第二章第二節(jié)生物固氮-人教版

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1、第二章 第二節(jié) 生物固氮 教學(xué)過程 第一課時 教學(xué)目標(biāo) 1.知識方面 （1）知道固氮微生物的種類和生物固氮過程。 （2）識記生物固氮的意義。 （3）了解生物固氮在自然界氮循環(huán)中的作用及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。 2．態(tài)度觀念方面 （1）通過對固氮微生物的形態(tài)和生理特點、生物固氮的意義等內(nèi)容的共同探討，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的態(tài)度及鉆研精神。 （2）通過運用生物固氮原理分析有關(guān)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)事實中的科學(xué)道理，滲透理論聯(lián)系實際的思想。 3．能力方面 通過師生雙邊教學(xué)活動，致力于培養(yǎng)學(xué)生的多種能力，例如，通過固氮微生物的形態(tài)和生理特點、自然界氮循環(huán)等內(nèi)容的教學(xué)活動，培養(yǎng)

2、學(xué)生的觀察能力、分析能力、思維能力；通過生物固氮的意義研討，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、搜集和處理信息能力以及表達(dá)能力。 重點、難點分析 生物固氮是自然界物質(zhì)循環(huán)中的重要生物學(xué)過程，它的研究和利用對氮肥生產(chǎn)的改進(jìn)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的提高，解決全球性糧食問題有著重要的意義。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生了解有關(guān)生物固氮原理及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生探索生物科學(xué)奧秘的興趣，為理科學(xué)生的升學(xué)和就業(yè)打下良好的生物學(xué)基礎(chǔ)。因此本節(jié)教學(xué)重點是： 1．固氮微生物的種類； 2．生物固氮的意義。 “生物固氮過程簡介”涉及到較多的生物化學(xué)反應(yīng)，這就出現(xiàn)兩個問題：一是學(xué)生現(xiàn)有知識儲備不足，缺乏有關(guān)的生物化

3、學(xué)基礎(chǔ)知識；二是大綱規(guī)定的教學(xué)要求層次為“選學(xué)”，教材只做了簡要的介紹。因此生物固氮的基本過程有關(guān)內(nèi)容為本節(jié)的教學(xué)難點。 教學(xué)模式 啟發(fā)探究、研討式學(xué)習(xí)。 教學(xué)手段 利用帶有根瘤的花生等豆科植物實物標(biāo)本以及投影、計算機(jī)課件展示相關(guān)圖片等輔助手段，幫助學(xué)生增加感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生在教師的指導(dǎo)下主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的態(tài)度及鉆研精神；對學(xué)生進(jìn)行分析問題，解決問題能力的訓(xùn)練，突破教學(xué)重、難點，更好地完成教學(xué)目標(biāo)。 課時安排 二課時。 設(shè)計思路 教學(xué)過程中始終注重創(chuàng)設(shè)問題情境，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，同時遵循從感性到理性，從宏觀

4、到微觀，再由微觀到宏觀的認(rèn)知規(guī)律。 從讓學(xué)生認(rèn)識豆科植物根瘤中的根瘤菌入手，在學(xué)生對固氮微生物具有一定感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上，分析生物固氮的原理。生物固氮在氮循環(huán)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用等一些教學(xué)內(nèi)容，并不難懂，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自學(xué)和討論，進(jìn)而得出相關(guān)結(jié)論，發(fā)展學(xué)生搜集、處理信息能力及表達(dá)能力。 在整個教學(xué)過程中，教師要積極創(chuàng)設(shè)交流合作的氛圍，為學(xué)生知識遷移、創(chuàng)造性思維等能力的發(fā)展提供時間和空間。 教學(xué)過程 第一課時 教學(xué)程序 教學(xué)內(nèi)容 方法手段 師生活動 達(dá)到目的 創(chuàng)設(shè)問題情境、導(dǎo)入新課 　 　 　 　 　 　 　 　 　 學(xué)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容 　 　

5、　 　 　 　 　 　 　 　 　 智能訓(xùn)練（反饋矯正） 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 布置作業(yè) 所有的生物都需要氮元素。在活細(xì)胞內(nèi)，氮是所有氨基酸、核酸（DNA和RNA）及其他許多重要分子的主要成分，大部分生物不能直接利用大氣中的氮，僅能利用氮的某種形式的化合物。形成這些化合物的過程統(tǒng)稱為“固氮”，這時氮與其他元素結(jié)合，被“固定”在含氮的化合物中。 某些豆科植物含氮元素較豐富，氮素如何獲得？ （根瘤中的根瘤菌將大氣中的氮“固定”供給植物。） 如果小麥、水稻也能固氮，將給人類帶來哪些方面的好處

6、？ 每年，大氣中被固定下來的氮，大都是由微生物“固定”的，再經(jīng)過一系列復(fù)雜的生化過程成為生物體內(nèi)所需要的含氮有機(jī)物。 什么是生物固氮？哪些生物可完成生物固氮？生物固氮如何完成？ 一、生物固氮的概念 固氮微生物將大氣中分子態(tài)氮還原為氨的過程。 二、固氮微生物種類 1．什么是共生固氮微生物？ 以根瘤菌為例研究： （1）了解根瘤菌的形態(tài)特征和生理特點、某些根瘤菌與豆科植物互利共生且具一定專一性的關(guān)系以及根瘤菌的代謝類型。 （2）根瘤的形成及作用。 （3）共生固氮微生物概念。 2．什么是自生固氮微生物？ （1）自生固氮菌的形態(tài)特點。 （2）實例：圓褐固氮菌 介紹其

7、生活環(huán)境，分析其代謝類型，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。 三、生物固氮過程簡介。 提出問題：為什么固氮微生物可在常溫常壓下完成“固氮”有關(guān)反應(yīng)？（酶的作用） 固氮酶：由固氮基因編碼控制。 固氮過程簡介。 1．比較：根據(jù)固氮微生物與非固氮微生物的特點，思考：如何將自生固氮微生物與土壤中的其他細(xì)菌等微生物分離？ 2．練習(xí)題： （1）教材P40 一、填充題 二、選擇題 （2）從土壤中分離的自生固氮菌——圓褐固氮菌的代謝類型：（ ） A.自養(yǎng)需氧型 B.異養(yǎng)需氧型 C.自養(yǎng)厭氧型 D.異養(yǎng)厭氧型 搜集、整理有關(guān)資料： （1）比較分析工業(yè)固氮與生物固氮過程。 （2）分析生物固氮的

8、意義和在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。 （3）查尋生物固氮研究的有關(guān)信息。 教師導(dǎo)言。 　 　 　 　 　 　 教師演示（出示帶有根瘤的花生等豆科植物實物標(biāo)本）。 學(xué)生討論、師生問答 　 利用教材中的小資料，師生討論。 用實物投影展示：根瘤的外形及臨時涂片制作過程，并利用顯微投影展示（或用投影展示根瘤菌形態(tài)的圖片）教師演示實驗，提出問題，學(xué)生觀察、分析、歸納相關(guān)內(nèi)容。 投影展示圓褐固氮菌有關(guān)圖片。 教師引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、分析。 引導(dǎo)學(xué)生分析得出結(jié)論。 教師簡要講解（投影示展固氮過程圖片） 學(xué)生提出疑問，教師解答。 教師組織學(xué)生思考、討論，表達(dá)個人意見。 師生問答。

9、 　 　 學(xué)生可從三個課題中任選至少一個，課后完成，準(zhǔn)備發(fā)言。 教師為學(xué)生提供有關(guān)課外資料或有關(guān)固氮內(nèi)容的網(wǎng)址和書籍，例如：南京大學(xué)出版社出版的《環(huán)境微生物工程》等。教師課下要對學(xué)生完成情況進(jìn)行了解、指導(dǎo)。 第二課時 教學(xué)程序 教學(xué)內(nèi)容 方法手段 師生活動 達(dá)到目的 導(dǎo)言 　 　 　 研究過程 　 　 　 　 　 交流信息、實現(xiàn)資源共享 　 　 　 　 　 　 　 　 　 學(xué)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 發(fā)展學(xué)習(xí) 氮元素是生命所必需的。分子態(tài)氮在大氣中的含量很豐富，約

10、占79％（v/v），但絕大多數(shù)生物無法直接利用。只有當(dāng)游離氮被“固定”成為含氮化合物后，才能被這些生物吸收利用，氮成為活細(xì)胞的一部分并進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈。氮循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分（復(fù)習(xí)概念和特點）。 氮在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)涉及一系列相當(dāng)復(fù)雜的過程，這些過程大多是由微生物調(diào)節(jié)的。 一、自然界氮循環(huán)過程的分析。 1．大氣中的氮氣可通過三條途徑被“固定”。 2．生物群落中的氮素傳遞是以有機(jī)氮形式通過生物的同化作用實現(xiàn)的。 3．動植物遺體、排出物（如尿素等）、殘落物中的有機(jī)氮是通過微生物的氨化作用及硝化作用轉(zhuǎn)變成為植物再度利用的形式。 4．在氧氣不足的條件下，土壤中的硝酸鹽

11、被反硝化細(xì)菌等多種微生物還原成亞硝酸鹽，并且進(jìn)一步還原成分子態(tài)氮，分子態(tài)氨則返回到大氣中。 二、生物固氮在自然界氮循環(huán)中的重要作用。 1．比較分析工業(yè)固氮與生物固氮過程。 區(qū)別：工業(yè)固氮需要極高的溫度和壓力，對大氣產(chǎn)生嚴(yán)重污染；生物固氮在常溫常壓下就可以完成，對大氣沒有任何不良影響。 分析原因：氮氣分子中的氮—氮三鍵是很強的，要將此三鍵拆開并轉(zhuǎn)化為氨，需要相當(dāng)大的能量。因此，化學(xué)固氮必須在高溫、高壓及催化劑的作用下才能使H2與N2反應(yīng)。工業(yè)固氮需高溫（500 ℃）和高壓（20 000—30 000kPa）條件，而生物固氮在固氮酶作用下消耗生物自身能量，在常溫常壓下進(jìn)行，大大節(jié)約了能源，

12、對環(huán)境無污染。 3．據(jù)科學(xué)家估算，每年生物固氮的總量占地球上固氮總量的90％左右?？梢?，生物固氮在地球的氮循環(huán)中具有十分重要的作用，而且對維持生態(tài)系統(tǒng)平衡有重要意義。 三、生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。 1．20世紀(jì)初以來，全球農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量不斷增長，在一定程度上依賴于氮素化肥的施用量不斷增加。農(nóng)作物依賴于施用氮素化肥所獲得的增產(chǎn)實際上是以消耗能源和污染環(huán)境為代價的。在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中，生物固氮具有提高農(nóng)作物產(chǎn)量和增強土壤肥力的作用。 2．土壤獲得氮素消耗和補充的途徑。 3．生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用實例：拌種、綠肥。 4．人類自從發(fā)現(xiàn)豆科植物與根瘤菌共生結(jié)瘤固氮現(xiàn)象以來，對生物固氮

13、研究己有一百多年之久，我國對生物的共生固氮現(xiàn)象也進(jìn)行了長達(dá)六十余年的探索性研究。圍繞著培育新的固氮植物，通過生物技術(shù)改造固氮微生物和現(xiàn)有的農(nóng)作物，使新的固氮菌與新的農(nóng)作物更容易形成共生固氮關(guān)系。可以肯定，生物固氮工程的研究已經(jīng)進(jìn)入一個新的歷史階段，擴(kuò)大生物間共生固氮范圍和將豆科植物的固氮能力轉(zhuǎn)移到非豆科植物中的研究已呈現(xiàn)出希望之光。隨著生物固氮研究地不斷深入，將逐步實現(xiàn)禾本科農(nóng)作物與固氮微生物共生結(jié)瘤固氮的美好愿望。 教材P40 三、簡答題 　 　 　 師生問答 　 　 利用計算機(jī)課件分步展示或用投影展示（見要點提示2）氮循環(huán)過程。 師生討論。 　 　 　 　

14、　 教師組織學(xué)生利用投影展示自己搜集的資料并匯報。 　 教師適時肯定并予以補充。 教師啟發(fā)學(xué)生分析得出結(jié)論。 　 　 　 師生問答。 投影展示教材圖片。 教師組織學(xué)生提出問 題，互相解答，教師補充。 　 　 　 教師組織學(xué)生匯報搜集的有關(guān)信息，進(jìn)行演講。 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 學(xué)生恩考。 師生討論。 　 　 　 明確知識聯(lián)系，引入氮循環(huán)研討過程。使學(xué)生了解自然界氮循環(huán)過程，培養(yǎng)學(xué)生知識遷移運用能力，發(fā)展學(xué)生思維的流暢性及認(rèn)識問題的深刻性。 　 　 調(diào)動學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)過程，激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)等情感，使學(xué)生深有效地學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的態(tài)度。 　了解生物固氮有關(guān)原理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用事實，滲透理論聯(lián)系實際的思想。 為學(xué)生提供展示自己的機(jī)會，發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)等情感。 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 鞏固相關(guān)知識，滲透理論聯(lián)系實際的思想。 板書設(shè)計