探究抗生素对细菌的选择作用教学设计-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

实验项目 探究抗生素对细菌的选择作用 所属课程 高中生物必修二 授课对象：高中学生 实验学时 1学时 教材：必修二 所用材料:培养皿，经高温灭菌的LB固体培养基平板、灭菌生理盐水、 细菌菌株，抗生素，滤纸片、镊子、涂布器、无菌棉签、酒精灯，接种针。 1、 一.教学内容分析 1.教学目标： （1）参与“实验探究抗生素对耐药细菌的选择作用” 的设计与实施； （2）在活动中发展归纳与概括 、科学探究等科学思维； （3）建立科学用药意识，崇尚健康文明的生活方式 2.教学重难点： 重点;掌握细菌抗药性形成的原因及机制 1、 难点：“实验探究抗生素对耐药细菌的选择作用” 的设计 2、 3.教学内容分析 探究抗生素对细菌的选择作用”是人教版高中生物学必修2《遗传与进化》中第6章第3节的内容，是新版教材增加的探究性实验。《课程标准》提示，“探讨耐药菌的出现与抗生素滥用的关系”有助于学生理解重要概念。 二.学情分析 已有基础：学生已经学习并掌握了基因的遗传规律、基因突变、基因重组、染色体变异等，基因与性状的关系。学习了艾弗里的肺炎双球菌的体外转化实验，关于培养基平板和菌落有初步的认识。通过前面科学史的学习和科学实验的展开已经初步形成了科学探究的能力。 三.教学过程设计 1.教学方法：讲授法，讨论法，启发式教学（在教学过程中可以引导学生做出部分设计等），合作学习教学（分小组进行实验），探究式教学。 2.学习资源：人教必修二生物课本，课后网络资源，教学PPT等。 教学过程 环节 教学内容 教师活动 学生活动 课前准备 材料准备 1.准备材料：培养皿，经高温灭菌的LB固体培养基平板、灭菌生理盐水、 细菌菌株，抗生素，滤纸片、镊子、涂布器、无菌棉签、酒精灯，接种针。 学生与共同教师准备实验材料 导入 情境导入 【导入】 展示超级细菌的情境，引导到学生应用大概念解决相关问题，提问人类怎么用抗生素一点点“喂”出细菌的抗药性？ 学生进行认真思考，激发学习兴趣。 实验原理 1.一定浓度的抗生素会杀死细菌，但细菌个体增殖过程中会产生随机突变，导致存在个体差异性。 2.这些变异或者差异性的产生可能导致细菌的耐药性。 3.同样不同细菌代谢机制不同会导致其对抗生素的敏感性不同。 【提问】 1.用什么指标来确定抗生素的抗菌作用？如何确定抗生素浓度？ 2.确定几个浓度？ 处理多长时间？是否需要分时间梯度，如果需 要确定几个时间点？ 学生认真思考并且回答： 1. 细菌对抗生素出现耐药性时，产生抗性，可以根据抑菌圈的大小来判断抗生素的作用 2. 先进性预实验，选择一个浓度观察抑菌圈，效果较好时按照此浓度以此梯度稀释 3. 培养三代作为时间梯度 新课讲授 实验设计 【提问】 要解决以下问题如何设计方案： （1）不同抗生素对不同菌种的抗性选择 （2）同一菌种对同一抗生素不同浓度的敏感性检测 （3）处理时间对同一菌种对同一抗生素的敏感性影响 【实验设计】 1.预实验： 四种抗生素浓度分别配制2, 6, 8, 54mg/ml， 氨苄青霉素: 纸片含药量为10ug时具有明显的抑菌作用，拟在此基础上2倍稀释，配4个浓度。 卡那霉素: 纸片含药量为10ug时具有明显的抑菌作用，拟在此基础上2倍稀释，配4个浓度。 红霉素和氯霉素对大肠杆菌的作用不明显 2.第一批：鉴定不同菌种对不同抗生素的敏感性及其与浓度的关系 3.第二批：探究时间对同一菌种对同一抗生素的敏感性影响 在第一批的实验中选择一个合适的抗生素，选择一个合适的浓度 【学生回答】 1.分为三小组，每一小组对应一种菌种四个人为一组，每个人对应一种不同的抗生素，分别为氨苄青霉素，卡娜霉素，红霉素，氯霉素 在一个小组内同时完成了针对问题1.2的实验 2.取不同的抗生素，选择一个合适的浓度，培养两代，作为时间梯度 【学生进行设计】 第一批 第二批 实验操作 实验步骤： 第一天： 1. 制备LB 平板 2. 涂布器将菌液均匀涂布 3.，将培养皿分为5个区域， 将含有不同种类抗生素的滤纸及不含抗生素的滤纸放在区域中间。 4.置于37℃中培养12-16小时。 第二天： 1.测量和记录抑菌圈的直径，每个人选取一个菌种的一个抗生素较好的抑菌圈。 2.从抑菌圈边缘的菌落上挑取菌株，转移至含1mL LB液体培养基的小管中，220rpm，37℃下恒温振荡培养过夜，次日取150uL菌悬液，均匀涂布在LB平板上。 3.重复第2天的操作，如此重复3代，记录每一代培养物抑菌圈的直径。 学生进行实验操作 观察结果 讨论交流 教师引导学生进行小组展示培养皿上抑菌圈大小情况与数据对比，并且组织学生进行心得交流 学生进行心得交流。 结果展示 观察结果 1.不同抗生素对不同菌种的抗性选择 （1）结果分析：大肠杆菌对红霉素与氯霉素（2-18mg/ml）抑菌圈较小，这两种抗生素菌对大肠杆菌的作用不明显，抗性低。在数据中，抑菌圈最大的为氨苄青霉素（2mg/ml），得出氨苄青霉素对大肠杆菌有明显的抑菌作用。 （2）结果分析：金黄色葡萄球菌对四种抗生素的抑菌圈变化基本相同，这四种抗生素菌对金黄色葡萄球菌的作用明显。在数据中，抑菌圈最大的为红霉素（54mg/ml），得出红霉素对金黄色葡萄球菌的抑菌作用最明显。 结果分析：枯草芽孢杆菌对四种抗生素产生的抑菌圈都较大，这四种抗生素菌对枯草芽孢杆菌的作用都比较明显，抗性强。在数据中，抑菌圈最大的为氨苄青霉素（2mg/ml），得出氨苄青霉素对枯草芽孢杆菌的抑菌作用最明显。 2.同一菌种对同一抗生素不同浓度的敏感性检测 根据上图分析 （1）氨苄青霉素，卡娜霉素，红霉素，氯霉素从低浓度到高浓度对大肠杆菌抑菌作用逐渐增大，越敏感。 （2）氨苄青霉素，卡娜霉素，红霉素，氯霉素从低浓度到高浓度对金黄色葡萄球菌抑菌作用逐渐增大，越敏感。 （3）氨苄青霉素，卡娜霉素，红霉素，氯霉素从低浓度到高浓度对枯草芽孢杆菌抑菌作用逐渐增大，越敏感。 3.处理时间对同一菌种对同一抗生素的敏感性影响 （1） 分析：随着时间的增长，抑菌圈直径减小，表面四种抗生素对大肠细菌进行了明显的选择作用，使得具有耐药性的细菌生存下来，甚至趋于稳定。 （2） 分析：随着时间的增长，红霉素，氯霉素抑菌圈直径减小，表面这两种抗生素对细菌进行了选择作用，使得具有耐药性的细菌生存下来，甚至趋于稳定。 而卡娜霉素的变化不稳定，表面该抗生素对细菌的选择作用不明显。 （3） 分析：随着时间的增长，红霉素，卡娜霉素抑菌圈直径减小，表面这两种抗生素对细菌进行了选择作用，使得具有耐药性的细菌生存下来，甚至趋于稳定。 而卡娜霉素的变化不稳定，氯霉素的抑菌圈变化不明显表面该抗生素对细菌的选择作用不明显。 四．巩固复习 习题检测：【题目】 1. 培养基上是在否有细菌生长，在放有抗生素的纸片的区域呢？ 在培养基上有细菌生长，再放有抗生素纸片的区域可能有细菌生长，也可能没有细菌生长 2. 在连续培养几代后，抑菌圈的直径发生了怎样的变化？这说明抗生素对细菌产生了怎样的作用？ 抑菌圈的直径大小代表该种抗生素的杀菌能力，直径越大，杀菌能力越强，在培养几代后，抑菌圈的直径会变小，说明通过抗生素的选择作用，细菌中的耐药菌越来越多。 五．教学反思 缺乏足够的实践指导:在制作过程中，应该加强对学生的关注，关注学生的实践操作。如果学生在遇到困难时往往得不到及时的指导和帮助，导致制作进度受阻； 改正： 增强互动与沟通:将积极与学生互动，鼓励学生提出问题和建议，定期收集学生的反馈，了解他们的学习状况和需求，以便及时调整教学策略。 大肠杆菌时间梯度 氨苄青霉素 45448 45449 45450 2 1.0 7 0.93 卡娜霉素 45448 45449 45450 2.2 1.8 1.3 红霉素 45448 45449 45450 1.5 0 0 氯霉素 45448 45449 45450 1.3 0.8 1.13 氨苄青霉素 6月5日 6月6日 6月7日 卡娜霉素 6月5日 6月6日 6月7日 1.6 2 1.6 红霉素 6月5日 6月6日 6月7日 2.3 1.6 1.4 氯霉素 6月5日 6月6日 6月7日 1.6 1.2 0 枯草芽孢杆菌时间梯度 氨苄青霉素 6月5日 6月6日 6月7日 2.6 2.9 1.9 卡娜霉素 6月5日 6月6日 6月7日 2.4 1.9 2 红霉素 6月5日 6月6日 6月7日 2.9 2 1.8 氯霉素 6月5日 6月6日 6月7日 1.6 1.5 1.47 学科网（北京）股份有限公司 $$