人教版高中生物选修一专题二课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教学设计教案

人教版高中生物选修一专题二课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教学设计教案一、教学目标1.知识与技能目标阐明分离分解尿素的细菌的方法，理解选择培养基的作用原理。掌握无菌技术，学会从土壤中分离分解尿素的细菌并进行计数的操作方法。能够分析实验结果，解释实验现象。2.过程与方法目标通过设计实验方案，培养学生的科学探究能力和逻辑思维能力。在实验操作过程中，提高学生的动手实践能力和解决实际问题的能力。学会运用数学统计方法对实验数据进行处理和分析。3.情感态度与价值观目标体验从土壤中分离特定微生物的过程，培养学生的探索精神和科学态度。关注微生物在生产生活中的应用，认同微生物技术对人类社会发展的重要意义。培养学生的团队合作精神，在小组活动中学会相互交流与协作。

二、教学重难点1.教学重点掌握从土壤中分离分解尿素的细菌的实验原理和方法。理解选择培养基的作用及配制方法。学会无菌操作技术，熟练进行细菌的分离、接种和计数。2.教学难点选择培养基的筛选原理及配方设计。对实验结果的分析和误差的讨论。无菌操作技术的掌握，防止杂菌污染。

三、教学方法1.讲授法：讲解实验原理、操作步骤和注意事项，使学生系统地掌握知识。2.讨论法：组织学生讨论实验方案、结果分析等问题，激发学生的思维，培养学生的合作交流能力。3.实验法：让学生亲自动手进行实验操作，通过实践加深对知识的理解和掌握，提高学生的实验技能。

四、教学过程

（一）导入（5分钟）1.引导学生回顾微生物在自然界物质循环中的重要作用，提问："土壤中存在着各种各样的微生物，它们在生态系统中扮演着不同的角色。那么，如何从土壤中分离出我们所需要的特定微生物呢？"2.展示一些含有尿素的农业废弃物或受到尿素污染的土壤图片，引出本节课的主题土壤中分解尿素的细菌的分离与计数。提问学生："在这些环境中，可能存在能分解尿素的细菌，我们怎样才能将它们分离出来并进行计数呢？"从而激发学生的兴趣，导入新课。

（二）新课讲授（25分钟）1.分解尿素的细菌的分离原理（10分钟）讲解尿素是一种重要的氮肥，但植物不能直接吸收利用，需要土壤中的细菌将尿素分解为氨才能被植物吸收。提问学生："什么样的细菌能够分解尿素呢？"引导学生思考分解尿素的细菌应具备的特点。讲解以尿素为唯一氮源的选择培养基的作用原理：只有能合成脲酶的细菌才能分解尿素，在该培养基上生长，而其他不能利用尿素的细菌则不能生长。通过对比普通培养基和选择培养基上细菌生长情况的图片，进一步加深学生对选择培养基筛选作用的理解。2.实验设计思路（10分钟）提出问题："如何设计实验从土壤中分离出分解尿素的细菌呢？"引导学生分组讨论实验方案。每组派代表发言，阐述小组设计的实验思路，教师对学生的方案进行点评和补充。总结完善实验设计思路，包括土壤样品的采集、培养基的配制、接种方法、培养条件及计数方法等。强调实验设计要遵循单一变量原则、对照原则和科学性原则。展示实验流程图，清晰呈现整个实验过程：土壤取样：从富含有机质的土壤中选取合适的样品。样品稀释：将土壤样品进行梯度稀释，以获得不同浓度的菌悬液。接种：采用平板划线法或稀释涂布平板法将菌悬液接种到选择培养基上。培养：在适宜的温度和氧气条件下培养一段时间。观察与计数：观察培养基上菌落的生长情况，对分解尿素的细菌进行计数。3.无菌技术（5分钟）强调无菌技术在微生物实验中的重要性，因为杂菌的污染会影响实验结果。讲解无菌技术的主要内容，包括对实验操作空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒；将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌；为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行；实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。通过图片展示无菌操作的具体步骤，如酒精灯的正确使用、接种环的灼烧灭菌等，让学生直观地了解无菌技术的操作要点。

（三）实验操作演示（15分钟）1.培养基的配制（5分钟）准备好配制培养基所需的各种仪器和试剂，如天平、量筒、三角瓶、牛肉膏、蛋白胨、NaCl、琼脂、尿素等。按照教材中的配方配制以尿素为唯一氮源的选择培养基和普通培养基，边操作边讲解配制过程中的注意事项，如各种成分的称量要准确，溶解时要充分搅拌，琼脂的添加量要合适，培养基的pH值要调节准确等。将配好的培养基分装到三角瓶中，塞上棉塞，包扎好后进行高压蒸汽灭菌。2.土壤取样与稀释（5分钟）带领学生到室外采集土壤样品，选择距离校园内施肥区域较近、富含有机质的土壤。回到实验室后，取10g土壤加入到90mL无菌水中，充分振荡摇匀，制成10⁻¹的土壤稀释液。按照梯度稀释的方法，依次将10⁻¹的土壤稀释液稀释成10⁻²、10⁻³、10⁻⁴、10⁻⁵、10⁻⁶等不同浓度的稀释液，每稀释一个梯度，更换一支无菌移液管。3.接种与培养（5分钟）采用稀释涂布平板法进行接种：取若干个无菌培养皿，分别标记好稀释倍数。用无菌移液管吸取不同浓度的土壤稀释液0.1mL，滴加到相应标记的培养皿中。将熔化后冷却至50℃左右的选择培养基倒入培养皿中，轻轻晃动培养皿，使菌液与培养基充分混匀。待培养基凝固后，将培养皿倒置，放入3037℃的恒温培养箱中培养12天。强调接种过程中的无菌操作要点，如移液管的正确使用、靠近酒精灯火焰操作等。同时提醒学生注意培养箱的温度设置和培养时间的控制。

（四）学生分组实验（30分钟）1.将学生分成若干小组，每组45人，明确小组分工，包括操作负责人、记录员、观察员等。2.学生按照教师演示的步骤进行实验操作，配制培养基、进行土壤取样与稀释、接种和培养。教师巡回指导，及时纠正学生的错误操作，解答学生的疑问。3.在学生实验过程中，强调安全注意事项，如酒精灯的正确使用，防止烫伤；高温灭菌后的培养基和器械温度较高，避免烫伤等。

（五）结果分析与讨论（20分钟）1.观察菌落（5分钟）培养12天后，组织学生观察平板上菌落的生长情况。提问学生："如何区分不同的菌落？分解尿素的细菌形成的菌落有什么特点？"引导学生观察菌落的形态、大小、颜色、边缘等特征。让学生描述在选择培养基上观察到的菌落特征，并与普通培养基上的菌落进行比较，分析选择培养基的筛选效果。2.菌落计数（5分钟）讲解菌落计数的方法，强调选取菌落数在30300之间的平板进行计数，以保证计数结果的准确性。每组学生统计自己平板上分解尿素的细菌菌落数，并计算出每克土壤中分解尿素的细菌数量。计算公式为：每克土壤中细菌数=（某一稀释度下平板上生长的平均菌落数×稀释倍数）/涂布平板时所用的稀释液体积（mL）。请各小组汇报计数结果，教师将各小组的数据进行汇总。3.结果分析与讨论（10分钟）引导学生分析实验结果，讨论不同小组之间计数结果存在差异的原因。提问学生："哪些因素可能会导致实验结果出现误差？"组织学生讨论误差来源，如土壤取样的随机性、稀释倍数不准确、接种操作不当、培养条件不一致等。让学生思考如何改进实验方法以减小误差，提高实验结果的准确性。鼓励学生提出自己的想法和建议，教师进行总结和点评。

（六）课堂小结（5分钟）1.与学生一起回顾本节课的主要内容，包括分解尿素的细菌的分离原理、实验设计思路、无菌技术、实验操作过程、结果分析与讨论等。2.强调本节课的重点知识和技能，如选择培养基的应用、无菌操作的要点、菌落计数的方法及误差分析等。3.对学生在实验过程中的表现进行评价，肯定学生的积极参与和认真态度，同时指出存在的问题和不足之处，鼓励学生在今后的实验中不断改进和提高。

（七）课后作业（5分钟）1.完成教材课后练习题，巩固本节课所学知识。2.思考如何利用本节课所学的方法，从土壤中分离出其他特定功能的微生物，并设计简要的实验方案。

五、教学反思通过本节课的教学，学生对土壤中分解尿素的细菌的分离与计数实验有了较为深入的理解和实践操作体验。在教学过程中，采用讲授、讨论和实验相结合的方法，激发了学生的学习兴趣和主动性，培养了学生的科学探究能力和团队合作精神。然而，在实验操作过程中，部分学生仍存在一些操作不熟练、无菌意识不强等问题