(教师版2)探究土壤微生物的分解作用.doc

高二生物必修3导学案

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探究土壤微生物的分解作用(教师版)
【学习目标】
1.设计和进行对照实验，尝试探究土壤微生物的分解作用，进一步培养探究和创造能力。
2.分析土壤微生物分解淀粉的情况。
3.学会检测淀粉和还原糖的方法，并根据现象作出合理判断和解释。
案例1: 探究土壤微生物对落叶的作用
一、提出问题: 秋天，落叶纷飞。春天，绿草如茵。且不见落叶痕迹！落叶去哪里了？
结合上面的实例，你能提出什么问题呢？请写下来。
落叶在土壤中能被分解掉,这究竟主要是土壤的物理化学因素的作用,还是土壤中微生物的作用呢 ？
注意:
（1）要选择有研究意义的问题作为课题来研究
（2）要选择我们能力范围之内的问题作为实验研究课题。
二、作出假设:
落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的
提示:假设既可以是基于已有的知识或经验作出的解释,也可以是想像或猜测。
三、设计实验
1、设计方案
（1）实验原理:
微生物能分泌多种水解酶将大分子有机物分解成小分子有机物，如纤维素酶、淀粉酶可将纤维素、淀粉水解成葡萄糖。然后被分解者吸收到细胞中进行氧化分解，最终形成CO2、水和各种无机盐，同时释放能量。
（2）、实验材料:
土壤、落叶、
（3）、实验器具:
塑料容器、标签、塑料d袋、恒温箱、纱布。
（4）、实验设计步骤:
①取两个圆柱形的塑料容器,一个贴上“甲组”标签,另一个贴上“乙组”标签。
②将准备好的土壤分别放入两个塑料容器中,将其中乙组放入恒温箱, 60℃灭菌1h。
③取 大小、形态相同的落叶12片,分成2份,分别用包好,埋入2个容器中,深度约5cm。
④将2 个容器放于实验室相同的环境中, 一段时间后,取纱布包。
⑤观察比较对照组与实验组落叶的 腐烂程度。
提示:
（1）要确定实验变量是什么 需要控制的变量有哪些如何控制这些变量 ；
（2）要注意实验步骤的先后顺序。
（3）要注意写出具体的实验步骤以便指导实验的进行。
问题探讨:
1.取材是在落叶多的地方取泥土还是落叶少的地方取？并说明理由
落叶多的地方，这个地方微生物密集
2.取表面上层土还是深入地下？
表层土 大部分微生物需要进行呼吸作用
3.该实验的自变量？
微生物的有无
4.实验过程中落叶是否需要特殊处理？
需要去除水分，避免实验误差
5.实验中的无关变量有哪些?
温度，水分，空气
6.实验中对实验对照组和实验组的实验材料的改变,要有衡量标准，本实验的衡量标准是什么？
落叶的“腐烂程度”
7.“腐烂程度”通过什么表现出来？
落叶的质量变化，视觉感受
2、预期结果
是指在实验之前根据所作出的假设推测出来的实验结果。推测出来的实验结果未必正确，必须在实验后根据实验现象来进行判断其正确性。
问题探讨:
1.相同时间内甲组（含微生物）落叶的腐烂程度比乙组的腐烂程度大,说明了什么?
微生物对落叶有分解作用
2.相同时间内甲组（含微生物）落叶的腐烂程度比乙组的腐烂程度大,说明了什么?
微生物对落叶无分解作用
3.是否存在与第一种预想相反的情况？若存在请讲出理由。
微生物会释放出某种物质，延缓落叶的腐烂
4.若两组落叶的腐烂程度相差小或一样，请说明理由？
时间短或没有使乙组与空气隔离（空气中含有微生物）
5.若实验中甲乙两组质量变化不大，是什么原因造成的？
落叶中的水分，泥土等
四、实验操作
当所有的细节都考虑清楚后就可以按照事先定好的设计方案来进行试验了。
五、实验结果分析及结论
当实验完成以后，得出的结果与预期结果可能不正确，这是不要急于否定假设，要认真思考，看看是否存在其他原因导致出现这个实验结果，如果其他条件都正确，那么就要考虑我们做出的假设是否正确了！
天数 质量g
0
3
6
9
16
甲
5
4.5
3.8
3
2.4
乙
5
4.8
4.5
4.5
4.4
从两组落叶的腐烂程度可得出: 微生物分解落叶
问题探讨:
若在测量数据时出现以下情况请做出解释？
1.为什么前三天落叶的质量变化乙大于甲？
水分的影响，落叶中水分的变化
2.若实验中甲乙到了第九天质量几乎不再变化，请说明理由？
大部分微生物需要O2，可能实验过程中甲乙两组都处于密闭环境下

案例2: 探究土壤微生物对淀粉的分解作用
一、实验原理
土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉分解，淀粉遇碘变蓝，可用碘液检测淀粉是否被分解。
或土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉分解成还原糖(麦芽糖)，还原糖遇斐林试剂，在加热条件下，产生砖红色沉淀。
二、实验方案：
①制备4种土壤(花泥,黄泥,操场沙土,庭院土)浸出液，将土壤放人垫有厚纱布的烧杯中,加水搅拌，然后将纱布连同土壤一起取出.将烧杯中的土壤浸出液静置一段时间备用。
②取5只50 mL的小烧杯分别标上"花泥"、"黄泥"、"操场沙土"、"庭院土"、"蒸馏水",分别放入10 mL的淀粉糊,在标有"蒸馏水"的小烧杯中加入30 mL的蒸馏水,在其他的4个小烧杯中分别对应地加人4种土壤浸出液各30 mL。
③在室温20℃左右的环境下放置7d后,分别取"蒸馏水"、"花泥"烧杯的溶液20 mL,将其作为A、B,分别放人2支试管中,分别编号为A1、A2、Bl、B2。这里就以花泥浸出液作为实验对象,其他几种的土壤浸出液的操作方法相同。
④在A1、Bl中加人碘液,而在A2, B2中加入斐林试剂,并用试管夹夹着放在酒精灯上加热.观察试管中溶液的颜色变化.
土壤微生物分解作用的探究过程小结(填表)

案例1
案例2
实验假设

实
验
设
计
实验组

对照组

自变量
土壤中是否含微生物
土壤中是否含有分解淀粉的微生物

实验现象

在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组
A
A1

A2

B
B1

B2

结论分析

土壤微生物分解作用的探究过程小结

案例1
案例2
实验假设
微生物能分解落叶使之腐烂
微生物能分解淀粉
实
验
设
计
实验组
对土壤高温处理
A杯中加入30 mL土壤浸出液
对照组
对土壤不做任何处理
B杯中加入30 mL蒸馏水
自变量
土壤中是否含微生物
是否含有微生物
实验现象
在相同时间内实验组落叶腐
烂程度小于对照组
A
A1
不变蓝
A2
产生砖红色沉淀
B
B1
变蓝
B2
不变色
结论分析
微生物对落叶有分解作用
土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
巩固练习:
1．某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤（深5cm左右）为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况见下表。与此有关的叙述不正确的是 （ B ）

1组
2组
3组
4组
土壤处理
灭菌
不灭菌
灭菌
不灭菌
湿润
湿润
较干燥
较干燥
A．探究的问题是不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用
B．该实验的自变量为土壤的是否灭菌处理，实验中的对照组是1和3
C．为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理
D．预期结论是1、3组的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度的分解
2.探究土壤微生物的分解作用
(1)材料用具：土壤、 落叶、 玻璃容器、 标签、 塑料袋、 恒温箱、 纱布。
(2)实验步骤：
①取两个圆柱形的玻璃容器,一个贴上“________组” 标签,另一个贴上“__________组” 标签。
②将准备好的土壤分别放入两个玻璃容器中,将其中_______组放入恒温箱,________℃灭菌 1 h。
③取落叶12片,分成 2份,分别用________包好,埋入 2个容器中,深度约 5 cm。
④将 2个容器放于实验室相同的环境中, 1月后,取纱布包。
⑤观察比较对照组与实验组落叶的_______程度。
(3)实验结果及结论：
①结果:对照组与实验组的落叶相比_________。
②结论:说明土壤中的微生物对落叶具有________。
(4)问题思考：
①实验组的叶片腐烂程度低,原因是实验组的土壤进行了_______、杀死了______，而细菌具有分解作用。
②实验中的无关变量有哪些? ________________________
【标准解答】本案例属于分析类实验,以教材实验为基础从一般设计实验程序的角度,采用对照实验的方法,对实验进行分析。对照实验中需要对实验组进行实验处理,如本实验采用 60℃对土壤进行 1小时处理;此外，对照实验遵循等量对照,如本实验中对落叶的选取要求形态、 大小要相同并分成两等份。分析对照组和实验组的实验材料的改变,要有衡量标准,如本实验中的衡量标准是落叶的“腐烂程度” 。
答案：(2)①实验 对照 ②实验 60 ③纱布
⑤腐烂 (3)①腐烂程度要高 ②分解作用
(4)①灭菌处理 细菌
②土壤的多少；实验处理时间的长短；落叶的种类等
3.同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，不同生态系统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行验证。
(1)实验设计首先要遵循的是________原则和________原则。
(2)以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A和B。实验时A不做处理(自然状态)；B用塑料袋包好，放在60℃的恒温箱中灭菌1小时。B处理的目的是_________________。
___________________________________________________
(3)(2)中实验的自变量是_________________________，因变量是_______________________，
无关变量是_________________________(至少写出两点)。
(4)如果同学们的猜测是正确的，若干天后(2)中B组的落叶_________________________。
(5)如果同学们用带有相同量同种植物落叶的冻土苔原和热带雨林的等量土壤为实验材料，分别模拟原生态系统的无机环境条件进行C组和D组的实验，定期抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量，请根据预期结果在上图中绘出相应的曲线。

思路点拨：由题意可知该实验的目的是验证落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，实验的自变量是土壤中微生物的有无，因变量是落叶的腐烂程度。为遵循生物实验设计的对照原则和单一变量原则，所以应尽量减少无关变量对实验的影响，如土壤温度、湿度、pH、落叶的种类和大小等。在绘制曲线时，应注意以下几点：①明确横坐标和纵坐标的意义，其中纵坐标为未腐烂的落叶量；②两曲线的起点相同，注意纵坐标初始值不为0；③由于微生物的分解作用，两曲线呈下降趋势，且D组下降速度较C组快；④随时间延长，微生物的数量增多，故两曲线的下降趋势是由慢到快。
答案：
(1)单一变量 　对照 　 (2)杀死土壤微生物，同时避免土壤理化性质的改变
(3)土壤微生物(作用)的有无 　落叶的腐烂程度 　 土壤温度、含水量、pH、落叶的种类和大小等(合理即可) (4)腐烂程度小于对照组　 (5)如下图

4.下面是某小组的同学为证明细菌的分解作用提出的两种实验方案。他们将同一种树的落叶分成甲、乙两组,实验过程中不断地滴加蒸馏水,使树叶保持潮湿。
方案一:将甲组放在无菌条件下,乙组放在自然条件下(暴露在空气中) 。观察记录落叶的变化。
方案二:将甲组灭菌后放在无菌条件下,乙组放在自然条件下(暴露在空气中) 。观察记录落叶的变化。
¢ (1)上述两种实验方案能否达到实验目的? 请说明理由。
方案一:不能。甲、乙两组均未进行灭菌处理。甲组落叶会分解从而失去对照作用,在自然条件下空气不仅含有细菌,且含有分解落叶的其他微生物,因此不能说乙组落叶分解只是由细菌引起的。
方案二:不能。在自然条件下,空气中不仅含有细菌,且含有分解落叶的其他微生物,因此不能说乙组落叶分解只是由细菌引起的。
(2)甲乙两组为什么要用相同的树叶? 。
因为该实验的目的是研究细菌对植物体的分解作用,所以在设计对照组,要控制其他可能影响实验结果的条件,即除了有无细菌的条件不同外,其他条件应完全相同。
(3)现在由你进行实验设计,请写出你的实验方案
将甲、乙两组都进行灭菌处理后,将甲组放在无菌条件下,乙组接种细菌后放在无菌条件下。实验过程中不断地滴加蒸馏水,使树叶保持潮湿。观察记录的变化。

沅江三中四环八步教学模式 生物模块三导学案 第6页（共6页）