专题二课题1：微生物的实验室培养说课稿
《一次性筷子与可循环餐筷表面微生物的分离与计数》说课文稿一．选材及背景介绍
本课题选自人教版《生物技术实践》模块，专题二课题1：微生物的实验室培养。
生活中微生物无处不在，我们所使用的物品不可避免地也会携带着肉眼不可见的微生物，这些微生物的存在增加了我们对食品安全问题的担忧。随着人们生活水平的提高，外出就餐的频率日益增加，就餐过程中餐具及食品卫生是我们一直关注的热点。如果餐具中的微生物如大肠杆菌超标，可能引发就餐者急性腹泻或其他疾病。在完成了选修一专题二《课题1 微生物的实验室培养》的学习后，学生们提出了微生物实验生活化的设想。筛选热点问题后，我们拟定题目：《一次性筷子与可循环餐筷表面微生物的分离与计数》。实验通过对一次性筷子与可循环餐筷表面微生物的分离与计数，对一次性筷子和可循环使用餐筷的微生物数量有一定的了解，为以后外出就餐中筷子的选择提供参考。既完成了教学规定的内容，又培养了学生“理性思维”和“科学探究”能力，同时让学生学会关注生活、增强学生的环保意识，一举三得。
二．教学分析
1.新课程标准解读
内容标准：
①阐明“发酵工程中灭菌是获得纯净微生物培养物的前提”。
②阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术。
③概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法。
教学提示：通过配制培养基、灭菌、接种和培养等实验操作获得菌落，使学生理解上述“内容标准”要求的基本内容，并获得知识，掌握微生物操作的基本技能。
2.教材分析
“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、农学、食品科学、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。
“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，旨在为学生实践其他的生物技术实验做好铺垫。本实验内容位于传统的发酵技术之后，是在传统的生物实践技术的基础上发展起来的，也为微生物的应用奠定了基础。本实验中学生不仅可以复习及运用课题1的理论知识，同时在结果观察中可以提前学习并应用微生物培养和观察的相关内容。因此，可用“承前启后”这个词语来概括本课题的地位。
3.学情分析
在学生眼中，微生物的实验室培养是非常神秘且富有吸引力的，当将实验课题赋予实践时，学生体现出前所未有的浓厚兴趣。此外，很多学生也存在关于外出就餐时筷子选择困难的现象：微生物在肉眼下不可见，学生们无法做出直观判断。因此学生很乐意参与完成实验，并期待实验结果给他们一个科学的答案。在实验之前，学生已经用了一课时的时间学习《微生物的实验室培养》的理论知识及基本操作方法，具备完成实验的能力。然而高中学段的学生人数众多、实验参与次数有限并且是第一次使用超净工作台进行无菌操作，实验操作技能并不熟练，因此需要教师在旁边积极辅导，时刻关注。
三．目标及学法指导
1.教学目标
知识目标：通过配制培养基、灭菌、接种和培养等实验操作分离出不同类型筷子表面的微生物菌落并计数。
能力目标：能用《微生物的实验室培养》的相关知识提出设计思路，提高“理性思维”和“科学探究”的生物学科素养。
情感态度：通过一次性筷子和可循环利用餐筷表面微生物的结果比较，为学生们外出就餐提供适当的参考，同时结合餐筷原材料的问题建立学生的环境保护意识。
2.教学重点
通过学生实验练习无菌操作，熟练微生物分离和计数的常用方法；发现实验过程中的问题，设计合理的改进方案。
3.教学难点
以班级为单位完成微生物接种的操作并计数。
解决策略：①预先培训实验小组长，在实验过程中充当“助教”工作；
②教师演示微量可调移液器使用、倒平板、接种的相关操作。
四．实验器材
实验器具：超净工作台、涂布器、微量可调移液器、无菌培养皿（每组7套）、250ml 锥形瓶（每组5个）、酒精灯、火柴、马克笔、餐馆收集到的一次性筷子（密封性好、密封性差或无密封）、可循环使用的餐筷。
实验试剂：牛肉膏蛋白胨固体培养基、100ml无菌水（每组3个）。
五．实验原理
我们的生活一直是被各种各样微生物包围，所使用的物品不可避免地也会携带着一定量的微生物。日常生活中所用的筷子上也携带者大量的微生物，可以通过牛肉膏蛋白胨进行培养。
稀释涂布平板法是一种应用广泛的测定微生物生长繁殖的方法，其特点是能测出微生物样品中的活细胞数。将待测样品经适当稀释之后，其中的微生物充分分散成单个细胞，取一定量的稀释样液接种到平板上，经过培养由每个单细胞生长繁殖而形成肉眼可见的菌落，即一个单菌落应代表原样品中的一个单细胞。计数方法采用平板菌落计数法。由每个单细胞生长繁殖而形成肉眼可见的菌落，统计菌落数后根据无菌水的体积和取样接种量即可换算出样品中含的微生物数。
微生物接种方法还可通过滤膜接种法进行。首先使样品滤过一种特制的，孔径小于细菌个体的滤膜，然后将滤膜置于培养基上或浸润有液体培养基的垫状物上培养，通过计算在滤膜上形成的菌落数就可知样品中的活菌数。
六．实验教学内容
1.牛肉膏蛋白胨固体培养基的制备（由志愿小组完成）
2.微生物的接种与培养：倒平板→筷子上微生物的获得与接种培养。
3.培养。将接种好的平板倒置于37℃恒温培养箱中培养2-4天。
七．实验教学过程
（一）课前准备
1.提前1课时完成理论学习。
2.根据教材及情景设计实验：包括原理，目的及操作方案。
3.将学生分为8组，每组5-6人，其中1-6组准备密封性好及密封性差（或无密封）的一次性餐筷各1付，7-8组准备家用或餐馆获得的可循环餐筷，8组学生以此为原材料进行实验。
4.带领志愿小组完成配制培养基，无菌水制备和培养皿及接种工具等的灭菌工作。
5.活动课时间培训实验小组长相关实验操作，尤其是无菌操作过程培训。
（二）教学设计：
1.导入新课（1分钟）：
情景导入：2019年7月1日，由国家标准化管理委员会和卫生部联合发布的《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2019）强制性国家标准和13项生活饮用水卫生检验国家标准正式实施。其中，微生物指标由2项增至6项，其中大肠杆菌要求每公升水中不得超过3个。质检员如何检测？
目的：激发学生的学习兴趣，将抽象实验生活化、具体化。
2.基础知识回顾与过关考查（3分钟）：
①考查无菌技术。
②回顾大肠杆菌的纯化培养。（倒平板操作，接种操作等）
③回顾菌落的统计与计数。
目的：在进入实验室操作之前，确保学生从理论上掌握实验的基本操作方法。同时还
可以回归理论，帮助巩固学习基础。
3.PPT呈现基本操作流程（3-5分钟）：
目的：让学生进入实验室之前明确实验操作，避免学生进入实验室以后无从下手。4.实验室进行《一次性筷子与可循环餐筷表面微生物的分离与计数》的操作（25-30分钟）：环节一：牛肉膏蛋白胨固体培养基的制备
①按照牛肉膏蛋白胨固体培养基配方配制培养基，121℃、100kPa高压蒸汽灭菌。
②待培养基温度冷却至55～60℃（不烫手为宜）。每个实验小组分别给7套无菌培养皿倒平板。倒平板的方法是：右手持盛牛肉膏蛋白胨培养基的三角瓶置酒精灯火焰旁边，用左手将试管塞轻轻地拔出，试管口保持对着火焰；然后用右手手掌边缘或小指与无名指夹住试管塞。左手拿培养皿并将皿盖在火焰附近打开一缝，迅速倒入培养基约15 mL，加盖后轻轻摇动培养皿，使培养基均匀分布在培养皿底部，然后平置于桌面上10分钟以上，待凝后即为平板。
图 1 志愿小组配制培养基
图 2 倒平板操作
环节二：筷子上微生物的获得与接种培养
①点燃酒精灯，将不同种类的筷子在100ml无菌水中充分搅匀，获得微生物溶液。
图 3 提取筷子表面微生物
图 4 接种菌悬液
②用微量可调移液器吸取0.1ml微生物溶液转移到平板培养基上，每种溶液接种2-3个培养基。涂布器酒精灯上灭菌后冷却，在培养基表面轻轻地涂布均匀。做好标记后将培养皿平放于实验台上室温下静置10～15min。此外，为了观察是否有杂菌污染，每组需要涂布滴加无菌水的空白平板作为对照。（要求每位学生至少涂一个平板）
图 5 稀释涂布平板操作
③培养。将接种好的平板倒置于37℃恒温培养箱中培养2-4天。
图 6 恒温培养箱培养微生物
环节三：观察与计数
①培养2-4天后，取出培养皿，统计几个平板菌落数的平均值X。
②依据平板上加入菌液量Y mL，得到筷子表面的细菌数（个/mL）＝X/100Y。
图7 学生实验结果
实验结果分析：①密封性较好的一次性筷子与可循环餐筷表面微生物数量较少，但密封较差或无密封的一次性筷子上微生物的数量较多。②学生统计菌落时容易漏记，借助菌落计数器统计数据更加精确。③接菌量为0.1ml时，培养基上出现的微生物数量总体过少，计数偏差较大。
5.整理实验器材，擦拭超净工作台台面（2分钟）。
目的：从中学生时代开始，让学生养成良好的实验习惯，为以后科研工作打好基础。
6.实验总结（5分钟）：
①教师总结操作过程中的问题。
②布置观察任务，并根据观察结果撰写实验报告：分析一次性筷子和可循环餐筷哪个更健康。随后通过对筷子的选择问题引发学生对环境问题思考。
目的：及时发现并了解学生实验过程中的疑惑和错误，及时纠正和解答。
八．实验方案改进
学生总结实验并反思，提出以下问题：（1）筷子表面微生物未彻底提取；（2）各平板长出的菌落普遍较少且平行组之间差异较大。教师和学生查阅资料和文献做如下改进：1.摇床分离表面微生物：首先将筷子样品分成小段，置于无菌水中，随后放入摇床中摇晃2分钟，使筷子表面微生物能够充分溶入无菌水中。
图七摇床培养箱
图8 摇床培养箱获得菌悬液
2.采用“滤膜法”对菌种进行富集：滤膜过滤法本身是针对不能采用高温灭菌的物质（如胎牛血清培养液）所使用的一种灭菌方法，过滤器核心为孔径小于细菌个体的滤膜，经过过滤器过滤之后，过滤液中的微生物留在滤膜上。因此利用成本较低的针筒式细菌过滤器过滤适当体积的样品溶液，筷子上的微生物就被富集在滤膜上。
图9 针筒式细菌过滤器富集微生物
3.接种采用“滤膜接种法”：将滤膜置于牛肉膏蛋白胨固体培养基上进行培养，通过计算在滤膜上形成的菌落数就可知样品中的活菌数。
图10 滤膜法接种微生物
改进后的实验操作：
环节一：与前面操作方法一致。
环节二：筷子上微生物的获得与接种培养
①点燃酒精灯，将不同种类的筷子截断置于100ml无菌水中，密封后放入摇床中18℃、260rmp/min、2min，获得微生物溶液。
②在超净工作台中用已灭菌的针筒分别吸取1ml、2ml、5ml溶液，连接在过滤器上进行过滤，随后取出滤膜，将滤膜覆盖在培养基上1min移除滤膜（或不移除滤膜），并做标记。
③培养。与前面操作方法一致。
环节三：与前面操作方法一致。
九．实验效果、反思与评价
本节课是一节以生活实验为外衣，教材专业实验为核心的课程。实验中充分发挥了学生的主动性，让学生在进行实验操作、训练相关技能的同时掌握了抽象的概念。学生也在实验操作中从中体会纯净培养过程中“无菌”操作的重要性。实验设计中，我采用了先学习原理，再熟悉原理，最后进入实验室操作的手段，大量重复的回顾工作让学生实验的成功率大大提高。学生“助教”在本节实验课上发挥了非常明显的作用，每个组在“助教”的指导下都能够有条不紊地开展实验。通过对前实验方案进行适当改进后，取样方法更加科学、微生物提取更加彻底，让学生们体会了科学实验的严谨性。
使用“滤膜接种法”进行接种，其结果与“稀释涂布平板法”几乎一致：封闭性较好的一次性筷子与可循环餐筷表面微生物数量较少，但无密封的一次性筷子上微生物的数量较多。经换算统计的菌落数目较“稀释涂布平板法”更多，平行实验组数据差异更小，说明富集后进行统计的数目更准确。在滤膜接种法中又比较了滤膜覆盖与移除滤膜法，不移除滤膜的菌落数目更多，分析原因：可能在移除过程中会带走部分菌体，造成数值偏小。
“滤膜接种法”具有广泛的适用性，并且可以解决后续课题中进行微生物筛选因为富集培养而无法准确计数样品中微生物数量的问题。如：①探究自来水中微生物的数目；②弥补《分解纤维素的微生物的分离》课题中利用“选择培养增加纤维素分解菌浓度”而无法计数的问题。采用滤膜法进行接种，既完成了富集，节省时间，不妨碍实验主体，又可以进行定量分析，训练和培养了学生“科学探究”的生物科学素养。
作为本次实验课的引导者，我深感一次实验课从策划到顺利完成的不易。过程中孩子们体会了欢乐，收获了幸福，作为实验员的我们却一刻不能放松，需要不断在学生周围提醒学生安全问题，纠正学生的操作错误。但是，让学生们能够提升自己、开阔眼界，我们所做的都是值得的。