1.2.1微生物的基本培养技术教学设计-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第1章　发酵工程 第2节　微生物的培养技术及应用 一 微生物的基本培养技术教学分析 · 教学目标 1.通过让学生观看实验视频和分析资料，学生能够列出培养基的三大种类（固体、液体、半固体），区分选择培养基、鉴别培养基的特点，准确解释高温灭菌、化学消毒的原理及适用范围。（生命观念、科学思维） 2.通过让学生进行酵母菌的纯培养实验，学生能够掌握无菌操作、培养基配制、接种、培养全过程，提升实验设计、数据分析与批判性思维能力并培养合作交流精神。（科学思维、科学探究） 3.学生能够通过分析市场上不同类型酸奶的成分、宣传标语，运用批判性思维评价益生菌的作用及其市场宣传的科学性，培养社会责任感。（社会责任） · 教学重难点 重点:掌握培养基的配制步骤、无菌操作规范、接种方法（平板划线法、稀释涂布平板法），准确操作酵母菌的纯培养全过程。 难点:掌握酵母菌纯培养中消毒和灭菌、接种无菌操作、培养条件控制（温度、氧气、pH）的关键技术。 · 教学方法 采用教法：启发式教学、案例分析法、实验教学法等教学方法,准备PPT、实验材料等教学用具。 · 课时安排 1课时 · 教学准备 实验材料：酵母菌培养液、马铃薯、蔗糖、琼脂。 实验用具：电子天平、小刀、滤纸、烧杯、量筒、电热炉、药匙、玻璃棒、纱布、培养皿、酒精灯、锥形瓶、棉塞、废报纸、橡皮绳、高压蒸汽灭菌锅、干热灭菌箱、接种环、恒温培养箱。 多媒体,白板,学案,PPT等。 教学设计 导入新课 同学们，最近有科学家发现，影响酸奶质量的关键不仅在于原材料，还在于益生菌的纯度和活性。我们的“家庭发酵小作坊”也遇到了同样的问题：如何培养出高质量的发酵菌种？今天让我们一起探索微生物的培养技术，找到提升产品质量的秘诀吧！ (设计意图:由第1章的角色扮演情境导入,能激发学生的学习兴趣,同时连贯传统发酵技术的改进和引出本节课要解决的问题,效果较好。) 新课讲授 任务一、归纳培养基的种类和营养构成 学习任务 教师活动 学生活动 评价设计 设计意图 归纳培养基的种类和营养构成 【播放视频】 资料1.配制培养酵母菌的培养基的操作视频。 【提供资料】 资料2.牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成 组分 含量 提供的主要营养 牛肉膏 5 g 碳源、氮源、磷酸盐和维生素等 蛋白胨 10 g 碳源、氮源和维生素等 NaCl 5 g 无机盐 H2O 定容至 1 000 mL 水 【提出问题】 结合提供的资料和教材P9~10的内容，分析培养微生物的培养基的种类和营养构成，并回答下列问题。 1.培养基中加入琼脂的作用是什么?请按物理性质划分培养基的种类。 2.比较培养酵母菌的培养基和牛肉膏蛋白胨培养基组成成分的异同点，归纳培养基的营养构成。   3.举例说明培养基如何满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。 （1）培养乳酸杆菌，需要添加______________。 （2）培养霉菌，需要______________环境。 （3）培养细菌，需要______________环境。 （4）培养厌氧微生物，需要提供______________条件。 观看视频，关注配制培养基所加的成分、培养基的物理状态，并学习配制方法。 小组代表展示问题答案，小组间相互更正完善。 让学生在感性认知的基础上理性分析归纳培养基的营养构成，培养归纳概括的能力，进一步通过实践操作，加强对基础知识的理解。 探究实践 【指导实践】 引导学生根据提供的实验材料配制培养酵母菌的培养基。 进行酵母菌培养基的配制，小组长完成酵母菌培养基的配制操作评价量表。 小组分工合作，根据实验材料，按照教材P12步骤完成酵母菌纯培养培养基的制备。 通过实践操作加深对基础知识的理解。 任务二、明确消毒和灭菌的原理及方法 学习任务 教师活动 学生活动 评价设计 设计意图 明确消毒和灭菌的原理及方法 【提供资料】 资料3.介绍消毒和灭菌所使用的仪器设备及操作过程视频。 【提出问题】 结合提供的视频资料和教材P11资料卡的内容，比较归纳消毒和灭菌的原理及方法，完成表格。 观看视频，关注消毒、灭菌的原理、方法和适用物品。 结合提供的资料和教材P11资料卡的内容，比较归纳消毒和灭菌的原理及方法，完成表格。 展示表格答案，小组互评。 通过比较分析让学生明确两种无菌技术的差异，以便在实践中准确地应用。 探究实践 【指导实践】 引导学生根据提供的实验器具对配制的培养基进行灭菌。 小组分工合作，对配制好的培养基和培养皿进行分装、标记、包裹，然后将它们与接种工具一起进行灭菌处理。体验灭菌操作。小组长记录实验操作评价表。 学生规范使用高压蒸汽灭菌锅和干热灭菌箱。 让学生亲身体验灭菌过程技术操作，能够提高学生的实践技能，培养合作意识和参与实践活动的自信心，以及加深对实验基础知识的理解。 任务三、明确倒平板和平板划线操作的要求 学习任务 教师活动 学生活动 评价设计 设计意图 明确倒平板和平板划线操作的要求 【提供资料】 资料4.酵母菌接种实验视频。 【提出问题】 根据视频资料，回答下列问题： 1.灼烧接种环后，为什么要等其冷却后再进行划线？ 2.为什么总要从上一次划线的末端开始划线？ 3.为什么最后一次划线与第一次的划线不能相连？ 4.为什么在操作的第一步以及每次划线前都要灼烧接种环？划线操作结束时，还需要灼烧接种环吗？ 观看视频，关注酵母菌接种实验的过程、关键操作步骤和注意事项。 小组代表展示问题答案，其他小组质疑补充。 对实验操作的要点进行分析，有利于学生加深对基础知识的理解，同时有利于接下来的实验能正确操作。 探究实践 【指导实践】 引导学生根据提供的实验器具体验倒平板和平板划线操作，将接种后的平板放入恒温培养箱中倒置培养。 【提出问题】 1.设置未接种平板组的意义是什么？ 2.平板为什么需要倒置培养？ 小组分工合作，对上一个小组灭菌的培养基进行倒平板操作，并在上一个小组完成倒平板的培养基上进行划线操作。小组长完成实验操作评价量表。 学生规范完成倒平板和平板划线操作。 学生利用上一个小组的实验结果继续进行实验操作，培养了学生的合作探究精神，学生亲身操作，激发了他们的学习兴趣，有利于他们掌握基础知识。 思维训练 播放酸奶发展现状引导学生思考：低温酸奶好还是常温酸奶好？含益生菌越多的酸奶越健康吗？酸奶越贵越好吗？ 学生思考回答。 学生自主回答。 通过让学生评估酸奶发展的现状，发展学生的批判性思维。 评价反馈 当堂训练的题目主要针对制备培养基的基本步骤、灭菌与消毒的区别、微生物接种方法以及特定微生物的筛选与纯化等知识点对学生进行评价，通过这次练习，学生可以巩固和加深对微生物学实验的本质和背后的科学逻辑的理解。题目通过模拟实验步骤和原理的考查，帮助学生将理论知识与实际操作相结合，提升实验技能。 课堂小结 带领学生根据板书小结本节课内容。 布置作业 设计观察记录表格，记录酵母菌培养结果。 教学反思 本次课程的主要目标是让学生掌握微生物的基本培养技术，包括无菌操作、培养基的制备、接种与培养等基本步骤。通过课堂讲解、实验演示和学生动手实践，大部分学生能够理解并掌握这些技术。然而，仍有少数学生在无菌操作方面存在困难，需要进一步加强练习和指导。可在课堂上设置“无菌操作分层练习”，对不同基础的学生提供针对性的指导。 在课堂上，大部分学生能够积极参与讨论和实验，表现出浓厚的学习兴趣。然而，也有少数学生因为动手操作能力欠缺显得较为被动。为了激发学生的学习兴趣，在课堂上增加了互动环节，如“实验操作竞赛”“小组协作完成实验项目”等。这些措施在一定程度上提高了学生的参与度，但仍需进一步探索更多有效的教学方法。 在课程结束后，通过问卷调查和个别访谈的方式收集了学生的反馈。大部分学生对课程内容表示满意，认为通过实验操作加深了对微生物培养技术的理解。但也有学生提出了一些建议，如延长实验时间等。这些建议对于改进教学具有重要的参考价值。 板书设计 第2节　微生物的培养技术及应用 一 微生物的基本培养技术 （一）培养基的种类和营养构成 （二）消毒和灭菌的原理及方法 （三）倒平板和平板划线操作的要求 备课资源 1.微生物的培养方法 微生物的培养方法多种多样，主要根据微生物的种类、对养料及环境条件的需求，以及实验或生产的具体要求来选择。 （1）根据培养时是否需要氧气分类 好氧培养：也称“好气培养”，这类微生物在培养时需要有氧气加入，否则不能生长良好。实验室中，斜面培养通过棉花塞从外界获得无菌的空气；三角烧瓶液体培养则多数通过摇床振荡，使外界的空气源源不断地进入瓶中。常用的好氧培养法包括摇床培养法、浅盘培养法和深层培养法。 厌氧培养：也称“厌气培养”，这类微生物在培养时不需要氧气参加。在厌氧微生物的培养过程中，最重要的一点是要除去培养基中的氧气。实验室常用化学还原剂或抽气机吸除培养基中的分子氧，也有用静止状态的深层培养法。在生产中常用密封式发酵罐或不通风的固体发酵法。 （2）根据培养基的物理状态分类 固体培养：将菌种接至疏松而富有营养的固体培养基中，在合适的条件下进行微生物培养。固体培养法可分为浅盘固体培养法和深层固体培养法。固体培养的优点包括原料简单、经济实惠、防止污染、酶活性较高、通气状况良好等。 液体培养：将营养物质溶解在液体中作为培养基，然后接入菌种，通过一段时间的培养得到目的产物。液体培养法可使微生物迅速繁殖，获得大量的培养物，在一定条件下还是微生物选择增菌的有效方法。液体培养法可分为浅盘液体培养法和深层液体培养法。其中，现代主要采用深层液体培养法，该法向培养液中强制通风，将空气气泡微小化，使之尽量滞留在溶液中保证氧气充足供应，缩短发酵进程，提高目的产物生产效率。 （3）其他常见的微生物培养方法 平板划线法：将微生物接种在固体培养基上，用划线工具在培养基表面划线，使微生物在培养基上生长形成单个菌落。 稀释涂布平板法：将微生物悬液梯度稀释后均匀涂布在固体培养基表面，使微生物在培养基上生长形成单个菌落。 倾注法：将微生物悬液与熔化的培养基混合，倒入平板中，使微生物在培养基中生长形成单个菌落。 液体培养法：将微生物接种在液体培养基中，使其在液体中生长繁殖。 （4）特殊培养方法 载体培养法：利用载体（如脲烷泡沫塑料）培养霉菌、酵母菌、放线菌等微生物，可以提取多种产物，如天然色素、肌苷酸、酶、抗生素、酵素等。 间歇培养法（分批培养法）：把微生物接种于一定体积的培养基上，经过培养后一次收获的培养方法。 连续培养法：不断向培养基中补充新鲜养料，并及时不断地以同样的速度排出培养物。 恒浊连续培养法：不断调节流速而使菌液浊度保持恒定。 恒化连续培养法：通过控制恒定的流速，来保证微生物恒定的生长速率。 2.酵母菌纯培养实验注意事项 （1）实验准备与无菌操作 树立无菌意识：微生物实验极易受到环境因素的干扰，因此必须树立无菌操作的意识，并严格遵守无菌操作规程。 实验材料与设备准备：准备酵母菌种、培养基、无菌操作所需的仪器和耗材（如接种环、试管、培养皿、棉塞等）。确保所有器材已经过高压蒸汽灭菌处理，并在无菌条件下保存。 环境消毒：实验前应对实验环境进行消毒，如使用紫外灯照射或喷洒消毒剂等。 （2）培养基的配制与灭菌 培养基配制：根据酵母菌的营养需求，准确配制培养基。培养基应搅拌均匀，避免局部浓度过高或过低。 灭菌处理：将配制好的培养基进行高压蒸汽灭菌，以确保无菌状态。灭菌后，待培养基冷却至适宜温度后再进行接种操作。 （3）接种与培养 接种操作：在无菌条件下，使用接种环蘸取少量酵母菌液，迅速在培养基上划线或涂布。 接种环在使用前后均需灼烧灭菌，以避免交叉污染。 培养条件：将接种后的培养基置于恒温培养箱中，设定适宜的温度（如25~30℃）进行培养。根据酵母菌的生长特性，提供适量的氧气或保持无氧环境。 （4）观察与记录 观察菌落形态：定期观察培养基上的菌落形态，注意酵母菌的生长速度和菌落特征。 记录实验数据：详细记录实验过程中的各项数据，如接种时间、培养温度、菌落数量等。 （5）注意事项与常见问题处理 避免污染：实验过程中应时刻保持无菌操作，避免手、口等直接接触培养基或接种环。如发现培养基上有杂菌生长，应立即重新进行实验。 培养条件控制：严格控制培养箱的温度和湿度，避免温度波动过大或湿度过高导致酵母菌生长异常。 接种量控制：接种量不宜过多或过少，以免影响酵母菌的生长速度和菌落形态。 培养基质量检查：在使用前应对培养基进行质量检查，确保其无菌、无杂质且营养成分均匀。 3.酸奶产品中益生菌活性比较实验方案 （1）实验目的 比较不同品牌或种类的酸奶产品中益生菌的活性，为消费者提供关于益生菌活性的参考信息。 （2）实验材料 不同品牌或种类的酸奶产品若干（至少3种，以进行对比）、无菌培养皿、无菌接种环、培养基（适合益生菌生长的培养基，如MRS培养基）、恒温培养箱、显微镜（可选，用于观察益生菌形态）、超净工作台、计时器、记录本和笔等。 （3）实验步骤 样品准备：确保所有酸奶产品均在保质期内，并存储在适当的温度下。使用无菌接种环从每种酸奶产品中取样，注意避免交叉污染。 接种：将取样后的酸奶分别接种到无菌培养皿中的培养基上。使用无菌接种环在培养基上均匀划线，以确保益生菌能够均匀分布并生长。 培养：将接种后的培养皿放入恒温培养箱中，设置适当的温度（如37 ℃）进行培养。培养时间根据益生菌的生长速度而定，通常为24~72小时。 观察与记录：在培养期间，定期观察培养皿中益生菌的生长情况。记录益生菌的生长速度、菌落形态和数量等指标。可使用显微镜观察益生菌的形态，进一步确认其种类和活性。 数据分析：根据观察结果，比较不同酸奶产品中益生菌的活性水平。可以使用统计软件对数据进行进一步分析，如计算平均菌落数、标准差等。 （4）注意事项 实验过程中需严格遵守无菌操作规范，以防止杂菌污染。培养基和恒温培养箱等实验器材需提前进行灭菌处理。酸奶样品需在取样前充分搅拌均匀，以确保取样的代表性。实验结果可能受到多种因素的影响，如酸奶中益生菌的种类、数量、活性以及培养基的成分、温度等。因此，在实验过程中需尽量控制这些因素，以确保实验结果的准确性。 （5）结论 根据实验观察和数据分析结果，可以得出不同酸奶产品中益生菌活性的比较结论。这有助于消费者在选择酸奶产品时，根据益生菌活性水平做出更加明智的选择。同时，该实验方案也可为酸奶生产商提供关于益生菌活性的参考信息，以改进产品质量和满足消费者需求。 第1页 共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$