土壤微生物的分解作用.doc
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“土壤微生物的分解作用”探究活动解读
摘要本文通过教学参考的形式，结合探究过程，将人民教育出版社2004年版高中生物新教材中“土壤微生物的分解作用”这一实验预做情况展示出来，以便于有关师生在实际教学、学习中有所帮助。
文中重点叙述了土壤微生物对落叶、淀粉的分解作用等几方面内容。
关键词土壤微生物微生物的分解作用生态系统的物质循环
一、活动目标
1.分析生态系统中的物质循环。
2.尝试探究土壤微生物的分解作用。
3.认同生物与环境是一个统一的整体。
制定以上教学目标是基于这样的认识：
学生通过该实验可以探究土壤中落叶等物质的消失源于土壤微生物的分解作用，更好地理解生态系统的物质循环中从有机物到无机物的过程。
从而巩固生态系统物质循环和生物与环境整体性等相关生态学知识，为今后开展土壤生态学的研究工作打下基础。
二、背景资料
“土壤微生物的分解作用”探究实验是土壤生态学中的一个重要实验，该实验的原理是：
土壤中的微生物主要有细菌、真菌、放线菌、藻类和原生动物，它们在生态系统成分中主要充当分解者，通过自身产生酶的作用，将落叶、淀粉等较复杂有机物分解成简单有机物或无机物分子，在自然界物质循环中起重要作用。
土壤是微生物的良好生境，土壤中有多种类群的微生物，它们对自然界物质的转化和循环起着极为重要的作用，对农业生产和环境保护有着不可忽视的影响。
根际微生物与植物的关系特别密切，不同的土壤和植物对根际微生物产生显著影响，而不同的根际微生物由于其生理活性和代谢产物的不同，也将对土壤肥力和植物营养产生积极或消极的作用。
土壤微生物不仅对土壤的肥力和土壤营养元素的转化起着重要作用，而且对于进入土壤中的农药及其他有机污染物的自净、有毒金属及其化合物在土壤环境中的迁移转化等都起着极为重要的作用。
这其中对土壤微生物的分解作用的研究是最基础、最深入的，这次通过本探究实验，可以为今后研究土壤理化性质及土壤微生物的其它作用，更多涉足土壤生态学打下坚实基础。
三、操作指南
材料用具：
1.土壤微生物对落叶的分解作用：
土壤、落叶、玻璃容器、标签、塑料袋、恒温箱、纱布
2.土壤微生物对淀粉的分解作用：
土壤、纱布、烧杯、玻璃棒、淀粉糊、蒸馏水、碘液、斐林试剂、酒精灯
操作要点：
1.设计实验方案时要注意：
自然界存在着许多不可控制的因素，它们可能影响实验者的判断。
因此，有关分解者作用的探究，最好在实验室进行，这样可以更多地控制实验变量。
2.进行实验过程中要注意控制变量，让实验组和对照组自变量以外的条件保持一致。
本实验可能要等几天甚至几周的时间才出结果，因此要有计划地观察和记录。
难点突破：
1.制订计划时，首先，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？
等等。
其次，要确定探究的地点或场所：
在野外？
还是在实验室中？
第三，设计实验方案。
2.设置对照时，对照组的土壤不做处理（自然状态）；实验组的土壤要做处理，以尽可能排除土壤微生物的作用，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变。
操作程序：
（一）提出问题
落叶或淀粉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？
确定实验题目：
探究土壤微生物的分解作用。
（二）做出假设
土壤微生物可通过自身产生酶的作用，将较复杂有机物分解成简单有机物或无机物分子。
（三）实验预期
土壤中的微生物对落叶和淀粉是具有分解作用的。
（四）设计实验方案：
1土壤微生物对落叶的分解作用
1.准备材料，设立实验组、对照组。
2.土壤分装，对”实验组”进行灭菌处理。
3.灭菌后取出。
4.落叶包好，埋入玻璃容器中。
5.将两容器放于实验室相同的环境内，数月后，观察结果。
2土壤微生物对淀粉的分解作用
1.制备四种土壤（花泥、黄泥、操场沙土、庭院土）浸出液。
2.取5只50ml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10ml的淀粉糊，在标有“蒸馏水”的小烧杯中加入30ml的蒸馏水，在其他的四个小烧杯中分别对应的加入四种土壤浸出液各30ml。
3.以花泥浸出液作为实验对象。
在室温20摄氏度左右的环境下放置7天后，分别取“蒸馏水”、“花泥”烧杯的溶液20ml，将其作为A、B，分别放入二支试管中，分别编号为A1、A2，B1、B2。
其他几种的土壤浸出液的操作方法也是这样的。
4.在A1、B1中加入碘液，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。
观察试管中的溶液的颜色变化。
3得出结论。
4结果分析。
可以将实验过程和现象列表整理，进行对比分析，得出实验结果。
（五）实施探究
1土壤微生物对落叶的分解作用
1.准备好二个圆柱形的玻璃容器，高度约为10CM,一个贴上“实验组”的标签,一个贴上“对照组”的标签。
2.对“实验组”进行灭菌处理,方法是用塑料袋罩住玻璃容器上方，将其放入60度恒温箱中灭菌1小时。
3.灭菌1小时后将其取出。
4.取来落叶12片，分成二份，要求大小分配平均。
然后，分别用纱布包好，埋入两容器中，深度约为5cm。
5.将两容器放于实验室相同的环境内，一个月后，取出纱布包，观察比较对照组的落叶与实验组的落叶腐烂程度。
2土壤微生物对淀粉的分解作用
1.制备四种土壤（花泥、黄泥、操场沙土、庭院土）浸出液。
土壤放入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50ml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10ml的淀粉糊，在标有“蒸馏水”的小烧杯中加入30ml的蒸馏水，在其他的四个小烧杯中分别对应的加入四种土壤浸出液各30ml。
3.在室温20摄氏度左右的环境下放置7天后，分别取“蒸馏水”、“花泥”烧杯的溶液20ml，将其作为A、B，分别放入二支试管中，分别编号为A1、A2，B1、B2。
我们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也是这样的。
4.在A1、B1中加入碘液，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。
观察试管中的溶液的颜色变化。
（六）推出结论
1.土壤微生物对落叶的分解作用
观察到对照组的落叶与实验组的落叶相比较腐烂程度要高，这个实验结果说明土壤中的微生物对落叶是具有分解作用的。
2.土壤微生物对淀粉的分解作用
观察到A1的溶液为深蓝色，B1的溶液颜色为无色，而A2中则是蓝色的絮状沉淀，B2中则为砖红色。
这个实验结果说明淀粉在花泥中微生物的作用下被分解为葡萄糖了。
（七）表达与交流
学生写出实验报告，在班级内交流各自报告，听取其他同学的质疑,对本小组的实验进行解释和说明。
如果有必要，对实验方案进行修改和完善。
请学生思考：
针对本课题还能提出其他要研究的问题吗？
研究表明：
大多数的学生能根据自己的生活经验提出研究问题，多数问题都集中落叶在土壤中是如何被分解掉的。
提示：
让学生结合自己的生活经历，列举土壤微生物分解作用的实例，提出想探究的问题。
教师予以启发、指导。
例如，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？
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。
要鼓励学生大胆提出假设，通过讨论修正自己的假设。
提示：
制订计划。
首先，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？
等等。
其次，要确定探究的地点或场所：
在野外？
还是在实验室中？
第三，设计实验方案。
请学生思考：
本实验是分小组进行的，在组内承担的任务是什么？
学生都能根据自己的特长和能力分工承担不同的任务。
注意：
取土时尽量不要破坏环境，并应事先取得有关部门的同意，要远离陡坡区和深水区。
提示：
对照组的土壤不做处理（自然状态）；实验组的土壤要做处理，以尽可能排除土壤微生物的作用，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变。
请学生思考：
实验组的土壤应当怎样处理？
提示：
烧杯、试管须编号，否则很容易混淆。
请学生思考：
通过本次活动，有哪些收获和体会？
提出自己在活动中想到的其他问题，与大家交流。
研究发现：
学生在实验的设计方法、实验的流程、动手实验能力等多方面都有不同程度的提高，学生对这类活动很感兴趣。
活动中也有很多其他的想法，培养了学生的发散思维。
提示：
教师要充分利用学生的兴奋点，激发学生对生物学科的热爱，引导学生利用所学知识对实际问题加以解释和说明，促使学生更多关注土壤的污染状况及土壤生态系统结构与功能的破坏现象，认识保护环境、保护生物多样性的重要性。
四、教学设计
“土壤微生物的分解作用的研究”是课程标准中设置的一项活动，旨在使学生能从实验的角度去探究土壤中落叶等物质的消失源于土壤微生物的分解作用。
但是，以往的研究在设计思路上只要求学生掌握生态系统物质循环中，微生物作为分解者的知识，最多是通过背景材料介绍或实验题的训练巩固。
这样做对学生实际的探究能力、操作能力的培养帮助不大。
根据高中生物课程标准的要求，我们力图从探究活动的角度对该实验进行了重新设计，力图使学生依据教材中探究活动的要求，根据自己的已有知识和生活经验，自己设计实验方案，尝试对提出的问题进行解释或回答。
在野外采样，在实验室进行观察。
这样做学生可以感受到采样地点真实的环境情况，利于学生建立群落与环境之间相互联系的观念；以帮助学生更好地理解生态系统的物质循环中从有机物到无机物的过程。
在提出问题让学生结合自己的生活经历，列举土壤微生物分解作用的实例，提出想探究的问题，教师予以启发、指导。
实验中教师要时刻提醒学生注意安全，取土时尽量不要破坏环境，并应事先取得有关部门的同意，要远离陡坡区和深水区。
教师要充分利用学生的兴奋点，激发学生对生物学科的热爱，引导学生利用所学知识对实际问题加以解释和说明，促使学生更多关注土壤的污染状况及土壤生态系统结构与功能的破坏现象，认识保护环境、保护生物多样性的重要性。
五、评价建议
实验结束后,学生写出实验报告，在班级内交流各自报告，听取其他同学的质疑,对本小组的实验进行解释和说明，从以下方面进行相互评价:
1．课题方案的优缺点；2．查找资料及访谈记录的完整性、准确性；3．分析方法及推导结论的合理性。
如果有必要，对实验方案进行修改和完善。
当然教师也可从学生中抽样调查活动反馈情况。
（样表如下）
六、替代方案
方案1.探究农药能不能被土壤微生物分解呢？
背景资料
农药的化学性质一般比较稳定，能够在土壤中残留较长的时间。
农药能不能被土壤微生物分解呢？
以下是实验探究的过程。
操作指南
选取几种有代表性的土壤，将土壤混合均匀，并等量地分装在一些相同的容器中。
容器分成两组：
甲组进行高温灭菌；乙组不进行任何处理。
接着，分别向两组容器内的土壤上喷施等量的“敌草隆”，然后把两组容器放入温箱中培养。
请写出实验结果：
甲组：
乙组：
实验结论：
乙组的作用是
提示：
甲组：
土壤中“敌草隆”只被分解了10％；乙组：
土壤中的“敌草隆”被分解了近50％；结论：
土壤中农药的消失，微生物的分解作用是一个重要的原因；乙组的作用是：
对照。
方案2.探究实验：
证明细菌对植物遗体有分解作用。
操作指南
附：
实验报告单（1份）
实验名称：
证明细菌对植物遗体的分解作用。
实验目的：
探究细菌对植物遗体有分解作用
实验用具：
树叶、蒸馏水、消毒柜
实验步骤：
1．同种树叶分为甲、乙两堆。
2．第一组同学取甲堆树叶少许置于消毒柜中，并做好标记。
而将乙堆树叶中少许暴露在空气中。
3．第二组同学取甲堆树叶少许灭菌（可蒸30分钟）再放入消毒柜内；而从乙堆树叶中取等量树叶暴露在空气中，并做标记。
4．第三组同学将甲、乙堆树叶取等量都杀菌处理（都蒸30分钟），将甲堆树叶放入消毒柜中，乙堆树叶接细菌（可用手摸一下）再放入消毒柜中，并标记。
实验结果：
1．甲堆树
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