“分解纖維素的微生物的分離”實(shí)驗(yàn)教學(xué)

趙偉濤 曹剛

著重對(duì)“分解纖維素的微生物的分離”的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)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(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

分解纖維素實(shí)驗(yàn)改進(jìn)深層探究現(xiàn)實(shí)問(wèn)題課題源于（人教版）普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)《生物》選修1生物技術(shù)實(shí)踐專(zhuān)題2：微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用課題3：分解纖維素的微生物的分離。本節(jié)實(shí)驗(yàn)課以目前社會(huì)生活中的熱點(diǎn)問(wèn)題“環(huán)境污染”作為切入點(diǎn)和結(jié)尾的升華，有利于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和關(guān)注現(xiàn)實(shí)生活的思想。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的全方位改進(jìn)，讓學(xué)生在理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中體會(huì)實(shí)驗(yàn)的原理和方法。同時(shí)通過(guò)班級(jí)間的協(xié)作，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有一個(gè)整體的掌握，也增強(qiáng)了同學(xué)們的合作意識(shí)。

一、教學(xué)準(zhǔn)備

1.實(shí)驗(yàn)材料和用具

土壤（花盆土、庭院土和花園土）、纖維素酶、無(wú)菌水、恒溫震蕩培養(yǎng)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(yǎng)皿、酒精燈、培養(yǎng)基、燒杯、玻璃棒、天平、試管、錐形瓶、濾紙、質(zhì)量濃度為1mg∕mL的CR溶液、質(zhì)量濃度為10mg∕mL的CR溶液、物質(zhì)的量濃度為1mol∕L的NaCl溶液。

2.實(shí)驗(yàn)條件的探索

首先，是培養(yǎng)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)最初我培養(yǎng)2天就進(jìn)行染色，發(fā)現(xiàn)透明圈不明顯，經(jīng)過(guò)天數(shù)梯度的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)之后，我發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)3至5天效果最佳；其次，是染色和漂洗的時(shí)間，通過(guò)進(jìn)行大量的預(yù)實(shí)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)染色和漂洗各10分效果最好；再次，是微生物的培養(yǎng)溫度，一些資料顯示30℃即可，可是實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)該溫度條件下培養(yǎng)相同的天數(shù)，染色處理后透明圈較小，后來(lái)通過(guò)多次摸索，發(fā)現(xiàn)35～37℃之間培養(yǎng)效果最好；最后，是鑒別培養(yǎng)基的配方，我去掉了其中的土豆汁，因?yàn)橛型炼怪坏渌⑸锟梢孕纬删?，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?chē)纬擅黠@的透明圈。利用改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行操作，我們得到了非常理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

二、實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新

1.材料的多元化

本次實(shí)驗(yàn)學(xué)生們通過(guò)從不同場(chǎng)所取材（如花盆土、庭院土、花園土等），切實(shí)感受到分解纖維素的微生物的分布廣泛，同時(shí)還可以感受不同的環(huán)境中該微生物分布的不同，體會(huì)生物和環(huán)境的相互適應(yīng)的特點(diǎn)。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式的改進(jìn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)現(xiàn)《標(biāo)準(zhǔn)》中“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”的良好途徑。本實(shí)驗(yàn)就多次采用了探究性學(xué)習(xí)方式。如設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)探究培養(yǎng)基是否有選擇作用、是否污染和如何解決環(huán)境問(wèn)題等。在探究的基礎(chǔ)上進(jìn)行操作，使學(xué)生更容易體會(huì)對(duì)照原則和實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)性的重要性。

3.實(shí)驗(yàn)的延伸應(yīng)用

環(huán)境污染問(wèn)題已引起社會(huì)的普遍關(guān)注，實(shí)驗(yàn)課開(kāi)始時(shí)，我利用秸稈燃燒引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題引入課題；結(jié)尾時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生探討怎樣利用獲得的分解纖維素的微生物來(lái)解決一些生活中的實(shí)際問(wèn)題。同時(shí)結(jié)合本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，由學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案以獲得能分解某種污染物的微生物，再應(yīng)用其治理環(huán)境，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

4.課時(shí)安排

由于本實(shí)驗(yàn)的周期較長(zhǎng)，學(xué)生很難在一節(jié)課對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程有個(gè)連貫的認(rèn)識(shí)。因此，我采用了實(shí)驗(yàn)接力的方式，利用班級(jí)間的合作，讓每一個(gè)班級(jí)的同學(xué)都能盡量在一節(jié)課中體會(huì)和操作實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)步驟。前一個(gè)班級(jí)要為后一個(gè)班級(jí)準(zhǔn)備好選擇培養(yǎng)和剛果紅染色所需的培養(yǎng)基。我們還組織了一些實(shí)驗(yàn)操作能力較強(qiáng)的同學(xué)事先做好一些培養(yǎng)基，這樣即使前一個(gè)班級(jí)制備的培養(yǎng)基出現(xiàn)污染，后續(xù)班級(jí)的同學(xué)也有備用材料以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

三、教學(xué)過(guò)程

（一）創(chuàng)設(shè)情境引入主題

教師播放視頻“秸稈燃燒的危害”，并提出問(wèn)題：

1.視頻中我們可以體會(huì)到秸稈燃燒的危害，我們?cè)鯓幼隹梢詿o(wú)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(yīng)該有什么？

通過(guò)視頻引入，激發(fā)學(xué)生興趣，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

（二）生物興趣小組的代表介紹如何選取土樣

學(xué)生代表通過(guò)圖片說(shuō)明土樣來(lái)源，同時(shí)闡述實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的設(shè)置。展示三處土樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由同學(xué)們分析結(jié)果并確定本節(jié)實(shí)驗(yàn)所需的土樣。

（三）選擇培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)及檢測(cè)1.選擇培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)

通過(guò)問(wèn)題串引出選擇培養(yǎng)基。

（1）同學(xué)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?cè)鯓幽軐⒎纸饫w維素的微生物從中分離出來(lái)呢？

（5）同學(xué)們能設(shè)計(jì)一個(gè)可篩選出纖維素分解菌的培養(yǎng)基么？

教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)選擇培養(yǎng)基，匯總、完善同學(xué)們的想法，最終確定培養(yǎng)基的成分。

2.設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)探究所用培養(yǎng)基是否被污染和是否具有選擇作用

教師引導(dǎo)，學(xué)生探討，確定對(duì)照組為不接種的空白培養(yǎng)基和牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)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(xué)生進(jìn)行操作、展示，師生共同分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（五）實(shí)驗(yàn)的延伸應(yīng)用

教師創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生圍繞纖維素分解菌的實(shí)際應(yīng)用各抒己見(jiàn)，同時(shí)通過(guò)圖片，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)內(nèi)容探究解決其他一些環(huán)境污染問(wèn)題的方法。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，不但可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，并增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。

四、教學(xué)體會(huì)與反思

1.多一份創(chuàng)意，少一份隨意

情境創(chuàng)設(shè)來(lái)源于現(xiàn)實(shí)生活，但需要高度濃縮和提煉，克服創(chuàng)設(shè)的隨意性，必要時(shí)可以適當(dāng)進(jìn)行加工處理，使其更符合課堂教學(xué)的實(shí)際需要。如本節(jié)課的引入和結(jié)尾都是源于生活的創(chuàng)意。

2.多一點(diǎn)興趣，少一點(diǎn)枯燥

興趣是最好的老師，學(xué)生只有當(dāng)他對(duì)一件事感興趣時(shí)，才會(huì)自覺(jué)主動(dòng)地去學(xué)習(xí)，也才會(huì)樂(lè)學(xué)。生物學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，可以化抽象為具體，從而引發(fā)學(xué)生的興趣。

3.多一些探究，少一些接受

只有親歷探究、親身實(shí)踐，學(xué)生的生物能力才能得以切實(shí)提高。同時(shí)，探究實(shí)驗(yàn)的目的并不在于得到全班學(xué)生統(tǒng)一的結(jié)果，重在使學(xué)生真正參與探究過(guò)程，在實(shí)踐中獲得具體的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)。比如，本課中設(shè)置問(wèn)題，學(xué)生探究設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和解決生活中實(shí)際問(wèn)題，有助于學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)的探究方法和培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

總之，這種親身探究、生生互動(dòng)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)探討模式、學(xué)習(xí)方式，正是新一輪課程改革所倡導(dǎo)的。