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1、分解纤维素的微生物的分离的教学案例姓名:刘小丽 单位:新疆生产建设兵团第八师石河子一中 邮政编码:832000 联系电话:13369936766 邮箱:yilusangshen1122一、 设计指导思想 本节是选修一生物技术实践专题二微生物的培养与应用的第三个课题。课标对本节的要求是: 简述纤维素酶的种类和作用从土壤中分离出分解纤维素的微生物讨论分解纤维素的微生物的应用价值 ,高考考试大纲对于微生物的利用也有如下四个要求:微生物的分离和培养某种微生物的数量的测定培养基对微生物的选择利用利用微生物的发酵来生产特定的产物及微生物在其他方面的应用。而本节课包含了上述要求 ,研究近几年的高考试题以及模
2、拟题,发现在生物技术实践专题的出题方向上有这样的特点:在其他专题的命题上基本属于单纯识记层面,而关于微生物的培养与应用专题常常是联系生活,以实验考查的形式出题,题型灵活,需要有较高的实验探究能力。因此希望能够通过此实验加强学生这两个方面的实验探究能力。我校虽然办学规模较大,每年级平均26个班,但由于种种原因,截至到今年,此种难度的实验还未能开展起来,教学中的实验一般都是用视频来代替,所用视频均来自教师用书附带光盘中。因此,我想能否克服困难,进行一次尝试和探索,真正的实施本实验。如果成功完成了从生活环境中“分离出分解纤维素的微生物”的实验,我们就积累大量经验让以后所有的学生和老师都成为受益者;如
3、果难度太大,确实难以大范围开展,我们就将整个实验过程以图片和视频资料的形式保留下来,用于今后的教学。实验教学依据的主要原理:自然界中能够分解纤维素的微生物都能产生纤维素酶,把多糖纤维素分解为纤维二糖乃至葡萄糖;而化学试剂刚果红可以与纤维素等多糖结合形成红色复合物,不能与纤维二糖和葡萄糖发生这种反应,根据这个原理我们能够用刚果红染色法鉴定出产纤维素酶的微生物。二、 实验分析(教材、本校教学情况分析及教学难点解决思路)难点一:从土壤中分离出分解纤维素的微生物实验。(1)从教材设计看,本实验周期长,从准备到完成需要大概3到5天时间,这包括了器具的灭菌、培养基的配制、土壤的取样、选择培养、接种以及观察
4、实验结果这6个环节,而微生物的生长是需要时间的,因此在一节课中完成该实验困难很大;(2)从我校师资看,本校20多位生物学科老师,绝大多数在大学时都未曾做过该实验,即使做过也少有老师参与过实验全程。所以,对此实验,基本没有可参考的经验;(3)从我校高中生物实验室情况看,实验条件非常有限,如超净工作台仅一台,仅有的高压蒸汽灭菌锅还因故障无法使用,且缺乏试剂纤维素粉和酵母膏。所以,根据我校情况,成功完成“从土壤中分离出分解纤维素的微生物”这一实验本身就是一大难点。基于上述分析以及高考考查的侧重点的研究,为解决难点一,针对(1)(2)问题,我做了如下改进设计:1、将本实验拆分为课下实验和课堂实验两个部
5、分。课下实验(有视频片段)由兴趣浓厚学有余力的同学在老师的指导下来完成,包括器具的灭菌、培养基的配制、土壤的取样、选择培养以及观察实验结果这五个环节;课堂实验是进行梯度稀释涂布和平板划线法,在课堂实验操作之前将其他同学和老师所做的工作以图片或视频的方式展示给全班同学,这样做既可以解决时间问题,又可以让不同能力层次的同学都得到提高,而老师则需要完成整个预实验,确定该实验在学校现有条件下确实可以完成。2、课堂实验部分(有视频片段),由于实验条件有限,稀释需要用到的移液管与洗耳球数量不足,且为每一个同学准备了三个平板。一个用于平板划线,另外两个用于涂布。如果每一小组同学都将菌液稀释10105倍,再涂
6、布平板那么平板数量太多。针对这两个问题我设计让每大组的第一排同学进行稀释,后面的同学每两个为一小组只选择其中一个稀释倍数进行涂布。对于问题(3),我引导学生大胆创新,分别用羧甲基纤维素钠和干菜叶粉末代替纤维素粉配制两种选择培养基;对培养基无法用高压蒸汽灭菌我们尝试采用了将培养基长时间煮沸来代替;并且同时用两种刚果红染色法来鉴别分解纤维素的微生物,目的是为了比较两种方法的优缺点。(图片)难点二:实验中“稀释涂布平板和平板划线”两种接种方法的具体操作。微生物的接种操作要求高,实验的难度主要表现在两方面。一是平板划线过程中,不容易掌握力度,很容易就将培养基划破;二是学生虽然明白必须要防止外来杂菌污染
7、,也对接种方法有所了解,但知易行难,在实际操作过程中还是会因为疏忽而造成杂菌污染。对于这个问题我的突破方法是:(1)学生观看演示视频;(2)实验操作开始之前让学生对照着桌面仪器认识接种环和涂布器,老师再将注意事项强调并演示;(3)展示学生操作照片或视频,让学生指出存在问题。这样,90%以上的学生对平板划线和稀释涂布平板都能够做得很好。(有视频片段)三、 教学目标1、知识目标(1)了解刚果红染色法。(2)简述纤维素酶的种类和作用。2、能力目标(1)尝试运用选择培养基和鉴别培养基从土壤中分离出能够分解纤维素的微生物。(2)全班同学学会稀释涂布平板和平板划线两种接种方法。(3)部分同学通过参与课下实
8、验熟知培养基培养皿灭菌方法、土壤取样以及倒平板的方法。(4)通过本实验整理出从土壤中分离某种特定微生物的基本思路。3、情感价值观目标(1)通过本实验让同学们对微生物的认知从抽象到具象的升华。(2)通过不同能力层次的同学分别参与不同实验环节的过程,使学生意识到团队协作的重要性,并通过该实验体验成功的喜悦。四、 教学准备需要提前准备好的工作。1、 教师需要做好的准备(1) 制定尽量详尽的实验计划,并开展预实验。(2) 指导兴趣小组同学完成课前实验:器具的灭菌、培养基的配制、土壤的取样、选择培养以及观察实验结果等五个环节。(课下实验视频)2、 学生需要做好的准备温习理论知识,关注实验进程。教学过程五
9、、教学内容教学的组织和引导学生活动教学意图引入实验目的、原理、步骤以及注意事项讲解1、 讲解回顾基础知识2、 以PPT的形式展示本节课之前老师所做的实验准备以及同学们自己参与的环节。3、 介绍桌面上的实验器具,讲解并演示移液管、涂布器和接种环的使用方法。学生朗读黑板上的实验原理。学生看照片和视频。学生跟着老师检查,认识涂布器、接种环和两种类型的平板,仔细观察。明确本节课的实验目标。让学生清楚整个实验的流程,并知道在本实验之前老师和班级的部分同学完成了哪些工作。让学生认识所有需要用到的工具。并且知道具体应该如何操作。教师指导稀释涂布平板和平板划线(有视频)分组进行实验(有视频)1、 将全班同学分
10、成四大组,每一大组的第一排同学对已经选择培养过的菌液依次稀释10、102、103、104、105、106个梯度。后排每一排同学只涂布其中一个梯度的菌液。2、 每一个同学可以涂布且平板划线一个平板。3、 指导学生完成实验后需要按要求贴好标签。点燃酒精灯,按照老师的要求开始进行实验。学生之间相互交流经验完成后贴好标签,注明姓名,时间。通过分组梯度稀释让学生体会合作。让学生操作两种接种方法的其中一种。会发现操作起来蛮困难。领悟到知道和实践是两回事。实验操作评价1、通过投影展示部分同学在实验操作的照片,让同学们评价这些同学的操作过程。2、出示老师事先涂布或划线的平板,让学生说出是什么方式接种的,并且通
11、过观察指出存在的问题。学生相互讨论,指出这些同学的操作出现的问题,并且自评。学生观察指正再次巩固两种接种方法操作过程的注意事项。学会评价实验结束,让学生收回平板并整理实验台面每一大组指定同学进行后期的观察与记录培养学生良好的行为习惯六、 反思总结 从最初想的设想到预实验的探索到最后具体设计引领学生开展本实验,我和我的兴趣小组的同学们都做了很多的尝试,也遇到了许多的问题。比如一开始的时候在培养基的配制环节就缺乏试剂纤维素粉,但是通过查阅文献和资料我们尝试先后尝试用羧甲基纤维素钠和晒干的白菜叶粉末替代纤维素粉配制了选择培养基,发现也可以筛选出分解纤维素的微生物。另外,就是局限于我校实验室的条件,在
12、一些防止外来杂菌污染的环节中没有办法做到完全无菌,因此最后的结果是我们虽然确实从环境中筛选出了目的微生物,但是大家也发现还有其他杂菌的生长。于是同学们也尝试着去分析可能的原因,这样也有助于理论知识的理解。总之,能和学生一起完成这个实验,虽然并不是非常成功,但我已觉得十分不易。当然,实验过后,也有些许遗憾之处。比如,在课堂实验的开展中,学生完成的稀释涂布平板和平板划线两种接种方法,要求虽高但耗时并不长,因此是否可以稀释的菌液制作装片在显微镜下直观地观察微生物的结构,不仅再巩固显微镜的使用,更让他们对微生物个体有一个直观的认识。又如,在微生物的培养过程中有许多不可控因素,应该多留一些素材,尤其是图片资料,用图片来说明培养过程中的变化。最后,我想说通过实施该实验,个人认为该实验在本校全面开展难度依然很大。主要体现在,年级学生人数多班级多,从时间统筹上来说不易操作,并且微生物的繁殖速度也很快,选择培养过后若不及时接种会造成菌液浓度过大而导致实验不易成功。不知道是否有更加合理和易操作的开设方法,还请各位专家同仁不吝指教,谢谢!