高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教学设计

这是一份高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教学设计，共7页。教案主要包含了教材分析，学情分析，课题目标，课题重点与难点，教学策略，教学过程，板书设计，教学反思等内容，欢迎下载使用。
一、教材分析
“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”是选修1专题2《微生物的培养与应用》中的第2个课题，主要介绍了微生物培养过程中如何筛选菌株、统计菌落数目、设置对照、培养与观察并初步鉴定，既是课题1中所学基本技术在实践应用中的深化，同时也为课题3的学习打下基础。
学生通过学习，应当掌握微生物培养的一般方法，生产生活中关于微生物的分离、计数、培养等实际问题。在教材中占有重要的地位。
二、学情分析
在知识方面，学生已经掌握微生物实验室培养时所用到的技术——培养基的制备、接种技术和无菌技术，但对于微生物培养的生产生活方面的应用方面，尚缺乏一定的理论知识和操作技能。
在能力方面，高二学生思维敏捷，求知欲望强，思考问题有一定的深度，具备一定的自主学习及合作探究能力，但发现问题和创新意识还有待提高。
三、课题目标
知识与能力目标
通过实施“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”教学，让学生学会微生物的选择培养、分离、计数等技术的原理和方法，能够简述选择性培养基和鉴别性培养基的作用。
学科素养
（1）基础知识（选择培养基对微生物的选择作用；微生物数量的测定）；
（2）基本技能（通过分析研究思路的形成过程，提高实验设计的能力。通过对实验结果的分析，培养推理和计算能力）；
（3）基本思想（对生产生活中的尿素的介绍，认同“科学、技术、社会”息息相关）；
（4）基本活动经验（培养学生养他们保护、利用土壤微生物资源的意识）。
四、课题重点与难点
1.课题重点：对土样的选取和选择培养基的配制。
2.课题难点：对分解尿素的细菌的计数。
五、教学策略
采用课前和课中相结合的案例式教学策略。
课前，社团成员在老师的指导下，完成实验案例；课堂上，社团成员进行案例展示；老师引领学生以问题探讨的方式，拆分知识结构，细化知识内容，分析社团活动各个环节中存在的问题，以实践带动理论，深化理解，使得学生能够建立完整知识体系。
这种教学策略可以有效落实教学目标，破解理论脱离实践的教学困难，解决教师表述难与学生理解难之间教学矛盾。
六、教学过程
七、板书设计
课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
（一）研究思路
1.筛选菌株 2.统计菌落数目 3.设置对照 4.培养与观察 5.初步鉴定
（二）实验流程
①准备工作 ②取样 ③样品稀释 ④涂布平板 ⑤培养 ⑥观察与记录
⑦数据处理 ⑧初步鉴定
八、教学反思
本课题的教学目标是研究培养基对微生物的选择作用并进行微生物数量的测定。教学内容为引导学生理解并掌握如何筛选菌株、统计菌落数目、设置对照、培养与观察并进行初步鉴定。
这些内容是微生物培养过程要解决的实验操作问题。知识难度不大，但理论知识抽象，学生不易理解和掌握。
为此，我注重课程资源的选择、整合和优化，采用课前和课中相结合的 “案例式”教学策略。
课前，社团成员在老师的指导下，完成实验案例；课堂上，社团成员进行案例展示；老师引领学生以问题探讨的方式，拆分知识结构，细化知识内容，分析社团活动各个环节中存在的问题，以实践带动理论，深化理解，使得学生能够建立完整知识体系。这种教学策略可以有效落实教学目标，破解理论脱离实践的教学困难，解决教师表述难与学生理解难之间教学矛盾。
本实验课题创新之处主要表现在三个方面：以学生社团活动成果展示的形式，将教学中要解决的问题与相应的实验成果联系，直观有效突破教学重难点。
实验过程中，将涂布器的灼烧灭菌、培养皿等玻璃器皿的干热灭菌，改为效果更为彻底的高压蒸汽灭菌；微量移液器、具塞试管的使用，使实验更加精准和便利。
本实验还存在一些不足，一方面，需要继续渗透“翻转课堂”模式在教学中的应用，将学生能自学的一定要放手，重点讲解学生不会的，或容易产生疑问的地方，老师角色从面面俱到的讲解到重点点播；另一方面，需要丰富实验教学手段，训练学生的思维能力。能力的形成能够避免学生死记硬背，更好的完成知识的内化。教学内容
教学活动
学生活动
1.情境激趣
展示图片1：农业工作者在劳作的场景，他们将大量的农业氮肥—尿素，洒向田间。
展示图片2：中国农大成果转化项目产品—微生物菌剂。
引导学生思考：本节课题的研究意义。如果我们能够将这类细菌分离出来，用相关技术，制成混合菌剂。施肥时，添加，既能提高尿素的利用率，降低农业生产成本，又能减少因过量使用尿素而造成的环境污染。
观察图片思考并讨论如何实现科学技术向科学成果的转化。
2. 温故知新
温故知新1—培养基的制备
①技术展示：结合实验流程图片，学生回顾技术原理和相应操作。
②技术点评：老师对学生展示进行总结和评价。
温故知新2—接种技术（平板划线法）
①技术展示：结合自制实验微课，学生展示技术操作，讲解相应技术原理。
②技术点评：老师对学生展示进行总结和评价。
温故知新3—接种技术（稀释涂布平板法）
①技术展示：结合自制实验微课，学生展示技术操作，讲解相应技术原理。
②技术点评：老师对学生展示进行总结和评价。
温故知新4—无菌技术
①技术展示：学生回顾技术原理和相应方法。
②技术点评：老师对学生展示进行总结和评价。
①回顾、讨论、交流相关知识点；
②听取老师对知识点的讲解分析；
3、理论指导
结合自制微课，社团成员进行《校园土壤中真菌的分离与计数》研究展示。
理论指导1—筛选菌株
探究1：结合社团活动中马丁氏培养基的选择作用，探究设计选择性培养基的一般方法。
小结1：方法a加入某种化学物质；方法b改变培养基中营养成分；方法c改变微生物的培养条件。
探究2：结合实例PCR技术中用到的耐高温Taq酶，探究寻找实验样品方法。
小结2：在寻找目的菌株时，要根据它对生存环境的要求，到相应环境中去寻找。
归纳原理：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。
结论：本课题中所用到的培养基应该以尿素作为唯一氮源，土壤样品应该到富含尿素的环境中去找采集（农田、厕所、化肥厂等）。
①探究选择性培养基的设计方法；
②探究寻找实验样品方法；
③讨论、交流、总结、归纳筛选菌株的方法；
3.理论指导
理论指导2—统计菌落数目
展示社团活动中取得的成果—每克校园土壤中真菌的数量为2.2×106株。
探究1：接种方法及原理
小结1：采用的接种技术是稀释涂布平板法，当样品的稀释度足够高时，在培养基表面形成单个菌落，一个菌落来源于样品稀释液中的一个活菌。
探究2：稀释度的确定
小结2：不同微生物采用不同稀释度，通常第一次选择范围宽泛，保证从中选择出菌落数目在30~300之间的平板。
探究3：数据的处理（结合教材资料）
小结3：每克样品中的菌落数=（C÷V）×M
其中，C代表某一稀释度下平板生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积（ml），M代表稀释倍数。
结论：本课题种稀释度应小于筛选细菌的稀释度，数据处理可采用公式（C÷V）×M。
①探究如何统计菌落数目；
②讨论并交流接种方及原理；
③资料分析，总结并归纳数据处理的方法；
3、理论指导
理论指导3—设置对照
展示社团活动中取得的成果—每克校园土壤中真菌的数量为2.2×106株。
探究：数据的可信度？是否被污染？如何证明马丁氏培养基具有选择作用？
小结1：设置空白对照。将未接种的平板和接种后的平板，放在相同且适宜的环境中培养，如果对照组有菌落生长，则说明被污染，反之则说明未被污染。
小结2：去除马丁氏培养基中的孟加拉红和链霉素。因失去对细菌和霉菌没有抑制作用，预期生长出来的菌落数目比马丁氏培养基上的数目多，从而说明马丁氏培养基的选择作用。
结论：本课题研究中应该设置空白对照和对比对照。
①探究如何设置对照；
②分析、归纳、总结设置对照的方法和原理。
3、理论指导
理论指导4—培养与观察。
展示社团活动中取得的成果。
探究1：参阅资料，接种后培养多久能形成菌落？
小结1：恒温培养箱中28℃培养3天。
探究2：结合社团活动成果（土壤真菌和教室空气中细菌），分析如何区分不同菌落？
小结2：除颜色、大小外，还可以从边缘、突起、形态等方面区分。
结论：本课题中细菌的培养温度为30—37℃，恒温培养1—2天。
①探究微生物的培养与观察；
②分析资料，讨论、交流并归纳出区分不同菌落的方法。
3、理论指导
理论指导5—初步鉴定 展示教师预实验成果：从厕所地面上，分离得到了3株分解尿素的细菌，接种到添加酚红指示剂的培养基中，结果两株红色，一株黄色。
探究：结合酚红指示剂的功能及教材中课题背景，分析实验结果。
小结：尿素被分解为氨，与水结合显示碱性，故为红色；氨被硝化细菌利用，转化为亚硝酸或硝酸，显示酸性，故为黄色。
结论：本课题可采用同样的方法，将分离得到的菌种做初步鉴定。
①案例分析，讨论并交流；
②归纳鉴定原理。
4.实验流程
在理清研究思路的基础上，探究本课题的研究流程应该是怎样的？
结论：①准备工作②取样③样品稀释④涂布平板⑤培养⑥观察与记录⑦数据处理⑧初步鉴定
讨论、交流、展示
实验流程
5.走近科学
倡议：科学理论服务于科学技术，技术服务于社会。各研究小组，秉承“追寻科学家足迹、铸就新科技梦想”理念，展开课题研究，期待大家在《成果展示课》上的出彩表现。
课堂训练
课堂巩固练习
及时进行课堂巩固