像落叶一样埋进土壤中进行实验吗？不能，纱布包裹淀粉容易漏出，不便于淀粉的检测；若用其他材料包裹淀粉则可能不利于淀粉与微生物接触。因此，我们可以制取土壤浸出液，浸出液中含微生物，再向其中加入淀粉溶液。那么怎么判断淀粉是否被分解呢？经过必修一的学习，我们知道淀粉酶能将淀粉分解成麦芽糖，麦芽糖是一种还原糖。淀粉遇碘变蓝，而还原糖遇斐林试剂，在加热条件下会产生砖红色沉淀。因此，可用碘液或斐林试剂检测淀粉是否被分解。经过这些分析我们大概能想到该实验所用到的实验材料用具有：土壤、纱布、洗瓶、烧杯、玻璃棒、滴管、试管、试管架、试管夹、酒精灯、蒸馏水、质量分数5％的淀粉溶液、碘液、斐林试剂等。做好了前期准备工作，我们便可以参照课本66页的步骤进行实验：1.将取自农田、林地或花盆等处的土壤放入里面垫有厚纱布的烧杯中，加水搅拌，然后将纱布连同土壤一起取出。将留在烧杯中的土壤浸出液静置一段时间备用。2.另取两只烧杯，编号为A、B，放入等量淀粉溶液。在A烧杯中加入30ml土壤浸出液，B烧杯中加入30ml蒸馏水。3.在室温(20℃左右)下放置7天后，分别取A、B烧杯中的溶液2ml，各放入两支试管中，分别编号为A1、A2，B1、B2。4.在A1、B1中加入3滴碘液；在A2、B2中加入1ml斐林试剂，加热。5.观察试管中溶液的颜色变化，记录实验结果。我们一起来看老师所做的实验：依次准备土壤、制备土壤浸出液、加淀粉并静置一周让其反应，最后加试剂检测。我们可以看到：A1试管的蓝色比装蒸馏水的B1试管浅；A2出现砖红色，B2未出现砖红色。这是因为，A1、A2试管中是农田土浸出液，其中的微生物将淀粉分解一部分，并产生了还原糖，因而加碘液之后蓝色浅，而加了斐林试剂之后呈现砖红色沉淀。而B1、B2试管中是蒸馏水，没有可以分解淀粉的微生物，因此加碘液之后蓝色更深，而加斐林试剂没有出现砖红色沉淀。根据这些分析，我们就可以得出结论：土壤中的微生物能分解淀粉，假设成立。以上就是科学探究的一般流程与方法，也是探究肉眼不可见的土壤微生物的分解作用的常用方法。同学们都学会了吗？课后赶紧动手试一试吧。当堂作业1.某同学设计了实验来探究土壤微生物对落叶的分解作用，下列操作及分析错误的是（）A.实验组与对照组应选择同种树叶进行实验B.将网兜或纱布中的落叶埋入两组土壤中，观察腐烂情况C.可通过加热烘干的办法对实验组的土壤进行灭菌D.温度是本实验的无关变量，会影响微生物的分解效率2.为了了解土壤微生物能否分解农药，有人用“敌草隆”(一种除草剂)进行实验：取等量沙土分装于相同的两个容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌。下列有关叙述中正确的是（）A.应先向a中喷入“敌草隆”，再将a进行高压灭菌B.只用沙土实验效果比用几种典型土壤混合后的好C.再增加c组作为对照，不喷入“敌草隆”，其他处理与a、b组相同D.农药降解菌能够降解农药,减轻环境污染，体现了生物多样性的间接价值3.某兴趣小组以带有落叶的表层土壤为实验材料，研究土壤微生物的分解作用，进行了如下实验：实验组土壤处理土壤湿度放置温度60天后落叶腐烂程度甲灭菌将用纱布包裹好的落叶埋入各组土壤中湿润20℃基本没有腐烂乙不灭菌湿润20℃大部分腐烂丙不灭菌湿润5℃少部分腐烂丁不灭菌较干燥20℃少部分腐烂（1）该实验的自