1.2.2微生物的选择培养和计数 教学设计 2023—2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

1.2.2《微生物的选择培养和计数》教学设计 教材分析 《微生物的选择培养和计数》是新人教版选择性必修三第一章“发酵工程”模块第二节的内容。教材将第二节又分成两个小节：“微生物的基本培养技术”和“微生物的选择培养和计数”，本节课讲授的是第 2小节。2个小节之间存在递进的关系，第 1小节介绍了微生物实验中的无菌技术和平板划线法分离微生物，第 2小节是在第 1小节的基础上进一步提高技术要求，进行选择培养、分离和计数微生物。教材在编写中以“土壤中分解尿素的细菌的分离和计数”为例介绍了如何巧妙的设计培养基配方有选择的培养目的菌，并利用稀释涂布的方法分离细菌并计数。介绍了有关方法后，教材中安排“探究·实践”，让学生在实践中运用有关方法。本小节的“练习与应用”中的两道拓展应用都是要求学生运用技术思维和工程思维来解答的题。本章“复习与提高”中的 2道练习题更是要求学生能够熟练的掌握微生物的分离技术方法并应用于实践中解决实际问题。对学生不断进行技术思维和工程思维的训练，可以为后续章节进一步发展学生的思维，提升学生的社会责任意识奠定基础，学生在解答这些问题时也可以进一步感悟到科学与技术的不同。 一、设计思路 本部分教学是在学生学习了微生物的基本培养技术、微生物的分离方法—平板划线法的基础上开展的。微生物的选择培养和计数耗时较长，所以教学中采用线上线下相结合的方式。课堂教学中，以“探究土壤中分解尿素的细菌的分离和计数”为例，让学生在解决问题的过程中学习微生物的选择培养和计数的技术；线下完成选择培养基的配制与土壤的梯度稀释，课堂上通过小组合作设计实验并完成实验操作，深化对设置对照组、平行重复组等科学方法的认识，提升学生科学探究能力；实验设计和操作结束后，及时展示小组操作过程，分享小组设计思路，帮助学生进一步发展科学素养。 二、核心素养目标 “微生物的选择培养和计数”是新人教版选择性必修三第一章“发酵工程”模块第 2节第二部分的内容。高中生物学课程标准（2022版）对本节内容提出的要求是： 举例说明调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物； 概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室中进行微生物分离和纯化的常用方法； 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。 为促进学生生物学学科核心素养的提升，教学提示： 分离土壤中分解尿素的细菌，并进行计数。 结合教材内容，确定本节课的核心素养目标如下。 生命观念：能按照科学探究的要求，应用稀释涂布平板法和微生物数量测定的方法，设计从土壤中分离分解尿素的细菌并进行计数的方案。 科学探究，科学思维：引导学生应用稀释涂布平板法设计从土壤中分离分解尿素的细菌并进行计数的方案，发展学生的科学思维，达到对“稀释涂布平板法是进行微生物分离、纯化和计数的常用方法”的理解 责任意识：解决真实情境中的实际问题——“冰激凌中大肠杆菌超标”中进行，引导学生基于课堂知识解决生活问题，培养学生的责任意识 教学重难点，学习稀释涂布方法，引导学生进入情境，思考解决办法，设计实验思路，讨论实验方案，并实际操作练习稀释涂布平板。 三、课前准备 课前由兴趣小组和指导老师依次完成尿素分解菌选择培养基的制备、实验器皿灭菌、采取土样并梯度稀释，做 102、103、104三个浓度梯度；全体学生按照学案完成预习工作并观看视频，学习涂布平板实验操作；全体学生自主设计实验方案 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、情境导入 多媒体展示各种冰激凌图片。 教师阐述案例：某高中学生吃某品牌冰激凌后均出现腹泻现象，学生怀疑冰激凌中大肠杆菌超标。老师建议他们利用学过的微生物培养的知识对此冰激凌进行检测。他们又买了一个冰激凌，经平板划线法，分离并培养后，果真分离出大肠杆菌，他们上报食品监管局，但对方告知他们，必须知道每克冰激淋中大肠杆菌菌落数才能定义该冰激凌合不合格..... 提出问题：如何计数冰激凌中的大肠杆菌数？ 学生思考情景问题 学生根据情境，思考平板划线法能不能进行微生物计数？ 平板划线法是学生前面学习过的一种微生物分离的方法，通过创设情境，引导学生思考该方法能不能用于微生物计数。从而引出本节课的教学目标 二、新课讲授（一）土壤中分解尿素的细菌的分离 根据课题研究内容，提出，探究本课题需要解决的两个问题。 第一，如何分离土壤中的尿素分解菌。 提问：1、使用什么培养基可以分离特定的微生物？选择培养基有什么特点？PPT展示尿素分解菌的特点，引导学生阅读材料并思考如何设计选择培养基配方，分离出土壤中的尿素分解菌？教师循序渐进展示三个同学配制的培养基配方，引导学生思考能不能作为选择培养基分离尿素分解菌。 A同学设计的培养基配方 B同学设计的培养基配方 C同学设计的培养基配方 分析讨论后展示正确的培养基配方 确定尿素分解菌的培养基配方，引导学生回忆微生物的培养过程，思考接下来的实验操作 学生思考并回答，需要使用选择培养基学生根据课前预习回答，选择培养基是一种允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。学生阅读课本材料，确定尿素分解菌的代谢特点。形成基本的培养基配制思路。学生观察比较 A、B、C三名同学的培养基配方，提出问题所在，明确，尿素分解菌的选择培养基应该是含有碳源、氮源、无机盐和水的培养基；氮源应该是以尿素作为唯一氮源；pH应该为中性或者弱碱性；应该在培养基中添加琼脂作为固体培养基。学生思考并回答：配制培养基后需要进行高压蒸汽灭菌和倒平板操作 引入选择培养基筛选微生物的原理。 通过学生设计培养基配方为比较培养基配方，降低学习难度，增加学生的学习积极性和兴趣，同时加深对选择性培养基的理解。 通过对已学知识点的回忆，加深对微生物培养实验操作流程的理解与记忆。同时使这个课程在模拟课题研究中度过，学生的参与感大大提高。 二、新课讲授（二）土壤中分解尿素的细菌的计数 根据课题研究内容，提出探究本课题需要解决的第二个问题“土壤中分解尿素的细菌的计数”。 提问：微生物难以用肉眼观察，如何计数？若要测定每克土壤中能分解尿素的细菌数量，简要写出实验步骤？教师点出土壤梯度稀释的具体操作，同时提问分解尿素的土壤从哪里取比较好？ 提问：稀释涂布平板法可用于统计细菌数目，其原理是什么？明确土壤中尿素分解菌的计数方法后，引导学生开展涂布平板实验操作。提示：台面上有培养基和相关器材，请根据小组课前设计的方案选择合适的器材进行涂布平板。若选材不够，可在实验后进行口头说明。 注意：在培养皿底部做好标记。 学生实验过程中教师进行指导，并录制一个小组的实验操作过程学生完成实验后，教师屏幕展示某小组实验操作过程分析讨论实验操作过程后，由各个小组代表阐述小组的实验设计思路教师展示实验设计 ppt，分析并总结涂布平板设计时注意事项 1、每个浓度至少做 3个平行重复； 2、至少做 1个不涂布稀释液的选择培养基（空白对照） 3、选用完全培养基涂布做对照用以判断选择培养基是否具有选择作用。 学生思考并回答：取土壤进行稀释，再涂布平板到选择培养基上，最后进行培养计数。学生阅读课本，回答：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。学生分组讨论设计方案，然后开展实验 学生对视频中小组的操作过程进行点评小组代表阐述实验设计思路学生思考 ppt中牛肉膏蛋白胨实验组的作用 检查学生预习情况 引导学生思考涂布平板法计数的基本操作过程及计数原理学生根据课前实验设计，小组合作完成实验操作，深化对设置对照组、平行重复组等科学方法的认识，提升学生科学探究能力实验设计和操作结束后，及时展示、反馈小组操作过程，分享小组设计思路，帮助学生进一步发展科学素养。分析正确的实验设计，思考这种设计的原因，降低学习难度，有利于学生形成严谨的科学态度 二、新课讲授（三）微生物的培养与计数 问题 3：选用什么样的培养条件？记录结果包括哪些内容？教师展示课前兴趣小组做出的实验结果：103、104、105三个稀释度下，三个平行培养基上菌落的生长情况。引导学生思考，应该选择哪一个稀释度下的平板进行计数给出 104稀释度下三个平皿的菌落数：54、63、52。引导学生思考如何计数 1g土壤中尿素分解菌？引导学生分析结果是菌落数还是细菌数？与实际活菌数相比偏大还是偏小？ 学生思考并回答：细菌应在30-37°C下培养 1-2天学生观察、思考并回答分析得出应该选择 104稀释度下的平板进行计数学生讨论学生代表在黑板上列出计算公式掌握稀释涂布平板法计数属于间接计数 培养学生分析、总结和归纳的能力 小结 展示小结：探究土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验基本流程。再次回到上课一开始的实例分析，引导学生根据本节课所学知识思考“如何计数冰激凌中的大肠杆菌数？” 学生回顾本节课的知识，解决实例中的问题。从实例中引入本节课题，在实例中结束本节课。 培养学生的知识迁移能力，同时增强学生的学习积极性和学习的趣味性。 评测练习 【训练 1】如图为“土壤中分解尿素的细菌的分离和计数”实验中样品稀释示意图。请据图分析，下列说法错误的是() A.③号试管的稀释倍数为 103 B.④号试管中稀释液进行平板培养得到的菌落平均数可能为⑤号试管的 10倍 C.⑤号试管的结果表明每克土壤中的菌株数为 1.7×109 D.将涂布器在酒精灯火焰上灼烧冷却后，再进行涂布 参考答案.A 课后反思 本节课得到了许多专家和老师的指点，比较好的完成了预定任务，课堂气氛也较好。以下是我在上课后的几点反思。 1、创造性的进行了课程设计。本节课并没有按照课本内容设置安排教学，而是将本小节的“探究·实践”与主干知识合并在一起开展，以探究“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”展开，学生在提出问题并解决问题的过程中学习微生物的选择培养与计数的技术。通过小组合作并设计完成实验探究，来深化学生对“对照组”、“重复组”等设置的科学认识，提升了学生科学探究能力和创新意识。 2、课上课下相结合。因为本节课的实验涉及到培养基的配制、灭菌、倒平板、梯度稀释、平板涂布和培养等多个步骤，需要耗时几天才能完成。一节课完成全部内容不现实，但分割成几个部分，学生不能形成系统的认知。因此，本节课采用课上与课下相结合的方式进行，课下，由兴趣小组率先完成培养基的制备和土样的梯度稀释，教师做预实验完成微生物的培养得到培养结果；课上，由老师引导全体学生一起设计实验方案，完成关键实验操作，既能使学生更好的理解实验意图，又能培养学生的实验操作能力。最后展示教师的预实验结果，学生能进行实验数据处理，学习微生物计数的方法。一节课经过巧妙的设计系统的完成了整个实验探究。 3、不足之处。本节课稀释涂布平板法实验操作学生以前并没有接触过，该操作具有一定的技术含量，仅凭一节课会使得一部分学生不能很好的掌握，所以还需要课下增加实验室实操时间，由学生自己进行训练，熟练掌握操作技巧。 学科网（北京）股份有限公司 $$