“分解纖維素的微生物的分離”實驗教學

趙偉濤 曹剛

著重對“分解纖維素的微生物的分離”的實驗進行改進，同時引導學生對實驗進行深層探究，并且探討如何用分解纖維素的微生物解決生活中的現實問題。

分解纖維素實驗改進深層探究現實問題課題源于（人教版）普通高中課程標準實驗教科書《生物》選修1生物技術實踐專題2：微生物的培養與應用課題3：分解纖維素的微生物的分離。本節實驗課以目前社會生活中的熱點問題“環境污染”作為切入點和結尾的升華，有利于培養學生理論聯系實際和關注現實生活的思想。通過對實驗的全方位改進，讓學生在理想的實驗結果中體會實驗的原理和方法。同時通過班級間的協作，讓學生對實驗有一個整體的掌握，也增強了同學們的合作意識。

一、教學準備

1.實驗材料和用具

土壤（花盆土、庭院土和花園土）、纖維素酶、無菌水、恒溫震蕩培養箱、高壓蒸汽滅菌鍋、微量移液器、一次性吸液槍頭、涂布器、培養皿、酒精燈、培養基、燒杯、玻璃棒、天平、試管、錐形瓶、濾紙、質量濃度為1mg∕mL的CR溶液、質量濃度為10mg∕mL的CR溶液、物質的量濃度為1mol∕L的NaCl溶液。

2.實驗條件的探索

首先，是培養時間，實驗最初我培養2天就進行染色，發現透明圈不明顯，經過天數梯度的培養實驗之后，我發現培養3至5天效果最佳；其次，是染色和漂洗的時間，通過進行大量的預實驗，我發現染色和漂洗各10分效果最好；再次，是微生物的培養溫度，一些資料顯示30℃即可，可是實踐后發現該溫度條件下培養相同的天數，染色處理后透明圈較小，后來通過多次摸索，發現35～37℃之間培養效果最好；最后，是鑒別培養基的配方，我去掉了其中的土豆汁，因為有土豆汁不但其他微生物可以形成菌落，而且分解纖維素的微生物由于淀粉的存在，分解了部分淀粉而不只是分解纖維素，不易在菌落周圍形成明顯的透明圈。利用改進后的實驗條件進行操作，我們得到了非常理想的實驗結果。

二、實驗的改進與創新

1.材料的多元化

本次實驗學生們通過從不同場所取材（如花盆土、庭院土、花園土等），切實感受到分解纖維素的微生物的分布廣泛，同時還可以感受不同的環境中該微生物分布的不同，體會生物和環境的相互適應的特點。

2.實驗教學形式的改進

實驗教學是實現《標準》中“倡導探究性學習”的良好途徑。本實驗就多次采用了探究性學習方式。如設計對照實驗探究培養基是否有選擇作用、是否污染和如何解決環境問題等。在探究的基礎上進行操作，使學生更容易體會對照原則和實驗嚴謹性的重要性。

3.實驗的延伸應用

環境污染問題已引起社會的普遍關注，實驗課開始時，我利用秸稈燃燒引發的環境問題引入課題；結尾時，引導學生探討怎樣利用獲得的分解纖維素的微生物來解決一些生活中的實際問題。同時結合本節課所學內容，由學生設計實驗方案以獲得能分解某種污染物的微生物，再應用其治理環境，達到學以致用的目的。

4.課時安排

由于本實驗的周期較長，學生很難在一節課對整個實驗過程有個連貫的認識。因此，我采用了實驗接力的方式，利用班級間的合作，讓每一個班級的同學都能盡量在一節課中體會和操作實驗的每一個步驟。前一個班級要為后一個班級準備好選擇培養和剛果紅染色所需的培養基。我們還組織了一些實驗操作能力較強的同學事先做好一些培養基，這樣即使前一個班級制備的培養基出現污染，后續班級的同學也有備用材料以進行實驗操作。

三、教學過程

（一）創設情境引入主題

教師播放視頻“秸稈燃燒的危害”，并提出問題：

1.視頻中我們可以體會到秸稈燃燒的危害，我們怎樣做可以無污染的降解這些秸稈呢？

2.我們回想一下，秸稈的主要成分應該有什么？

通過視頻引入，激發學生興趣，同時培養學生的環保意識。

（二）生物興趣小組的代表介紹如何選取土樣

學生代表通過圖片說明土樣來源，同時闡述實驗組和對照組的設置。展示三處土樣的實驗結果，由同學們分析結果并確定本節實驗所需的土樣。

（三）選擇培養基的設計及檢測1.選擇培養基的設計

通過問題串引出選擇培養基。

（1）同學們思考為什么花盆土浸出液組和纖維素酶溶液組效果最接近？

（2）為什么花盆土富含纖維素分解菌？

（3）那是不是花盆土中的微生物都能分解纖維素呢？

（4）我們怎樣能將分解纖維素的微生物從中分離出來呢？

（5）同學們能設計一個可篩選出纖維素分解菌的培養基么？

教師引導學生設計選擇培養基，匯總、完善同學們的想法，最終確定培養基的成分。

2.設計對照實驗探究所用培養基是否被污染和是否具有選擇作用

教師引導，學生探討，確定對照組為不接種的空白培養基和牛肉膏蛋白胨培養基。

（四）剛果紅染色法篩選分解纖維素的微生物

教師介紹剛果紅染色原理和兩種染色方法，學生進行操作、展示，師生共同分析實驗結果。

（五）實驗的延伸應用

教師創設情境，引導學生圍繞纖維素分解菌的實際應用各抒己見，同時通過圖片，讓學生運用所學內容探究解決其他一些環境污染問題的方法。通過實際應用，不但可以激發學生的學習興趣，還能培養學生理論聯系實踐的能力，并增強環保意識。

四、教學體會與反思

1.多一份創意，少一份隨意

情境創設來源于現實生活，但需要高度濃縮和提煉，克服創設的隨意性，必要時可以適當進行加工處理，使其更符合課堂教學的實際需要。如本節課的引入和結尾都是源于生活的創意。

2.多一點興趣，少一點枯燥

興趣是最好的老師，學生只有當他對一件事感興趣時，才會自覺主動地去學習，也才會樂學。生物學是一門實驗科學，通過實驗操作，可以化抽象為具體，從而引發學生的興趣。

3.多一些探究，少一些接受

只有親歷探究、親身實踐，學生的生物能力才能得以切實提高。同時，探究實驗的目的并不在于得到全班學生統一的結果，重在使學生真正參與探究過程，在實踐中獲得具體的經驗體會。比如，本課中設置問題，學生探究設計實驗和解決生活中實際問題，有助于學生領悟科學的探究方法和培養嚴謹的科學態度。

總之，這種親身探究、生生互動的實驗場景和開放式的實驗探討模式、學習方式，正是新一輪課程改革所倡導的。