《微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)》實(shí)用教學(xué)設(shè)計(jì)
江蘇省如皋市搬經(jīng)中學(xué)周明玉
“微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)”是研究和應(yīng)用微生物的前提，其基本操作技術(shù)是生物科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域最基本的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，也是高中生必須掌握的實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)。因此，“微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)”是高中選修教材中一個非常重要的實(shí)驗(yàn)，本文從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果評價等方面提出相應(yīng)的教學(xué)建議。
一、教材分析
1．教材中的地位
“微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)”是選修1的專題2“微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用”中的第1個課題，旨在為學(xué)生實(shí)踐其他的生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)做好鋪墊，又由于本節(jié)內(nèi)容位于傳統(tǒng)的發(fā)酵技術(shù)之后，所以它是在傳統(tǒng)的生物實(shí)踐技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，同時又為微生物的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，因此，可用“承前啟后”這個詞語來概括本課題的地位。
2．教學(xué)目標(biāo)與重難點(diǎn)
依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)要求確立本課題教學(xué)目標(biāo)如下：
�。�1）知識目標(biāo)：列舉培養(yǎng)基的種類等基礎(chǔ)知識，說明培養(yǎng)基配方及作用；概述無菌技術(shù)。
�。�2）能力目標(biāo)：嘗試培養(yǎng)基的制備、高壓蒸汽滅菌和平板劃線法等基本操作技術(shù)。熟練規(guī)范地進(jìn)行無菌操作，成功地培養(yǎng)微生物。
（3）情感態(tài)度價值觀方面：體驗(yàn)制作牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，培養(yǎng)純化大腸桿菌的方法；參與實(shí)驗(yàn)過程，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)原理，交流實(shí)驗(yàn)體會；形成勇于實(shí)踐、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。
（4）教學(xué)重難點(diǎn)：無菌技術(shù)的操作。由于微生物在自然界分布廣泛，在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物除了要為微生物提供合適的營養(yǎng)和環(huán)境條件外，還需要確保其他微生物無法混入。因此，實(shí)驗(yàn)時針對培養(yǎng)基、操作者、用于培養(yǎng)的器皿、接種工具等使用不同的方法進(jìn)行消毒滅菌處理。在“無菌”的條件下接種和培養(yǎng)，獲得純凈培養(yǎng)物，才能成功培養(yǎng)微生物。可見無菌技術(shù)是微生物培養(yǎng)過程的關(guān)鍵。教學(xué)中可聯(lián)系醫(yī)療和生活實(shí)際深入理解無菌技術(shù)。
二、教學(xué)建議
1．設(shè)置適當(dāng)情境----有效導(dǎo)入
雖然微生物無處不在，但由于其一般個體微小，肉眼不可見，須在光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡下才可看見，所以學(xué)生對微生物的相關(guān)知識總體比較陌生。我們可以嘗試以如下情境導(dǎo)入：情境一中展示一杯紅葡萄酒、一小蝶香醋、一塊腐乳、一盒酸奶，讓學(xué)生思考這些食品分別主要是由何種微生物發(fā)酵而產(chǎn)生的。情境二通過投影儀展示水華和赤潮等與日常生活關(guān)系比較密切的生物。
通過上述情境的展示和討論，學(xué)生可以對微生物有一個初步的感性認(rèn)識，激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)本專題的興趣，使學(xué)生認(rèn)識到在微生物培養(yǎng)中保持培養(yǎng)過程純凈的重要性。
2.重視基礎(chǔ)知識---夯實(shí)理論
“微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)”這一課題，就當(dāng)前普通高中學(xué)生學(xué)情和各學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件而言是一個難度很大的課題，要保證該課題的有效展開，必須高度重視基礎(chǔ)理論知識的探究學(xué)習(xí)�；A(chǔ)知識部分主要就是弄清楚三個概念：培養(yǎng)基、菌落和無菌技術(shù)。
關(guān)于培養(yǎng)基，教師在授課前可以先制備一個常用的固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基，在課上進(jìn)行展示，這樣學(xué)生可以對培養(yǎng)基有個初步的形象認(rèn)識，同時還可以結(jié)合多媒體簡單介紹一下其他培養(yǎng)基的'類型及分類依據(jù)，在師生共同討論的基礎(chǔ)上概括出培養(yǎng)基分類的基本知識。然后再設(shè)置一些代表性的問題讓學(xué)生開展小組討論：①實(shí)驗(yàn)室最常用的培養(yǎng)基是什么？②瓊脂在培養(yǎng)基中主要起什么作用？③微生物生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)與其培養(yǎng)基中所含有的營養(yǎng)成分一定相同嗎？④牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基按物理狀態(tài)、化學(xué)成分、用途等分類依據(jù)分別應(yīng)屬于何種培養(yǎng)基？⑤硝化細(xì)菌的氮源、固氮生物的氮源、自養(yǎng)生物的碳源、異養(yǎng)生物的碳源分別是什么？
而菌落是實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)和分離微生物的主要依據(jù)，教師可實(shí)物展示或投影展示大腸桿菌的菌落、分解尿素細(xì)菌的菌落、纖維素分解菌的菌落，并讓學(xué)生比較菌落形態(tài)、顏色、光澤等方面的不同，然后討論以下問題：①科學(xué)研究為什么常用菌落作為培養(yǎng)和分離微生物的主要依據(jù)？②菌落形成常在什么培養(yǎng)基表面？液體培養(yǎng)基可以產(chǎn)生菌落嗎？③為什么說獲得單個菌落就表示微生物得到了“純化”？④菌落的觀察主要從哪些方面進(jìn)行？
至于無菌技術(shù)，是本課題成功與否最關(guān)鍵的操作要領(lǐng)，教師可以讓學(xué)生先行閱讀教材P15小字部分“實(shí)驗(yàn)室常用的消毒和滅菌方法”以及教材P85的附錄4，然后歸納出消毒滅菌的適用對象，并以表格的形式比較消毒和滅菌的區(qū)別：
3．實(shí)驗(yàn)操作部分：建立流程、弄清原理----體會無菌技術(shù)
�。�1）制備牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基
該培養(yǎng)基的配置細(xì)節(jié)較多，但是并不是完全要記住的，只要抓住關(guān)鍵的環(huán)節(jié)（牛肉膏和蛋白胨的稱量與熔化方法、先調(diào)pH后滅菌等），然后建立以下簡單的流程圖即可：
計(jì)算→稱量→融化→調(diào)pH→滅菌→倒平板
上述流程圖還可簡化為六個字：“算、稱、融、調(diào)、滅、倒”。為了更好的掌握培養(yǎng)基的配置，還可以設(shè)置以下問題供學(xué)生討論：①皿底和皿蓋的大小關(guān)系？培養(yǎng)基是倒在那個上面？②“倒平板”中的“倒”字該如何理解？③培養(yǎng)基和培養(yǎng)皿的滅菌方法有何不同？為什么？④“倒平板”指的是接種前還是接種后，還是都要？
�。�2）純化大腸桿菌的兩種方法
微生物的純化方法很多，教材著重介紹了平板劃線法和稀釋涂布平板法，但是原理大
致是相同的：通過連續(xù)劃線或系列稀釋，降低大腸桿菌濃度，得到單個細(xì)菌繁殖成的菌落。以平板劃線法為例，可嘗試建立如下基本流程：
教材中關(guān)于兩種接種方法有詳細(xì)的示意圖，可先讓學(xué)生自己看，然后由學(xué)生談?wù)勀男?/p>
細(xì)節(jié)體現(xiàn)了無菌操作的要求，哪些操作還可以進(jìn)一步改進(jìn)，我們在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)從哪幾大方面確保無菌操作的實(shí)現(xiàn)。（3
）實(shí)驗(yàn)室操作
本課題大體可按以下實(shí)驗(yàn)流程操作：
本課題的具體流程可由學(xué)生結(jié)合書本中的提示自行設(shè)計(jì)，鼓勵創(chuàng)新，但必須以遵循接種的基本原理和無菌操作為前提，以獲得純化的大腸桿菌菌落為目標(biāo)，以安全為第一保障。教師可以給予必要的提醒和幫助。
下面結(jié)合實(shí)際操作提出幾個注意點(diǎn)或建議：①以安全為第一要務(wù)。本實(shí)驗(yàn)最好選擇非致病菌種，如本課題教材中的大腸桿菌等，這樣可避免操作者被感染的可能。本實(shí)驗(yàn)用到的干熱滅菌箱、高壓蒸汽滅菌鍋、酒精燈、紫外燈等儀器設(shè)備都要先培訓(xùn)、后使用，并填好使用記錄，強(qiáng)化安全意識。②以無菌操為關(guān)鍵要領(lǐng)。由于微生物的繁殖能力很強(qiáng)，該實(shí)驗(yàn)稍不留意就會失敗，所以無菌操作顯得尤為重要，且細(xì)節(jié)很多，我們可以對學(xué)生提出以下要求：在制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的時候首先要考慮可行性，然后將每一個應(yīng)該注意的無菌操作環(huán)節(jié)都做好標(biāo)
注；在具體實(shí)驗(yàn)操作時，每組至少要安排兩位同學(xué)監(jiān)督操作是否遵循的了嚴(yán)格的無菌，并做好記錄，這樣即使實(shí)驗(yàn)失敗了，也便于查找實(shí)驗(yàn)失敗的具體環(huán)節(jié)和原因。③體現(xiàn)對照原則和重復(fù)原則。將接種后的培養(yǎng)基和一個未接種的培養(yǎng)基都放入37℃的恒溫箱培養(yǎng)，未接種的作為空白對照，只有上面培養(yǎng)基完好且無菌落產(chǎn)生，才能說明培養(yǎng)基配置成功了，才有可能得到大腸桿菌單菌落，否則實(shí)驗(yàn)只有重做。為了確保實(shí)驗(yàn)成功的概率，可以適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)組和對照組培養(yǎng)基的數(shù)目，避免由于偶然原因?qū)е聦?shí)驗(yàn)失敗，延長了實(shí)驗(yàn)周期。④以獲得標(biāo)準(zhǔn)的大腸桿菌單菌落為主要目標(biāo)。由于學(xué)生不清楚大腸桿菌菌落特征，教師最好事先提供一個參照，這個參照可以是培養(yǎng)好的菌落，也可以是圖片。引導(dǎo)學(xué)生從菌落顏色、形狀、大小、光澤等方面來描述大腸桿菌菌落的特征。一般選擇12h和24h為觀察基點(diǎn)比較合適，因?yàn)槲⑸锞哂蟹敝晨斓奶攸c(diǎn)，如果培養(yǎng)時間太長，菌落也會連成一片，就不容易看到單個菌落了。
三、教后反思
本節(jié)課可以通過生產(chǎn)實(shí)例入手，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識在微生物的培養(yǎng)過程中，保持培養(yǎng)物純凈的重要性。在實(shí)驗(yàn)中充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，讓學(xué)生多練習(xí)相應(yīng)操作，從中體會純凈培養(yǎng)過程中“無菌”操作的重要性。要讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)原理再進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)，利用培養(yǎng)結(jié)果指導(dǎo)學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)中的成敗并相互討論總結(jié)，深入理解知識。當(dāng)然由于微生物的微觀性和危害性，一定要教育學(xué)生培養(yǎng)良好的衛(wèi)生習(xí)慣。
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