使用教材：选择性必修二《生物与环境》

实验设计思路或创新点：

1.同学们在实施课本实验时，发现耗时长，结果不明显，推测可能是淀粉浓度过高或30ml浸出液中微生物过少导致的。通过梯度稀释淀粉、增加浸出液用量，使本实验在1天之内，可用碘液检测出明显的结果。

2.鼓励学生与科学技术相联系，用分光光度计定量检测淀粉的分解情况。

3.用梯度稀释法稀释淀粉溶液，用能量观、进化观、结构与功能观阐述生物学现象背后的原因及蕴涵的规律，聚焦高考热点。

4.用数据证明应减少塑料制品的使用，保护环境。

实验原理：土壤中生活着许多微生物发挥着分解作用，土壤微生物分解淀粉后，用碘液检测不出现蓝色。淀粉溶液可用浓度梯度稀释法稀释。淀粉含量变化检测不出时，用更灵敏分光光度计进行检测，能将肉眼不可见的变化可视化。

实验器材：1000ml大烧杯、250ml细口瓶、滴管、碘液、斐林试剂、分光光度计、土壤、塑料瓶等。

一、实验教学目标

1.2017年版《普通高中生物学课程标准》指出：实验教学是指教师组织学生在生物学实验室和校园内外开展的教学活动，既可以是动手、观察类实践活动，也可以是以问题解决为特点的探究活动。

进行实验教学时，鼓励学生参与实验设计。

建议教师注意：设计多样化，重视定性实验的同时，也应重视定量实验；

高考命题以真实情景组织命题，综合考查运用知识和技能解决问题的能力。

2.课本实验《探究土壤微生物的分解作用》给出了一个案例：用30ml土壤浸出液与淀粉糊混合，7天后用碘液和斐林试剂检测。

因此确定教学目标如下：

1.进行课本实验《探究土壤微生物的分解作用》案例2，探究本地土壤微生物分解淀粉的情况；设计实验方案并实施，以期在短时间内得到较明显的实验现象（科学探究）。

2.鼓励学生设计定量实验，如实记录结果与数据，并对结果进行归纳和概括等。（科学思维）。

3.鼓励学生运用生物学观念认识生物的多样性、复杂性（生命观念）。

4.土壤微生物对不同物质分解作用不同，据此养成爱护环境的好习惯（社会责任）

二、实验方案的设计与实施

本实验选自选择性必修二《生物与环境》，之前从未做过这个实验，这次同学们积极参与为开展本实验探索条件，其间遇到了很多问题，尝试用科学探究思路解决这些问题。

首先进行了课本实验，取30ml土壤浸出液与不用质量的淀粉混合，得到淀粉质量浓度为0.005g/ml、0.01 g/ml、0.015 g/ml的淀粉溶液，连续7天同一时间，用碘液和斐林试剂检测。

结果：三组都无砖红色沉淀出现。用碘液检测也都变蓝。

结论：①本地进行该实验可能需要更长时间，才会出现明显的实验现象。

②1组第7天有变化，但是变化微小，说服力不强。

推测问题①的原因可能是淀粉溶液浓度过高或浸出液中微生物较少。

1.甲组解决淀粉浓度过高的问题。通过浓度梯度稀释，将淀粉浓度降低一个数量级。

原理：与计算微生物数量时的稀释原理一致。该思路在21年湖南省高考题中出现，计算方法在21年河北省高考题出现。

实验设计方案：甲组同学取5g可溶性淀粉溶于495ml热水，获得约0.01g/ml的淀粉溶液。再取淀粉溶液与土壤浸出液混合，进一步稀释淀粉溶液。得到淀粉质量浓度为0.0003g/ml、0.005g/ml、0.007g/ml的混合液。

结论：用碘液检测，第4天时溶液不再变蓝，与课本实验相比，3天出结果，效果较明显，方案可行。用斐林试剂检测不出现砖红色沉淀，说明碘液更灵敏。

2.乙组解决浸出液中微生物较少的问题。首先在显微镜下观察微生物。发现上清液微生物数量较少，接近沉淀物处微生物多，但混杂土壤，显微镜下视野较混乱，且影响显色反应。

尽可能取较多的上清液进行实验，既保证反应液较清澈，不影响显色；又保证含有较多微生物。

土壤相当于完全培养基，其中有各种微生物存在。从进化论角度推测，这是变异与环境选择的结果，进化形成了物种的多样性和适应性。

实验设计方案：乙组同学通过增加浸出液用量，再降低一个数量级。得到淀粉浓度约为0.0001g/ml的混合液。

结果与结论：用碘液检测，一天内溶液不再变蓝；1天内出现明显的实验现象，与课本实验相比在本地进行该实验，效果更明显，方案更可行。用斐林试剂检测，没有砖红色沉淀产生，证明碘液更灵敏。

实验过程中，乙组用能量观分析微生物的分解作用：自然条件下淀粉主要来源于植物光合作用固定的太阳能，淀粉中的能量通过微生物的呼吸作用等最终释放到无机环境。

从结构与功能观推测：土壤中各种微生物的细胞内，大概率都有淀粉酶、呼吸酶、ATP合成酶等物质存在。

3.丙组同学认为“1组有变化，但是变化微小，说服力不强”的问题可以用技术解决。他们查阅资料认为可以用分光光度计可以检测淀粉含量变化。联系澄宇质检公司后，得到的数据显示，淀粉的吸光值一直在降低。

结论：

用分光光度计可以定量检测到淀粉的分解情况，效果明显。

丙组同学用塑料矿泉水瓶送检，10天后用高精度电子秤检测，矿泉水瓶质量无变化，说明土壤微生物分解塑料很慢。日常生活中要减少塑料制品的使用。

三、实验教学评价

1.同学们在实施课本实验时，发现耗时长，结果不明显，推测可能是淀粉浓度过高或30ml浸出液中微生物过少导致的。通过梯度稀释淀粉、增加浸出液用量，使本实验在1天之内，可用碘液检测出明显的结果。

2.鼓励学生与科学技术相联系，用分光光度计定量检测淀粉的分解情况。

3.用梯度稀释法稀释淀粉溶液，用能量观、进化观、结构与功能观阐述生物学现象背后的原因及蕴涵的规律，聚焦高考热点。

4.用数据证明应减少塑料制品的使用，保护环境。

实验过程中有个问题一直困扰着我们，为什么用斐林试剂检测不出现砖红色沉淀，同学们推测：还原糖产生后很快被利用或斐林试剂灵敏度较低，只能检测较高浓度的还原糖。这是我们下一步探究的目标。