“分解纤维素的微生物的分离”实验教学

赵伟涛 曹刚

着重对“分解纤维素的微生物的分离”的实验进行改进，同时引导学生对实验进行深层探究，并且探讨如何用分解纤维素的微生物解决生活中的现实问题。

分解纤维素实验改进深层探究现实问题课题源于（人教版）普通高中课程标准实验教科书《生物》选修1生物技术实践专题2：微生物的培养与应用课题3：分解纤维素的微生物的分离。本节实验课以目前社会生活中的热点问题“环境污染”作为切入点和结尾的升华，有利于培养学生理论联系实际和关注现实生活的思想。通过对实验的全方位改进，让学生在理想的实验结果中体会实验的原理和方法。同时通过班级间的协作，让学生对实验有一个整体的掌握，也增强了同学们的合作意识。

一、教学准备

1.实验材料和用具

土壤（花盆土、庭院土和花园土）、纤维素酶、无菌水、恒温震荡培养箱、高压蒸汽灭菌锅、微量移液器、一次性吸液枪头、涂布器、培养皿、酒精灯、培养基、烧杯、玻璃棒、天平、试管、锥形瓶、滤纸、质量浓度为1mg∕mL的CR溶液、质量浓度为10mg∕mL的CR溶液、物质的量浓度为1mol∕L的NaCl溶液。

2.实验条件的探索

首先，是培养时间，实验最初我培养2天就进行染色，发现透明圈不明显，经过天数梯度的培养实验之后，我发现培养3至5天效果最佳；其次，是染色和漂洗的时间，通过进行大量的预实验，我发现染色和漂洗各10分效果最好；再次，是微生物的培养温度，一些资料显示30℃即可，可是实践后发现该温度条件下培养相同的天数，染色处理后透明圈较小，后来通过多次摸索，发现35～37℃之间培养效果最好；最后，是鉴别培养基的配方，我去掉了其中的土豆汁，因为有土豆汁不但其他微生物可以形成菌落，而且分解纤维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纤维素，不易在菌落周围形成明显的透明圈。利用改进后的实验条件进行操作，我们得到了非常理想的实验结果。

二、实验的改进与创新

1.材料的多元化

本次实验学生们通过从不同场所取材（如花盆土、庭院土、花园土等），切实感受到分解纤维素的微生物的分布广泛，同时还可以感受不同的环境中该微生物分布的不同，体会生物和环境的相互适应的特点。

2.实验教学形式的改进

实验教学是实现《标准》中“倡导探究性学习”的良好途径。本实验就多次采用了探究性学习方式。如设计对照实验探究培养基是否有选择作用、是否污染和如何解决环境问题等。在探究的基础上进行操作，使学生更容易体会对照原则和实验严谨性的重要性。

3.实验的延伸应用

环境污染问题已引起社会的普遍关注，实验课开始时，我利用秸秆燃烧引发的环境问题引入课题；结尾时，引导学生探讨怎样利用获得的分解纤维素的微生物来解决一些生活中的实际问题。同时结合本节课所学内容，由学生设计实验方案以获得能分解某种污染物的微生物，再应用其治理环境，达到学以致用的目的。

4.课时安排

由于本实验的周期较长，学生很难在一节课对整个实验过程有个连贯的认识。因此，我采用了实验接力的方式，利用班级间的合作，让每一个班级的同学都能尽量在一节课中体会和操作实验的每一个步骤。前一个班级要为后一个班级准备好选择培养和刚果红染色所需的培养基。我们还组织了一些实验操作能力较强的同学事先做好一些培养基，这样即使前一个班级制备的培养基出现污染，后续班级的同学也有备用材料以进行实验操作。

三、教学过程

（一）创设情境引入主题

教师播放视频“秸秆燃烧的危害”，并提出问题：

1.视频中我们可以体会到秸秆燃烧的危害，我们怎样做可以无污染的降解这些秸秆呢？

2.我们回想一下，秸秆的主要成分应该有什么？

通过视频引入，激发学生兴趣，同时培养学生的环保意识。

（二）生物兴趣小组的代表介绍如何选取土样

学生代表通过图片说明土样来源，同时阐述实验组和对照组的设置。展示三处土样的实验结果，由同学们分析结果并确定本节实验所需的土样。

（三）选择培养基的设计及检测1.选择培养基的设计

通过问题串引出选择培养基。

（1）同学们思考为什么花盆土浸出液组和纤维素酶溶液组效果最接近？

（2）为什么花盆土富含纤维素分解菌？

（3）那是不是花盆土中的微生物都能分解纤维素呢？

（4）我们怎样能将分解纤维素的微生物从中分离出来呢？

（5）同学们能设计一个可筛选出纤维素分解菌的培养基么？

教师引导学生设计选择培养基，汇总、完善同学们的想法，最终确定培养基的成分。

2.设计对照实验探究所用培养基是否被污染和是否具有选择作用

教师引导，学生探讨，确定对照组为不接种的空白培养基和牛肉膏蛋白胨培养基。

（四）刚果红染色法筛选分解纤维素的微生物

教师介绍刚果红染色原理和两种染色方法，学生进行操作、展示，师生共同分析实验结果。

（五）实验的延伸应用

教师创设情境，引导学生围绕纤维素分解菌的实际应用各抒己见，同时通过图片，让学生运用所学内容探究解决其他一些环境污染问题的方法。通过实际应用，不但可以激发学生的学习兴趣，还能培养学生理论联系实践的能力，并增强环保意识。

四、教学体会与反思

1.多一份创意，少一份随意

情境创设来源于现实生活，但需要高度浓缩和提炼，克服创设的随意性，必要时可以适当进行加工处理，使其更符合课堂教学的实际需要。如本节课的引入和结尾都是源于生活的创意。

2.多一点兴趣，少一点枯燥

兴趣是最好的老师，学生只有当他对一件事感兴趣时，才会自觉主动地去学习，也才会乐学。生物学是一门实验科学，通过实验操作，可以化抽象为具体，从而引发学生的兴趣。

3.多一些探究，少一些接受

只有亲历探究、亲身实践，学生的生物能力才能得以切实提高。同时，探究实验的目的并不在于得到全班学生统一的结果，重在使学生真正参与探究过程，在实践中获得具体的经验体会。比如，本课中设置问题，学生探究设计实验和解决生活中实际问题，有助于学生领悟科学的探究方法和培养严谨的科学态度。

总之，这种亲身探究、生生互动的实验场景和开放式的实验探讨模式、学习方式，正是新一轮课程改革所倡导的。