2024年高中生物 專題2 微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用 課題2 土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)教案 新人教版選修1

2024年高中生物專題2微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用課題2土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)教案新人教版選修1主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容選自2024年高中生物專題2《微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用》中的課題2《土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)》，新人教版選修1。教學(xué)內(nèi)容主要包括：土壤中分解尿素細菌的原理、實驗步驟、分離方法、計數(shù)技巧及其生態(tài)學(xué)意義。這與學(xué)生已學(xué)習(xí)過的微生物基本知識、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)以及實驗操作技能緊密聯(lián)系。學(xué)生通過之前的學(xué)習(xí)，已了解微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用，以及基本的細菌培養(yǎng)方法，為本節(jié)課深入探討分解尿素細菌的分離與計數(shù)打下基礎(chǔ)。此外，課程還涉及到數(shù)學(xué)在生物計數(shù)中的應(yīng)用，進一步強化了跨學(xué)科知識點的融合。教學(xué)目標分析本節(jié)課以核心素養(yǎng)為目標，致力于提升學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任。通過學(xué)習(xí)《土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)》，學(xué)生將能夠：

1.形成生命觀念：理解分解尿素細菌在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的功能，認識到微生物在生物地球化學(xué)循環(huán)中的作用，強化對微生物多樣性和生態(tài)功能的認識。

2.培養(yǎng)科學(xué)思維：運用科學(xué)方法，設(shè)計實驗方案，通過分離和計數(shù)分解尿素細菌的過程，學(xué)會推理、分析和解決問題，培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)造性思維。

3.提升科學(xué)探究能力：掌握土壤中分解尿素細菌的分離與計數(shù)技術(shù)，熟練操作實驗儀器，通過實踐增強觀察、實驗、數(shù)據(jù)分析和總結(jié)的能力。

4.增強社會責(zé)任感：了解微生物資源在環(huán)境保護和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的重要性，認識到科學(xué)研究成果對社會發(fā)展的貢獻，激發(fā)學(xué)生參與環(huán)境保護和科研活動的熱情。學(xué)情分析本節(jié)課面向的是高中學(xué)生，他們已經(jīng)具備了一定的生物學(xué)基礎(chǔ)知識，掌握了微生物的基本概念和生態(tài)系統(tǒng)的基本原理。在此基礎(chǔ)上，對學(xué)生進行以下分析：

1.學(xué)生層次：

（1）知識層次：學(xué)生在初中階段已經(jīng)接觸過微生物的相關(guān)知識，對細菌、真菌等微生物有了初步的認識。在高中階段，他們對微生物的生態(tài)功能、培養(yǎng)方法等方面有了更深入的了解。然而，對于分解尿素細菌的分離與計數(shù)這一具體領(lǐng)域，學(xué)生可能還較為陌生。

（2）能力層次：學(xué)生在實驗操作方面具備一定的能力，能夠熟練使用基本的實驗儀器和設(shè)備。但在設(shè)計實驗方案、分析實驗結(jié)果等方面，部分學(xué)生可能還存在一定的困難。

（3）素質(zhì)層次：學(xué)生在團隊合作、溝通交流、批判性思維等方面有較好的表現(xiàn)，但在實驗過程中的嚴謹性、細心程度等方面還有待提高。

2.學(xué)生行為習(xí)慣：

（1）學(xué)習(xí)態(tài)度：學(xué)生對待生物學(xué)科的學(xué)習(xí)態(tài)度總體積極，對實驗課程表現(xiàn)出較高的興趣。

（2）學(xué)習(xí)習(xí)慣：學(xué)生在課堂上能夠認真聽講、積極發(fā)言，但在課后自主學(xué)習(xí)方面，部分學(xué)生可能缺乏主動性和計劃性。

（3）實驗習(xí)慣：學(xué)生在實驗過程中能夠遵循實驗規(guī)程，但部分學(xué)生在實驗操作中可能存在不夠嚴謹、忽視細節(jié)等問題。

3.對課程學(xué)習(xí)的影響：

（1）知識方面：學(xué)生對微生物的基礎(chǔ)知識掌握程度將直接影響到本節(jié)課的學(xué)習(xí)效果。為此，教師需要在課程開始前對學(xué)生進行相關(guān)知識點的復(fù)習(xí)和鞏固。

（2）能力方面：學(xué)生的實驗操作能力、數(shù)據(jù)分析能力等將對本節(jié)課的學(xué)習(xí)產(chǎn)生重要影響。教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的能力差異，針對性地進行指導(dǎo)，提高學(xué)生的綜合能力。

（3）素質(zhì)方面：學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的團隊合作、溝通交流等素質(zhì)將對實驗過程產(chǎn)生積極影響。教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的這些素質(zhì)，提高實驗課程的實效性。學(xué)具準備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)資源1.硬件資源：

-顯微鏡

-培養(yǎng)皿

-移液器

-分光光度計

-尿素溶液

-土壤樣本

-無菌操作臺

-滅菌鍋

-溫度控制器

2.軟件資源：

-生物實驗操作指南軟件

-數(shù)據(jù)分析軟件（如Excel、SPSS）

-演示文稿制作軟件（如PowerPoint）

3.課程平臺：

-學(xué)校實驗室

-班級多媒體教學(xué)平臺

4.信息化資源：

-電子教材

-實驗操作視頻資料

-微生物圖像庫

-數(shù)字化教學(xué)資源庫

5.教學(xué)手段：

-講授法

-演示法

-實驗法

-小組合作法

-互動討論法

-反饋評價法教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（用時5分鐘）

課程以一個簡短的討論開始，提問學(xué)生對微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用有何了解，特別是對土壤中微生物的生態(tài)功能。通過學(xué)生對已有知識的回顧，引導(dǎo)他們思考微生物如何幫助植物吸收營養(yǎng)，進而引入本節(jié)課的重點——分解尿素細菌的培養(yǎng)與計數(shù)。

2.新課講授（用時15分鐘）

(1)介紹分解尿素細菌的原理及其在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的作用，強調(diào)其在氮循環(huán)中的重要性。

(2)講解實驗步驟和注意事項，突出無菌操作的重要性，解釋如何避免交叉污染。

(3)講解計數(shù)方法，包括顯微鏡直接計數(shù)和稀釋涂布平板法，比較各自的優(yōu)缺點。

3.實踐活動（用時15分鐘）

(1)學(xué)生分組，每組按照實驗步驟進行土壤樣本的采集和尿素分解細菌的分離。

(2)學(xué)生在指導(dǎo)下進行細菌培養(yǎng)，觀察并記錄細菌的生長情況。

(3)學(xué)生學(xué)習(xí)使用分光光度計進行細菌計數(shù)，并記錄數(shù)據(jù)。

4.學(xué)生小組討論（用時10分鐘）

(1)各小組分享實驗過程中的觀察和發(fā)現(xiàn)，討論遇到的問題和解決方案。

(2)學(xué)生們圍繞以下問題展開討論：

-分離細菌時，如何確保操作的無菌性？

-計數(shù)過程中，如何減少誤差？

-土壤中分解尿素細菌的數(shù)量與土壤肥力的關(guān)系如何？

(3)教師引導(dǎo)討論，幫助學(xué)生深入理解實驗背后的原理和科學(xué)思維。

5.總結(jié)回顧（用時5分鐘）

通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能夠總結(jié)出分解尿素細菌分離與計數(shù)的關(guān)鍵步驟，理解其在生態(tài)系統(tǒng)中的作用。教師強調(diào)實驗技能的重要性，并鼓勵學(xué)生在日常生活中運用科學(xué)思維。

（總用時45分鐘）教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-推薦閱讀：《微生物學(xué)導(dǎo)論》中關(guān)于微生物生態(tài)學(xué)及微生物培養(yǎng)技術(shù)的章節(jié)，以加深學(xué)生對微生物多樣性和培養(yǎng)方法的理解。

-視頻資料：尋找與分解尿素細菌培養(yǎng)與計數(shù)相關(guān)的教學(xué)視頻，如科學(xué)紀錄片、實驗操作演示等，幫助學(xué)生更直觀地學(xué)習(xí)實驗技能。

-學(xué)術(shù)論文：推薦閱讀有關(guān)土壤微生物在氮循環(huán)中作用的研究論文，讓學(xué)生了解科研前沿。

-實地考察：組織學(xué)生參觀當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)科研機構(gòu)或農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗室，了解微生物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2.拓展建議：

-自主學(xué)習(xí)：鼓勵學(xué)生利用圖書館資源，查閱與分解尿素細菌相關(guān)的書籍和資料，增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

-小組研究：學(xué)生可以分組研究分解尿素細菌在不同土壤類型、不同環(huán)境條件下的生長情況，提高學(xué)生的科研素養(yǎng)。

-實踐活動：學(xué)生在課后嘗試利用家庭物品（如廚余垃圾、尿素化肥等）進行簡單的微生物培養(yǎng)實驗，將理論知識與實際生活相結(jié)合。

-交流分享：組織學(xué)生開展學(xué)術(shù)沙龍，分享各自的學(xué)習(xí)心得和拓展成果，提高學(xué)生的溝通表達能力。

-跨學(xué)科學(xué)習(xí)：引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合數(shù)學(xué)、化學(xué)等學(xué)科知識，探討分解尿素細菌計數(shù)方法中的科學(xué)原理，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測1.課堂小結(jié)：

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了土壤中分解尿素細菌的分離與計數(shù)方法，理解了其在生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用。通過實踐活動，學(xué)生掌握了以下知識點：

-分解尿素細菌的生態(tài)功能及其在土壤氮循環(huán)中的作用。

-土壤樣本的采集、細菌分離和培養(yǎng)的基本步驟。

-分光光度計在細菌計數(shù)中的應(yīng)用及注意事項。

-實驗過程中的無菌操作原則和實驗技能。

2.當(dāng)堂檢測：

（1）選擇題：

1.以下哪種方法常用于分解尿素細菌的計數(shù)？（）

A.顯微鏡直接計數(shù)法

B.稀釋涂布平板法

C.分光光度計法

D.重量法

2.在進行尿素分解細菌的分離實驗時，以下哪項操作是錯誤的？（）

A.采集土壤樣本后立即進行實驗

B.使用無菌移液器進行細菌轉(zhuǎn)移

C.將培養(yǎng)皿放入恒溫培養(yǎng)箱中

D.在實驗過程中定期觀察并記錄細菌生長情況

（2）簡答題：

1.請簡要說明分解尿素細菌在土壤氮循環(huán)中的作用。

2.請列舉實驗中用于確保無菌操作的方法和注意事項。

（3）案例分析：

給定以下情境，請分析可能導(dǎo)致實驗結(jié)果不準確的原因：

某學(xué)生在進行分解尿素細菌計數(shù)實驗時，發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果與預(yù)期相差較大，可能的原因有以下幾點：

1.土壤樣本在采集過程中受到污染。

2.實驗操作過程中未能嚴格遵守?zé)o菌操作原則。

3.分光光度計在使用時未進行校正。

4.學(xué)生在實驗過程中未遵循實驗步驟，導(dǎo)致實驗失敗。

（4）實踐操作：

教師隨機挑選幾名學(xué)生，現(xiàn)場演示分解尿素細菌的分離與計數(shù)實驗，并請其他學(xué)生評價其操作是否規(guī)范，是否遵循了無菌操作原則。典型例題講解例題1：

題目：簡述尿素分解細菌的分離原理，并說明如何通過實驗操作來驗證尿素分解細菌的存在。

答案：

分離原理：利用尿素作為氮源，只有能分解尿素的細菌能在特定培養(yǎng)基上生長。

驗證方法：將疑似分解尿素細菌的菌落接種到含尿素的培養(yǎng)基上，觀察是否出現(xiàn)沉淀或氣體產(chǎn)生，以確認細菌是否具有分解尿素的能力。

例題2：

題目：描述稀釋涂布平板法的操作步驟，并說明其計數(shù)原理。

答案：

操作步驟：

1.制備不同稀釋度的菌液。

2.將不同稀釋度的菌液均勻涂布在固體培養(yǎng)基表面。

3.在適宜條件下培養(yǎng)細菌。

4.觀察并計數(shù)每個平板上的菌落數(shù)量。

計數(shù)原理：通過稀釋菌液，使得每個平板上的菌落數(shù)量在可數(shù)范圍內(nèi)，通過計數(shù)不同稀釋度下的菌落數(shù)量，推算出原始菌液中的細菌總數(shù)。

例題3：

題目：在進行分解尿素細菌計數(shù)實驗時，為什么要在菌落生長到一定程度后立即進行計數(shù)？

答案：因為細菌生長具有周期性，生長到一定程度后，細菌數(shù)量會達到一個穩(wěn)定期。如果在穩(wěn)定期后進行計數(shù)，可能會導(dǎo)致結(jié)果不準確，因為細菌數(shù)量可能會因競爭和營養(yǎng)消耗而減少。

例題4：

題目：如何避免在實驗過程中產(chǎn)生誤差？

答案：

1.確保實驗操作過程中的無菌條件。

2.使用精確的移液器，控制每次移液的體積。

3.在計數(shù)前確保