《微生物的实验室培养》教学设计

1《微生物的实验室培养》教学设计江苏省如皋市搬经中学周明玉“微生物的实验室培养”是研究和应用微生物的前提，其基本操作技术是生物科学、医学等领域最基本的实验技术，也是高中生必须掌握的实验操作技术。因此，“微生物的实验室培养”是高中选修教材中一个非常重要的实验，本文从实验原理、实验操作和实验结果评价等方面提出相应的教学建议。一、教材分析1．教材中的地位“微生物的实验室培养”是选修1的专题2“微生物的培养与应用”中的第1个课题，旨在为学生实践其他的生物技术实验做好铺垫，又由于本节内容位于传统的发酵技术之后，所以它是在传统的生物实践技术的基础上发展起来的，同时又为微生物的应用奠定了基础，因此，可用“承前启后”这个词语来概括本课题的地位。2．教学目标与重难点依据课程标准及教学要求确立本课题教学目标如下：（1）知识目标：列举培养基的种类等基础知识，说明培养基配方及作用；概述无菌技术。（2）能力目标：尝试培养基的制备、高压蒸汽灭菌和平板划线法等基本操作技术。熟练规范地进行无菌操作，成功地培养微生物。（3）情感态度价值观方面：体验制作牛肉膏蛋白胨培养基，培养纯化大肠杆菌的方法；参与实验过程，体验实验操作领悟实验原理，交流实验体会；形成勇于实践、严谨求实的科学态度和科学精神。（4）教学重难点：无菌技术的操作。由于微生物在自然界分布广泛，在实验室培养微生物除了要为微生物提供合适的营养和环境条件外，还需要确保其他微生物无法混入。因此，实验时针对培养基、操作者、用于培养的器皿、接种工具等使用不同的方法进行消毒灭菌处理。在“无菌”的条件下接种和培养，获得纯净培养物，才能成功培养微生物。可见无菌技术是微生物培养过程的关键。教学中可联系医疗和生活实际深入理解无菌技术。二、教学建议1．设置适当情境----有效导入虽然微生物无处不在，但由于其一般个体微小，肉眼不可见，须在光学显微镜或电子显微镜下才可看见，所以学生对微生物的相关知识总体比较陌生。我们可以尝试以如下情境导入：情境一中展示一杯红葡萄酒、一小蝶香醋、一块腐乳、一盒酸奶，让学生思考这些食品分别主要是由何种微生物发酵而产生的。情境二通过投影仪展示水华和赤潮等与日常生活关系比较密切的生物。通过上述情境的展示和讨论，学生可以对微生物有一个初步的感性认识，激发起学生学习本专题的兴趣，使学生认识到在微生物培养中保持培养过程纯净的重要性。2.重视基础知识---夯实理论2“微生物的实验室培养”这一课题，就当前普通高中学生学情和各学校实验条件而言是一个难度很大的课题，要保证该课题的有效展开，必须高度重视基础理论知识的探究学习。基础知识部分主要就是弄清楚三个概念：培养基、菌落和无菌技术。关于培养基，教师在授课前可以先制备一个常用的固体培养基和液体培养基，在课上进行展示，这样学生可以对培养基有个初步的形象认识，同时还可以结合多媒体简单介绍一下其他培养基的类型及分类依据，在师生共同讨论的基础上概括出培养基分类的基本知识。然后再设置一些代表性的问题让学生开展小组讨论：①实验室最常用的培养基是什么？②琼脂在培养基中主要起什么作用？③微生物生长所需要的营养物质与其培养基中所含有的营养成分一定相同吗？④牛肉膏蛋白胨培养基按物理状态、化学成分、用途等分类依据分别应属于何种培养基？⑤硝化细菌的氮源、固氮生物的氮源、自养生物的碳源、异养生物的碳源分别是什么？而菌落是实验室培养和分离微生物的主要依据，教师可实物展示或投影展示大肠杆菌的菌落、分解尿素细菌的菌落、纤维素分解菌的菌落，并让学生比较菌落形态、颜色、光泽等方面的不同，然后讨论以下问题：①科学研究为什么常用菌落作为培养和分离微生物的主要依据？②菌落形成常在什么培养基表面？液体培养基可以产生菌落吗？③为什么说获得单个菌落就表示微生物得到了“纯化”？④菌落的观察主要从哪些方面进行？至于无菌技术，是本课题成功与否最关键的操作要领，教师可以让学生先行阅读教材P15小字部分“实验室常用的消毒和灭菌方法”以及教材P85的附录4，然后归纳出消毒灭菌的适用对象，并以表格的形式比较消毒和灭菌的区别：比较项目理化因素强度作用的微生物对象芽孢和孢子能否被消灭适用对象消毒灭菌3．实验操作部分：建立流程、弄清原理----体会无菌技术（1）制备牛肉膏蛋白胨固体培养基该培养基的配置细节较多，但是并不是完全要记住的，只要抓住关键的环节（牛肉膏和蛋白胨的称量与熔化方法、先调pH后灭菌等），然后建立以下简单的流程图即可：计算→称量→融化→调pH→灭菌→倒平板上述流程图还可简化为六个字：“算、称、融、调、灭、倒”。为了更好的掌握培养基的配置，还可以设置以下问题供学生讨论：①皿底和皿盖的大小关系？培养基是倒在那个上面？②“倒平板”中的“倒”字该如何理解？③培养基和培养皿的灭菌方法有何不同？为什么？④“倒平板”指的是接种前还是接种后，还是都要？（2）纯化大肠杆菌的两种方法微生物的纯化方法很多，教材着重介绍了平板划线法和稀释涂布平板法，但是原理大3致是相同的：通过连续划线或系列稀释，降低大肠杆菌浓度，得到单个细菌繁殖成的菌落。以平板划线法为例，可尝试建立如下基本流程：教材中关于两种接种方法有详细的示意图，可先让学生自己看，然后由学生谈谈哪些细节体现了无菌操作的要求，哪些操作还可以进一步改进，我们在实验室应从哪几大方面确保无菌操作的实现。（3）实验室操作本课题大体可按以下实验流程操作：本课题的具体流程可由学生结合书本中的提示自行设计，鼓励创新，但必须以遵循接种的基本原理和无菌操作为前提，以获得纯化的大肠杆菌菌落为目标，以安全为第一保障。教师可以给予必要的提醒和帮助。下面结合实际操作提出几个注意点或建议：①以安全为第一要务。本实验最好选择非致病菌种，如本课题教材中的大肠杆菌等，这样可避免操作者被感染的可能。本实验用到的干热灭菌箱、高压蒸汽灭菌锅、酒精灯、紫外灯等仪器设备都要先培训、后使用，并填好使用记录，强化安全意识。②以无菌操为关键要领。由于微生物的繁殖能力很强，该实验稍不留意就会失败，所以无菌操作显得尤为重要，且细节很多，我们可以对学生提出以下要求：在制定实验计划的时候首先要考虑可行性，然后将每一个应该注意的无菌操作环节都做好标灼烧接种环冷却划线（第一区域）蘸取菌液灼烧接种环冷却划线（第二区域）灼烧接种环冷却划线（第三区域）灼烧接种环冷却划线（第四区域）灼烧接种环冷却划线（第五区域）灼烧接种环平板倒置放置培养制备牛肉膏蛋白胨固体培养基接种适宜条件下培养并观察4注；在具体实验操作时，每组至少要安排两位同学监督操作是否遵循的了严格的无菌，并做好记录，这样即使实验失败了，也便于查找实验失败的具体环节和原因。③体现对照原则和重复原则。将接种后的培养基和一个未接种的培养基都放入37℃的恒温箱培养，未接种的作为空白对照，只有上面培养基完好且无菌落产生，才能说明培养基配置成功了，才有可能得到大肠杆菌单菌落，否则实验只有重做。为了确保实验成功的概率，可以适当增加实验组和对照组培养基的数目，避免由于偶然原因导致实验失败，延长了实验周期。④以获得标准的大肠杆菌单菌落为主要目标。由于学生不清楚大肠杆菌菌落特征，教师最好事先提供一个参照，这个参照可以是培养好的菌落，也可以是图片。引导学生从菌落颜色、形状、大小、光泽等方面来描述大肠杆菌菌落的特征。一般选择12h和24h为观察基点比较合适，因为微生物具有繁殖快的特点，如果培养时间太长，菌落也会连成一片，就不容易看到单个菌落了。三、教后反思本节课可以通过生产实例入手，引导学生认识在微生物的培养过程中，保持培养物纯净的重要性。在实验中充分发挥学生的主动性，让学生多练习相应操作，从中体会纯净培养过程中“无菌”操作的重要性。要让学生熟悉实验原理再进行操作实验，利用培养结果指导学生回顾实验中的成败并相互讨论总结，深入理解知识。当然由于微生物的微观性和危害性，一定要教育学生培养良好的卫生习惯。