酵母菌的纯培养教学设计和导学案 2024—2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学教学设计聚焦微生物纯培养原理、平板划线分离操作及发酵工程应用，通过“酒变酸”和传统酿酒杂菌问题情境导入，结合巴斯德鹅颈瓶实验史料，回顾微生物生长条件等旧知，搭建“情境-旧知-实验”学习支架。 特色在于将思政元素融入实验与产业案例，用巴斯德、汤飞凡事迹培养科学思维（严谨求实），借青岛啤酒、华兰生物案例强化态度责任（规范意识、家国情怀），实验环节“教师演示+巡视指导”提升探究实践能力。助力学生掌握技能与科学精神，为教师提供思政融入实操路径，增强教学实效。

人教版高中生物选择性必修三《酵母菌的纯培养》教学设计 一、教学内容概述​ 本教学设计选自人教版高中生物选择性必修三《生物技术与工程》第一章 “发酵工程” 中的 “探究与实践 —— 酵母菌的纯培养”。通过指导学生完成酵母菌的划线分离、平板培养等实验操作，结合微生物学发展历程与我国发酵工程产业实践，挖掘实验中的科学精神、规范意识与家国情怀等思政元素，实现 “实验操作 + 知识理解 + 价值引领” 的三维教学目标，帮助学生掌握微生物纯培养的核心技术，树立严谨的科学态度与行业责任感。​ 二、教学目标​ （一）知识目标​ 阐明微生物纯培养的原理，理解划线分离法获得单菌落的关键逻辑。​ 描述酵母菌纯培养的实验流程，明确无菌操作、培养基灭菌等环节的作用。​ 举例说明纯培养技术在发酵工程（如酿酒、抗生素生产）中的应用价值。​ （二）能力目标​ 能够规范完成酵母菌的平板划线操作，熟练使用酒精灯、接种环等实验仪器，提高实验操作技能。​ 学会观察并识别平板上的酵母菌单菌落，能分析实验结果（如杂菌污染、无单菌落）的原因，提升问题解决能力。​ 能够根据实验目的设计简单的纯培养方案，培养科学探究的思维能力。​ （三）思政目标​ 通过回顾微生物学家巴斯德的 “鹅颈瓶实验”、我国科学家汤飞凡分离沙眼衣原体的历程，感悟 “严谨求实、敢于质疑” 的科学精神。​ 结合我国发酵企业（如青岛啤酒、华兰生物）对纯培养技术的标准化应用，理解 “规范操作” 对产业质量安全的重要性，培养行业责任意识。​ 对比传统发酵与现代纯培养技术的效率差异，感受科技进步对国家产业竞争力的推动作用，增强科技自信与家国情怀。​ 三、教学重难点​ （一）教学重点​ 酵母菌平板划线分离的实验操作（划线角度、力度、无菌控制）。​ 纯培养技术的原理与核心环节（无菌操作、单菌落获得）。​ 纯培养技术在发酵工程中的实际应用。​ （二）教学难点​ 平板划线时如何通过 “分区划线” 确保获得单菌落（避免划线重叠、污染）。​ 分析实验异常结果（如菌落形态多样、无菌落生长）的原因并提出改进措施。​ 将实验操作中的 “规范意识” 与思政元素（行业责任、科学精神）自然融合，避免生硬说教。​ 四、教学过程（40 分钟）​ （一）情境导入：从 “坏酒” 到 “好菌”—— 纯培养技术的诞生（5 分钟）​ 问题情境：展示两则材料 ——① 19 世纪法国葡萄酒行业因 “酒变酸” 濒临破产；② 我国传统酿酒作坊因 “杂菌污染” 导致酒品不稳定。提问：“为什么同样的原料，有时能酿出优质酒，有时却会失败？如何解决发酵过程中的杂菌问题？”​ 史料引入：播放巴斯德 “鹅颈瓶实验” 动画，讲解其通过纯培养技术证明 “酒变酸是乳酸菌污染”，并提出 “巴氏消毒法” 拯救法国葡萄酒业的故事。​ 思政渗透：强调巴斯德 “从生产问题出发，用实验验证猜想” 的研究思路，引导学生体会 “科学源于实践、服务实践” 的本质，初步建立 “规范操作” 的重要性认知。​ （二）温故知新：铺垫纯培养基础（3 分钟）​ 回顾旧知：提问 “微生物生长需要哪些条件？（营养、温度、pH、氧气）”“为什么发酵工程中需要获得纯培养的菌种？（避免杂菌消耗营养、产生有害物质）”。​ 教师总结：纯培养的核心是 “排除杂菌干扰，获得单一菌种的纯种群”，为后续实验操作奠定知识基础。​ （三）实验探究：酵母菌的纯培养操作（20 分钟）​ 1. 实验原理与流程讲解（5 分钟）​ 任务驱动 1：小组讨论 “如何通过实验获得酵母菌的纯培养？”，结合教材梳理流程：“培养基灭菌→接种环灭菌→平板划线→恒温培养→单菌落观察”。​ 教师点拨：重点讲解 “平板划线法” 的逻辑 —— 通过接种环在平板上的 “分区划线”，使菌液浓度逐区降低，最终在划线末端形成单菌落；同时演示接种环的灭菌方法（酒精灯外焰灼烧至红热，冷却后使用）、平板打开的角度（不超过 45°，避免空气杂菌落入）。​ 思政融入：介绍我国《食品安全国家标准》中对发酵食品菌种纯培养的要求（如 GB 4789.28-2024），说明 “无菌操作” 不仅是实验规范，更是食品、医药行业的 “生命线”，培养学生的规则意识。​ 2. 学生实验操作与教师指导（12 分钟）​ 实验步骤：​ ① 取灭菌后的马铃薯葡萄糖琼脂平板，在皿底标注实验组别、日期；​ ② 点燃酒精灯，将接种环在酒精灯外焰灼烧灭菌（柄部也要过火），冷却 30 秒；​ ③ 用接种环蘸取少量酵母菌菌液，在平板第一区（约 1/5 面积）轻轻划线（线条平行，不重叠）；​ ④ 灼烧接种环灭菌，冷却后从第一区末端开始划第二区，依次完成第三、四区划线（每区划线前均需灭菌接种环）；​ ⑤ 划线结束后，将平板倒置（防止冷凝水滴落污染菌落），放入 30℃恒温培养箱培养。​ 教师巡视：重点指导学生的划线手法（接种环与平板呈 45° 角，力度适中避免划破培养基）、无菌控制（接种时平板开口尽量靠近酒精灯火焰，手不触碰培养基表面）；对操作不规范的学生及时纠正，强调 “细节决定实验成败”。​ 3. 实验结果预判与问题讨论（3 分钟）​ 任务驱动 2：小组分析 “若实验中出现以下情况，可能的原因是什么？”​ ① 平板上出现多种形态、颜色的菌落；② 划线区域无菌落生长；③ 菌落连成一片，无单菌落。​ 学生回答后教师总结：① 杂菌污染（无菌操作不规范）；② 接种环未冷却烫伤菌种 / 菌液浓度过低；③ 划线时区域重叠 / 菌液浓度过高。​ 思政延伸：结合某药企因 “抗生素生产菌种污染” 导致批次产品报废的案例，说明 “实验规范” 对产业经济与公共安全的影响，强化学生的责任意识。​ （四）知识拓展：纯培养技术的产业应用（7 分钟）​ 任务驱动 3：结合教材与资料，小组讨论 “纯培养技术在我国发酵产业中的应用”，并完成以下练习（融入思政素材）：​ 我国青岛啤酒采用 “上面发酵酵母纯培养技术”，确保每批次啤酒风味一致，这体现了纯培养技术的______（A. 提高产量 B. 保证质量稳定 C. 降低成本）。（答案：B）​ 华兰生物在流感疫苗生产中，通过纯培养技术获得高活性的流感病毒毒株，避免杂菌污染导致疫苗失效，这说明纯培养技术对______（A. 食品行业 B. 医药行业 C. 环保行业）至关重要。（答案：B）​ 教师讲解：对比传统发酵（如家庭酿酒依赖自然菌种，产量不稳定）与现代纯培养技术（标准化菌种，效率提升 50% 以上）的差异，展示我国发酵产业产值从 2010 年的 1.2 万亿元增长至 2024 年的 4.8 万亿元的数据，说明科技进步对国家经济的推动作用，增强学生的家国情怀。​ （五）课堂小结与作业布置（5 分钟）​ 小结：教师结合板书，梳理 “纯培养原理→实验操作→产业应用” 的知识线，以及 “科学精神→规范意识→家国情怀” 的思政线，形成完整的知识与价值体系。​ 作业：① 绘制酵母菌纯培养的实验流程图，标注关键注意事项；② 查阅资料，分析 “我国在微生物纯培养技术领域的最新突破（如太空育种改良发酵菌种）”，下节课分享。​ 五、板书设计​ 酵母菌的纯培养​ 一、实验核心：获得单菌落（排除杂菌）​ 原理：划线分离法（菌液浓度逐区降低）​ 关键操作：​ 无菌控制：酒精灯火焰区操作、接种环灼烧灭菌​ 划线技巧：分区划线（4-5 区）、避免重叠​ 二、实验流程​ 培养基灭菌→接种环灭菌→平板划线→倒置培养→观察单菌落​ 三、应用与思政​ 产业应用：酿酒（青岛啤酒）、疫苗生产（华兰生物）​ 思政要点：​ 科学精神：巴斯德实验、汤飞凡事迹​ 规范意识：行业标准（GB 4789.28）​ 家国情怀：发酵产业产值增长（1.2 万亿→4.8 万亿）​ 六、教学反思​ 优点：本节课以实验操作为核心，通过 “情境导入→问题驱动→产业延伸” 的逻辑，将思政元素融入实验细节与产业案例中（如用行业标准强调规范、用产值数据激发家国情怀），避免了思政教育的 “空泛化”；实验操作环节采用 “教师演示 + 巡视指导” 的模式，有效纠正学生的不规范动作，提升了实验教学的有效性。​ 不足：由于课堂时间有限（40 分钟），学生只能完成平板划线操作，无法现场观察培养后的单菌落，需通过课后拍照展示或下次课观察，可能影响学生对 “实验结果与操作关联” 的直观认知；部分学生对 “分区划线的逻辑（为何能获得单菌落）” 理解仍不透彻，需进一步通过动画演示或模型讲解强化。​ 改进方向：下次教学可提前 24 小时培养一组酵母菌平板，课堂上展示 “成功单菌落” 与 “杂菌污染” 的对比样本，帮助学生建立结果与操作的关联；设计 “划线模拟练习”（用彩笔在纸上模拟分区划线），让学生在实验前先掌握划线逻辑，降低操作难度；补充我国科学家在微生物纯培养领域的最新成果（如合成生物学改造酵母菌），增强教学的时效性与科技感。​ 《酵母菌的纯培养》导学案​ 一、学习目标​ 知识目标：理解酵母菌纯培养的原理，掌握实验流程，明确其在发酵工程中的应用。​ 能力目标：学会规范操作平板划线实验，能分析实验结果，提升实验与探究能力。​ 思政目标：感悟科学精神，树立规范意识与家国情怀，认同科技对产业的推动作用。​ 二、学习重难点​ 重点：平板划线操作技巧、纯培养原理、产业应用价值。​ 难点：分区划线获得单菌落的逻辑、实验异常结果的分析。​ 三、温故知新​ 微生物生长所需的基本营养物质包括__________________ _ _ 。 发酵工程中，若发酵液被杂菌污染，可能导致的后果是________________________（答出 1 点即可）。​ 无菌操作的核心目的是________________________。​ 四、教学过程（任务驱动）​ 任务驱动 1：梳理纯培养实验流程​ 结合教材与教师讲解，填写酵母菌纯培养的实验步骤，并标注各环节的核心要求：​ 实验环节 操作内容 核心要求（防污染 / 保活性） 培养基准备 配制马铃薯葡萄糖琼脂培养基 高压蒸汽灭菌（121℃，100kPa，15-30 分钟） 接种环处理 平板划线 培养 思考：为什么平板培养时需要倒置？________________________________。​ 任务驱动 2：分析实验操作与结果的关联​ 实验操作中，若出现以下情况，可能导致什么结果？请填写下表：​ 操作失误 可能结果 改进措施 接种环未冷却就蘸取菌液 酵母菌被烫伤死亡，无菌落生长 接种环灼烧后冷却 30 秒，可在空白培养基上试划 划线时平板开口过大，远离酒精灯 各区域划线重叠严重 观察教师展示的 “成功平板”（有圆形、乳白色单菌落）与 “污染平板”（有多种形态菌落），描述酵母菌单菌落的特征：________________________________。​ 任务驱动 3：探究纯培养技术的产业应用（含练习）​ 阅读以下材料，回答问题：​ 材料 1：我国贵州茅台集团建立 “酿酒酵母菌种库”，通过纯培养技术筛选高产、优质的酵母菌株，确保每批次茅台酒的风味稳定，年产量从 2010 年的 3 万吨增长至 2024 年的 6.8 万吨。​ 材料 2：我国药企恒瑞医药在抗生素生产中，采用纯培养技术获得纯净的青霉素产生菌（青霉菌），避免杂菌产生的毒素影响药品安全，该技术使抗生素纯度提升至 99.8%。​ （1）材料 1 中，纯培养技术帮助茅台集团实现了__________（A. 提高产量 B. 保证质量稳定 C. 降低成本），体现了纯培养技术在__________行业的价值。​ （2）材料 2 说明，纯培养技术对__________行业的__________（A. 产量 B. 安全性 C. 效率）至关重要，这与我国《药品生产质量管理规范》（GMP）的要求一致，体现了 “规范操作” 的行业意义。​ （3）结合两则材料，总结纯培养技术对我国产业发展的作用：__________________________。 五、变式训练​ 某学生在进行酵母菌纯培养实验时，平板上未长出任何菌落，请你从 “培养基、接种操作、培养条件” 三个角度，分析可能的原因并提出改进方案（每个角度至少 1 条）：​ 培养基角度：原因________________________，改进方案________________________。​ 接种操作角度：原因________________________，改进方案________________________。​ 培养条件角度：原因________________________，改进方案________________________。​ 六、小测​ 1、微生物纯培养的核心目的是（ ）​ A. 获得大量微生物个体 B. 排除杂菌，获得单一菌种​ C. 提高微生物的活性 D. 简化培养流程​ 2、平板划线法获得单菌落的关键是（ ）​ A. 接种环灼烧灭菌 B. 分区划线，降低菌液浓度​ C. 平板倒置培养 D. 使用无菌培养基​ 3、我国科学家汤飞凡通过纯培养技术分离出沙眼衣原体，为全球沙眼防治做出巨大贡献，这体现了（ ）​ A. 科学精神（严谨求实） B. 家国情怀（服务国家）​ C. 规范意识（行业标准） D. 创新意识（技术突破）​ 七、学习总结​ 知识梳理：本节课我掌握的核心知识有________________________（如纯培养原理、实验流程）。​ 能力提升：通过实验，我学会了________________________（如平板划线操作、结果分析），在__________方面的能力得到了提高。​ 思政感悟：通过学习微生物学家的事迹与我国产业实践，我认识到______________________（如科学精神的重要性、规范操作的意义），今后在学习或实践中，我会________________________（如严格遵守实验规范、关注我国科技发展）。 学科网（北京）股份有限公司 $