【教学设计】
教学目标
1.知识方面
（1）知道固氮微生物的种类和生物固氮过程。
（2）识记生物固氮的意义。
（3）了解生物固氮在自然界氮循环中的作用及其在农业生产中的应用。
2．态度观念方面
（1）通过对固氮微生物的形态和生理特点、生物固氮的意义等内容的共同探讨，培养学生科学研究的态度及钻研精神。
（2）通过运用生物固氮原理分析有关农业生产事实中的科学道理，渗透理论联系实际的思想。
3．能力方面
通过师生双边教学活动，致力于培养学生的多种能力，例如，通过固氮微生物的形态和生理特点、自然界氮循环等内容的教学活动，培养学生的观察能力、分析能力、思维能力；通过生物固氮的意义研讨，培养学生的自学能力、搜集和处理信息能力以及表达能力。
重点、难点分析
生物固氮是自然界物质循环中的重要生物学过程，它的研究和利用对氮肥生产的改进和农业产量的提高，解决全球性粮食问题有着重要的意义。通过本节的学习，可以使学生了解有关生物固氮原理及其在农业生产实践中的应用，激发学生探索生物科学奥秘的兴趣，为理科学生的升学和就业打下良好的生物学基础。因此本节教学重点是：1．固氮微生物的种类；
2．生物固氮的意义。
“生物固氮过程简介”涉及到较多的生物化学反应，这就出现两个问题：一是学生现有知识储备不足，缺乏有关的生物化学基础知识；二是大纲规定的教学要求层次为“选学”，教材只做了简要的介绍。因此生物固氮的基本过程有关内容为本节的教学难点。
设计思路
教学过程中始终注重创设问题情境，提高学生的学习兴趣，调动学生学习的积极性和主动性，同时遵循从感性到理性，从宏观到微观，再由微观到宏观的认知规律。
从让学生认识豆科植物根瘤中的根瘤菌入手，在学生对固氮微生物具有一定感性认识的基础上，分析生物固氮的原理。生物固氮在氮循环和农业生产中的作用等一些教学内容，并不难懂，教师引导学生进行自学和讨论，进而得出相关结论，发展学生搜集、处理信息能力及表达能力。
在整个教学过程中，教师要积极创设交流合作的氛围，为学生知识迁移、创造性思维等能力的发展提供时间和空间。
教学过程
第一课时
教学程序教学内容方法手段师生活动达到目的创设问题情境、导入新课
所有的生物都需要氮元素。在活细胞内，氮是所有氨基酸、核酸（DNA和RNA）及其他许多重要分子的主要成分，大部分生物不能直接利用大气中的氮，仅能利用氮的某种形式的化合物。形成这些化合物的过程统称为“固氮”，这时氮与其他元素结合，被“固定”在含氮的化合物中。
某些豆科植物含氮元素较丰富，氮素如何获得？
（根瘤中的根瘤菌将大气中的氮“固定”供给植物。）
如果小麦、水稻也能固氮，将给人类带来哪些方面的好处？
每年，大气中被固定下来的氮，大都是由微生物“固定”的，再经过一系列复杂的生化过程成为生物体内所需要的含氮有机物。
教师导言
教师演示（出示带有根瘤的花生等豆科植物实物标本）。
学生讨论，师生问答。
调动学生学习的积极性和主动性，使学生明确本节课的学习目标。
学习本节课内容
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
固氮微生物将大气中分子态氮还原为氨的过程。
二、固氮微生物种类
1．什么是共生固氮微生物？
以根瘤菌为例研究：
（1）了解根瘤菌的形态特征和生理特点、某些根瘤菌与豆科植物互利共生且具一定专一性的关系以及根瘤菌的代谢类型。
（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）自生固氮菌的形态特点。
（2）实例：圆褐固氮菌
介绍其生活环境，分析其代谢类型，在农业生产中的作用。
三、生物固氮过程简介。
提出问题：为什么固氮微生物可在常温常压下完成“固氮”有关反应？（酶的作用）
固氮酶：由固氮基因编码控制。
固氮过程简介。利用教材中的小资料，师生讨论。
用实物投影展示：根瘤的外形及临时涂片制作过程，并利用显微投影展示（或用投影展示根瘤菌形态的图片）教师演示实验，提出问题，学生观察、分析、归纳相关内容。
投影展示圆褐固氮菌有关图片。
教师引导学生观察、思考、分析。
使学生了解固氮微生物的种类及特点，培养学生观察能力，分析、归纳能力。
培养学生分析能力，渗透理论联系实际思想。
智能训练（反馈矫正）
1．比较：根据固氮微生物与非固氮微生物的特点，思考：如何将自生固氮微生物与土壤中的其他细菌等微生物分离？
2．练习题：
（1）教材P40
选择题
从土壤中分离的自生固氮菌——圆褐固氮菌的代谢类型：
A.自养需氧型
B.异养需氧型
C.自养厌氧型
D.异养厌氧型引导学生分析得出结论。
教师简要讲解（投影示展固氮过程图片）
学生提出疑问，教师解答。
教师组织学生思考、讨论，表达个人意见。
师生问答。
教师要给学生活动创设充分的时间和空间，以发展学生知识迁移、创造思维能力。同时使学生明确两类生物的氮源不同是关键，为后面的实验和微生物有关内容的教学奠定基础。
布置作业
搜集、整理有关资料：
（1）比较分析工业固氮与生物固氮过程。
（2）分析生物固氮的意义和在农业生产中的应用。
（3）查寻生物固氮研究的有关信息。
学生可从三个课题中任选至少一个，课后完成，准备发言。
教师为学生提供有关课外资料或有关固氮内容的网址和书籍，例如：南京大学出版社出版的《环境微生物工程》等。教师课下要对学生完成情况进行了解、指导。
培养学生搜集、处理信息能力，发展学习能力。
第二课时
教学程序教学内容方法手段师生活动达到目的导言氮元素是生命所必需的。分子态氮在大气中的含量很丰富，约占79％（v/v），但绝大多数生物无法直接利用。只有当游离氮被“固定”成为含氮化合物后，才能被这些生物吸收利用，氮成为活细胞的一部分并进入生态系统中的食物链。氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分（复习概念和特点）。
氮在生态系统中的循环涉及一系列相当复杂的过程，这些过程大多是由微生物调节的。师生问答学习本节课内容一、自然界氮循环过程的分析。
1．大气中的氮气可通过三条途径被“固定”。
2．生物群落中的氮素传递是以有机氮形式通过生物的同化作用实现的。
3．动植物遗体、排出物（如尿素等）、残落物中的有机氮是通过微生物的氨化作用及硝化作用转变成为植物再度利用的形式。
4．在氧气不足的条件下，土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐，并且进一步还原成分子态氮，分子态氨则返回到大气中。
利用计算机课件分步展示或用投影展示（见要点提示2）氮循环过程。
师生讨论。明确知识联系，引入氮循环研讨过程。使学生了解自然界氮循环过程，培养学生知识迁移运用能力，发展学生思维的流畅性及认识问题的深刻性。
学习本节课内容
二、生物固氮在自然界氮循环中的重要作用。
1．比较分析工业固氮与生物固氮过程。
区别：工业固氮需要极高的温度和压力，对大气产生严重污染；生物固氮在常温常压下就可以完成，对大气没有任何不良影响。
2.分析原因：氮气分子中的氮—氮三键是很强的，要将此三键拆开并转化为氨，需要相当大的能量。因此，化学固氮必须在高温、高压及催化剂的作用下才能使H2与N2反应。工业固氮需高温（500℃）和高压（20000—30000kPa）条件，而生物固氮在固氮酶作用下消耗生物自身能量，在常温常压下进行，大大节约了能源，对环境无污染。
3．据科学家估算，每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90％左右。可见，生物固氮在地球的氮循环中具有十分重要的作用，而且对维持生态系统平衡有重要意义。
教师组织学生利用投影展示自己搜集的资料并汇报。调动学生主动参与学习过程，激励学生的学习等情感，使学生深有效地学习，培养学生合作学习的态度。
学习本节课内容三、生物固氮在农业生产中的应用。
1．20世纪初以来，全球农作物单位面积产量不断增长，在一定程度上依赖于氮素化肥的施用量不断增加。农作物依赖于施用氮素化肥所获得的增产实际上是以消耗能源和污染环境为代价的。在现代化农业中，生物固氮具有提高农作物产量和增强土壤肥力的作用。
2．土壤获得氮素消耗和补充的途径。
3．生物固氮在农业生产中的应用实例：拌种、绿肥。
教师适时肯定并予以补充。
教师启发学生分析得出结论。
了解生物固氮有关原理在农业生产中的应用事实，渗透理论联系实际的思想。
为学生提供展示自己的机会，发展学生的学习等情感。
学习本节课内容
4．人类自从发现豆科植物与根瘤菌共生结瘤固氮现象以来，对生物固氮研究己有一百多年之久，我国对生物的共生固氮现象也进行了长达六十余年的探索性研究。围绕着培育新的固氮植物，通过生物技术改造固氮微生物和现有的农作物，使新的固氮菌与新的农作物更容易形成共生固氮关系。可以肯定，生物固氮工程的研究已经进入一个新的历史阶段，扩大生物间共生固氮范围和将豆科植物的固氮能力转移到非豆科植物中的研究已呈现出希望之光。随着生物固氮研究地不断深入，将逐步实现禾本科农作物与固氮微生物共生结瘤固氮的美好愿望。
教师适时肯定并予以补充。
教师启发学生分析得出结论。
了解生物固氮有关原理在农业生产中的应用事实，渗透理论联系实际的思想。
为学生提供展示自己的机会，发展学生的学习等情感。
发展学习教材P40师生问答。
投影展示教材图片。
教师组织学生提出问
题，互相解答，教师补充。
教师组织学生汇报搜集的有关信息，进行演讲。
学生恩考。师生讨论。
巩固相关知识，渗透理论联系实际的思想。
