《分解纤维素的微生物的分离》教学设计

郭继红

关键词：基础知识;教学设计;高中生物;操作技术;展示评价

中图分类号：G633.91   文献标识码：B   文章编号：1009-010X（2019）02-0060-02

一、教学内容与目标分析

人教版高中生物学教材（选修1）专题2“微生物的培养与应用”中课题3“分解纤维素的微生物的分离”是按照《高中生物课程标准》关于“活动建议”的要求设置的，即學生基于微生物的实验室培养技术，利用稀释涂布平板法分离某种特定的微生物。课题3的主要内容包括：“微生物的培养技术”基础知识的应用;“分解纤维素的微生物的分离”实验方案的设计和实验操作技术的评价;实验结果的展示与评价和课题知识的综合运用。

（一）教学目标

1.知识目标

简述纤维素酶的种类及其作用;从土壤中分离出分解纤维素的微生物;概述分离分解纤维素的微生物的实验流程，阐明实验操作的原理。

2.能力目标

掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

3.情感目标

掌握科学探究的方法，同时培养学生的科学思维和创新能力。

（二）教学重点

样品的梯度稀释和稀释涂布平板法的实验操作以及分析与评价。

（三）教学难点

从土壤中分离分解纤维素的微生物的实验操作与分析。

二、教学过程与活动组织

完成该课题的教学需要两周的时间，整个教学活动分为三个阶段：（1）基础知识的复习与前期准备阶段;（2）实验室操作、实验过程的评价、相关知识的运用阶段;（3）结果的展示与评价阶段。该活动充分体现了学生的自主性和主体地位，同时落实了多元化评价机制，即引导学生进行自我评价和自我反思的同时，还突出了实验的真实性，即获得了真实的实验结果。同时还注重实验结果的原因分析与知识运用，即把实验结果与操作过程结合起来分析，把基础知识与实践应用结合起来理解。

（一）“微生物的培养技术”基础知识

在进行实验的前一周，安排学生复习课题1和课题2中的知识，其主要包括培养基的配制、无菌操作技术、稀释涂布平板法、选择培养基的作用和土壤取样等。

（二）实验方案的设计

在进行实验的前一周，教师提出基本的指导要求，然后安排学生设计实验方案，学生根据教师的指导要求，阅读教材，自主设计实验方案后交给指导教师，随后教师提出修改意见，学生按修改意见修改实验方案后保存备用。实验方案主要包括：（1）实验原理，所需仪器、材料、用具和药品等;（2）土壤取样：地点、时间、保存方法;（3）培养基的配制与无菌操作;（4）样本的扩大培养;（5）实验操作的流程和注意事项;（6）培养观察、结果分析与评价;（7）总结报告;（8）自主内容。

上述实验方案的设计要求学生完成，实验方案（1）～（4）由生物兴趣小组完成，（5）～（8）由全体学生完成。

（三）土壤取样与培养基的配制

在进行实验的前一天，组织生物兴趣小组成员采集土壤样本，并在“纤维素分解菌的选择培养基”上进行扩大培养备用。实验器材灭菌，并根据教材“鉴别纤维素分解菌的培养基”配方配制培养基25套备用。

（四）实验操作与过程评价

学生按照自己设计的实验方案，在实验室完成样品的梯度稀释，并在选择培养基上进行培养。教师在指导过程中录制具有代表性的学生操作视频，待操作完成后，教师把现场录制的具有代表性的学生操作视频通过投影仪播放回顾，然后师生共同从操作规范、实验原理、对实验结果的影响等方面对其进行评价，以期对教材的操作流程进行创新和改进，由此培养了学生的创造能力和科学精神。

（五）实验原理和知识的运用

设计系列问题：（1）纤维素能被土壤中的某些微生物分解利用的原因？（2）纤维素分解菌的取样环境有哪些特点？用哪些方法可以得到富含纤维素的物质？（3）如何设计实验证明纤维素酶的分解作用？（4）纤维素分解菌选择培养基的特点，为什么选择培养基能够“浓缩”所需的微生物？（5）筛选纤维素分解菌的方法是刚果红染色法，该方法可以通过颜色反应直接筛选吗？其原理是什么？（6）在实验过程中使用的培养基类型是什么？培养的目的是什么？（7）在实验操作中为什么要严格遵守无菌操作规范？（8）“稀释涂布平板法” 为什么要涂布无菌水、104、105、106各3组？（9）样品培养应注意的事项有哪些？（10）为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要做哪些工作？

通过解决上述问题，可进一步激发学生的兴趣和主动性，由此可帮助学生构建知识体系，培养学生各方面的能力。

（六）实验结果的展示与评价

实验2～3天后，学生观察自己的实验结果并互相展示，然后完成实验报告。教师统计全班学生（25组）的实验结果并在实验报告中给予评价。统计的结果大致分为三类：在“刚果红选择培养基”上形成明显透明圈的占60%、较明显的占20%、不明显的占20%，由此说明大部分学生都掌握了无菌操作的规范、稀释涂布平板法和样品的培养技能。

三、教学反思

在教学中合理安排教学时段是成功的基础，指导学生撰写实验设计方案是成功的关键。实验操作与过程评价是本课落实“在做中学”的措施;实验原理和基础知识的运用是构建知识体系和提高学生能力的有效途径;实验结果的展示与评价是激发学生学习兴趣，培养学生创造能力和科学精神的重要方式。