1.2.2微生物的选择培养与计数教学设计-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

1.2.2 微生物的选择培养与计数教学设计 年级 高二 课题 微生物的选择培养与计数 课时 1课时 授课教师 一、教学目标 1.知识与技能 （1）阐明选择培养基的概念、设计原理及常见实例，能区分选择培养基与鉴别培养基 （2）掌握微生物选择培养的核心流程（土壤取样、样品稀释、涂布接种、培养观察）及无菌操作要点 （3）理解并掌握微生物计数的两种常用方法（稀释涂布平板法、显微镜直接计数法），熟练运用稀释涂布平板法的计数公式 （4）能独立设计“从土壤中分离并计数分解尿素的细菌”的实验方案，具备实验结果分析与评价能力 2.过程与方法 （1）通过分析选择培养基的设计逻辑和计数方法的原理，培养逻辑推理和科学探究思维 （2）结合具体实验案例，提升实验设计、操作规范分析及误差归因的能力 3.情感态度与价值观 （1）认识微生物技术在环境修复、生物技术研发等领域的应用价值，体会科学研究的实用性 （2）培养严谨的无菌操作意识和求实的科学态度，激发对微生物学研究的兴趣 二、教学重难点 1.重点 （1）选择培养基的原理、设计方法及实例 （2）微生物选择培养的实验流程（稀释涂布平板法的操作规范） （3）稀释涂布平板法的计数原理、公式及计数原则 （4）土壤中分解尿素的细菌的分离与计数实验设计及结果分析 2.难点 （1）选择培养基与鉴别培养基的核心区别 （2）稀释涂布平板法计数结果的计算及误差分析（如结果偏多或偏少的原因） （3）实验操作中无菌技术的规范执行及重要性理解 三、教学准备 1.多媒体投影仪和电脑，用于展示选择培养基与普通培养基对比图、稀释涂布平板法操作流程图、微生物计数方法对比表格、实验装置实物图（锥形瓶、涂布器、血细胞计数板等） 2.互动式白板和教学软件，用于整合选择培养基实例、实验流程动画、计数公式推导等内容 四、教学过程 （一）导入新课 1.情境引入：展示“水生栖热菌筛选用于PCR技术”的案例，提问“自然界中微生物种类繁多，如何从复杂菌群中精准分离出我们需要的特定微生物（如耐高温菌、分解尿素的细菌）？”引发学生思考 2.引出课题：明确解决这类问题需要“选择培养”技术，而分离后还需精准计数，进而导入本节课主题——微生物的选择培养与计数，明确学习目标 （二）新知讲授 1.选择培养基 （1）概念与原理 ①概念：允许特定种类微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基 ②原理：人为调控营养、温度、pH等条件，适配目的菌的代谢需求，同时抑制杂菌生长 （2）实例与设计逻辑 ①常见实例：以尿素为唯一氮源→筛选分解尿素的细菌；以纤维素为唯一碳源→筛选分解纤维素的细菌；不加氮源→筛选固氮微生物；pH调至酸性→筛选耐酸菌 ②设计关键：根据目的菌的代谢特点，设置“唯一营养源”或特定环境条件，排除杂菌干扰 ③选择性验证：设置基础培养基（如牛肉膏蛋白胨培养基）作为对照，若对照培养基上的菌落数显著多于选择培养基，则证明其具有选择性 2.微生物的选择培养（以分离土壤中分解尿素的细菌为例） （1）实验流程 ①土壤取样：用灭菌后的铁铲取土样，装入无菌纸袋，操作后洗手（避免杂菌污染） ②样品稀释：将10g土样加入90mL无菌水（稀释10倍），充分摇匀后，取1mL上清液依次加入含9mL无菌水的试管，进行等比稀释（102、103…107倍） ③涂布接种：取0.1mL某稀释度菌液滴加到选择培养基表面；涂布器经70%酒精浸泡、火焰灼烧灭菌（待酒精燃尽、涂布器冷却后），将菌液均匀涂布（可转动培养皿辅助均匀） ④培养观察：将平板倒置，置于30~37℃恒温箱中培养12天，观察单菌落生长情况 （2）关键注意事项 ①全程无菌操作：所有步骤在酒精灯火焰旁进行，避免杂菌污染 ②重复与对照：每个稀释度至少设置3个重复平板，同时设置未接种的培养基作为空白对照（检测培养基是否灭菌彻底） ③涂布器使用：冷却后再涂布，防止高温杀死目的菌；酒精浸泡后需滴尽多余酒精再灼烧，避免火灾 3.微生物的数量测定 （1）稀释涂布平板法（间接计数法） ①原理：样品稀释度足够高时，培养基表面的一个单菌落来源于一个活菌，通过统计菌落数推测活菌总量 ②计数原则：选择菌落数在30~300的平板（菌落数过少误差大，过多易重叠）；每个稀释度取3个平板的平均值；结果用“菌落数”表示，实际值通常比活菌数少（多个活菌可能形成一个菌落） ③计算公式：每克样品中的菌落数 =（C÷V）×M（C为平均菌落数，V为涂布菌液体积，M为稀释倍数） ④示例：若稀释105倍，0.1mL菌液涂布后3个平板的菌落数分别为110、108、112，则平均菌落数C=110，每克土壤活菌数 =（110÷0.1）×105 = 1.1×108个。 （2）显微镜直接计数法 ①原理：利用细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下直接观察并统计微生物个体数 ②优点：快速、直观，可直接获得微生物数量 ③缺点：不能区分死菌与活菌，结果偏大；个体微小的细菌难以准确计数 ④计算公式：每毫升原液所含细菌数 = 每小格平均细菌数×400×10000×稀释倍数 （3）两种计数方法对比 对比项目 直接计数法 间接计数法（稀释涂布平板法） 主要用具 细菌计数板/血细胞计数板 涂布器、培养基 计数依据 微生物个体数 平板菌落数 优点 快速、直观 仅计数活菌，结果更贴合实际应用 缺点 无法区分死菌与活菌，结果偏大 多个活菌可能形成一个菌落，结果偏小 适用场景 快速估算微生物总量 精准计数样品中活菌数 4.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数实验 （1）实验原理：只有能合成脲酶的细菌，才能分解尿素产生氨（作为氮源），利用以尿素为唯一氮源的选择培养基可分离该类细菌 （2）结果分析与评价 ①杂菌污染判断：空白对照培养基无菌落生长，说明培养基未被污染；若选择培养基菌落数远少于基础培养基，说明筛选有效 ②稀释度评价：获得菌落数30~300的平板，且重复平板菌落数接近，说明稀释度合适、操作规范 ③进一步鉴定：在培养基中加入酚红指示剂，尿素分解菌产生的氨会使培养基pH升高，指示剂变红，观察菌落周围是否出现红色环带可验证目的菌 （3）选择培养基与鉴别培养基的区别 ①选择培养基：核心是“筛选”，抑制杂菌，只允许目的菌生长（如尿素唯一氮源培养基） ②鉴别培养基：核心是“鉴定”，不抑制微生物生长，通过指示剂反应区分菌种（如伊红美蓝培养基鉴别大肠杆菌） （三）课堂小结与随堂练习 1.课堂小结：通过思维导图梳理核心知识——选择培养基（概念、原理、实例）→ 选择培养流程（取样→稀释→涂布→培养）→ 计数方法（两种方法对比）→ 实验设计与结果分析，强调无菌操作和实验设计的严谨性 2.随堂练习：完成3道练习题，现场核对答案并解析，重点关注选择培养基的设计、计数公式的应用、实验误差分析等知识点，及时反馈学生掌握情况 五、板书设计 微生物的选择培养与计数 1.选择培养基 （1）概念：允许特定微生物生长，抑制杂菌 （2）原理：调控营养、pH等条件适配目的菌 （3）实例：尿素为唯一氮源→筛选尿素分解菌 2.选择培养流程（分离尿素分解菌） （1）土壤取样→样品稀释（等比稀释）→涂布接种→培养观察 （2）关键：无菌操作、设置重复与对照 3.微生物计数方法 （1）间接计数：稀释涂布平板法 ①公式：每克样品菌落数 =（C÷V）×M ②原则：30~300菌落数、取平均值 （2）直接计数：显微镜计数法（快速、无法区分死活菌） 4.实验鉴定与分析 （1）鉴别培养基：酚红指示剂→红色环带 （2）结果评价：对照无污染、稀释度合适、菌落数合理 学科网（北京）股份有限公司 $