1.2 微生物的培养技术及应用教学设计-2025-2026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基本培养技术，涵盖培养基配制、无菌技术、纯培养操作及选择培养与计数等核心知识。通过自制酸奶杂菌污染、热泉筛选耐高温菌种等生活与科研案例导入，衔接旧知，构建从基础理论到实验应用的学习支架。 该资料以实验操作为核心，融合视频演示、图解探究等方法，突出科学思维（对比消毒与灭菌、分析计数误差）和探究实践（设计培养基、模拟平板划线）。如通过操作视频直观呈现倒平板步骤，帮助学生理解抽象操作，提升实验严谨性与创新能力，为教师提供清晰教学流程与丰富实操资源。

教学课题 第1章第2节 微生物的基本培养技术 课时安排 1 课时 主备人 参备人 教学班级 教学课型 新授课 备课 分备时间 集备时间 课标要求 阐明培养基类型、成分及作用；区分消毒与灭菌，掌握常用方法。 教材分析 微生物培养基础，是纯培养和发酵工程前提，核心为营养与无菌控制。 学情分析 对微生物有基础认知，对培养基、无菌技术抽象概念理解困难。 教学目标 1.概述培养基的配制方法和微生物纯培养的基本操作要求，进行酵母菌的纯培养。 2.阐明微生物选择培养的原理。 3.进行土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。 教学重点 （1）酵母菌的纯培养。 （2）微生物纯培养的基本操作要求，微生物选择培养的原理。 教学难点 酵母菌的纯培养 教学方法 图解探究法、对比归纳法、案例分析法、讨论法 教学准备 PPT课件、培养基分类表、消毒与灭菌的对比图 教学思路 生活案例导入→培养基的配制→无菌技术→习题巩固 教 学 过 程 教学环节 教学内容及教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 【从社会中来】 向经过杀菌处理的牛奶中添加某些对人体有益的细菌，再经过发酵就可以制成酸奶，由于制作工艺并不复杂，一些人会在家里自制酸奶，自制酸奶虽然方便，但是食用自制酸奶导致肠胃不适的事件屡见不鲜，主要原因是在制作过程中有杂菌混入。那么，怎样才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？ 防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物是研究和应用微生物的前提，也是发酵工程的重要基础。 在实验室培养微生物，为微生物提供合适的营养和环境条件（培养基）；确保其他微生物无法混入（无菌技术），并将需要的微生物分离出来（微生物的纯培养）。 思考回答问题，引发学生对微生物培养条件的思考。 联系生产实际，激发学习兴趣，自然引出无菌技术和培养基等核心内容。 新知探究：培养基的配制 【相关信息】微生物 微生物：难以用肉眼观察的微小生物的统称。包括病毒、原核生物、原生生物、真菌等。 【知识讲解】培养基的配制 1.概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质—培养基。 2.作用：用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 3.类型：盛有液体的液体培养基、长有酵母菌菌落的固体培养基 4.成分：一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质。 此外还需要满足微生物生长对PH、特殊营养物质以及O2的需求。 梳理分类标准，标注营养作用，讨论配制要点。 掌握培养基基础知识，理解营养需求。 新知探究：无菌技术 【知识讲解】 1.概念：防止杂菌污染获得纯净的微生物培养物的操作技术。 2.防止杂菌污染手段：主要包括消毒和灭菌 ①消毒：是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。 ②灭菌：是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。 消毒和灭菌的工作内容： （1）对操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒。 （2）将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。 常见的消毒方法： ①煮沸消毒法：在100℃煮沸5~6 min，可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢。 ②巴氏消毒法：在62~65℃消毒30 min或80~90℃处理30s~1min，适合不耐高温的液体，如牛奶。可以杀死牛奶中的绝大多数微生物，并且基本不会破坏牛奶的营养成分。 ③化学药物消毒：用75%酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等。 ④紫外线消毒：接种室、接种箱或超净工作台在使用之前，可以用紫外线照射30min，以杀死物体表面或空气中的微生物。在照射前，适量喷洒石碳酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加强消毒效果。 常用的灭菌方法： ①湿热灭菌：利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌。高压蒸汽灭菌的效果最好，100 kPa、121℃下维持15~30 min，常用于培养基、无菌水等的灭菌。 ②干热灭菌：160~170℃下加热2~3h。常用于耐高温的和需要保持干燥的物品，如玻璃器皿（吸管、培养皿等）和金属器具等。 ③灼烧灭菌：将微生物的接种工具，如涂布器、接种环、接种针、或其它金属用具，直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧。 对比差异，讨论方法适用场景，总结选择依据。 区分关键概念，掌握无菌操作核心。 巩固新课 小结回顾 梳理：培养基、无菌技术的核心要点 课堂检测 PPT 原题，当堂订正。 作业设计 基础性作业 完成教材课后练习与应用 拓展性作业 设计培养基配制方案 板书设计 1.2微生物培养 1.培养基：类型、成分、营养 2.无菌技术：消毒、灭菌、方法 教学反思 本节课围绕培养基与无菌技术展开，以生活案例导入，有效激发学生学习兴趣。学生能够较好掌握培养基的类型、成分及基本作用，也能初步区分消毒与灭菌的差异。但对培养基营养功能的深层理解不足，消毒灭菌的适用场景容易混淆。课堂节奏合理，互动讨论较充分。后续可结合实物图片、对比表格强化难点辨析，帮助学生加深理解，提高知识应用能力。 教学课题 第1章第2节 微生物的基本培养技术 课时安排 1 课时 主备人 参备人 教学班级 教学课型 新授课 备课 分备时间 集备时间 课标要求 说明微生物纯培养步骤；掌握平板划线法、倒平板操作要点. 教材分析 微生物培养核心，是分离纯化关键，衔接发酵工程应用。 学情分析 对纯培养陌生，平板划线、倒平板操作抽象难理解。 教学目标 1.概述培养基的配制方法和微生物纯培养的基本操作要求，进行酵母菌的纯培养。 2.阐明微生物选择培养的原理。 3.进行土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。 教学重点 （1）酵母菌的纯培养。 （2）微生物纯培养的基本操作要求，微生物选择培养的原理。 教学难点 酵母菌的纯培养 教学方法 视频演示法、图解探究法、模拟操作、讨论法 教学准备 PPT课件、操作视频、流程图、平板示意图 教学思路 复习导入→纯培养的概念与步骤→倒平板→平板划线法→总结练习 教 学 过 程 教学环节 教学内容及教师活动 学生活动 设计意图 复习导入 复习培养基、无菌技术，提问如何获得单一微生物，引出纯培养。 回顾旧知，思考纯化方法，衔接新课。 衔接旧知，明确纯培养目的。 新知探究：纯培养的概念与步骤 【知识讲解】 1.培养物：在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体。 2.纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体。 3.纯培养：获得纯培养物的过程就是纯培养。 4.步骤：配制培养基→灭菌→接种→分离和培养 理解菌落意义，梳理操作顺序，明确核心步骤。 建立纯培养整体认知。 新知探究：实验原理、目的要求及材料用具 【探究.实践】酵母菌的纯培养 实验原理：分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体，这就是菌落。单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。 获得单菌落的方法：稀释涂布平板法、平板划线法 目的要求： （1）学会配制培养酵母菌的培养基并倒平板。 （2）学会进行无菌操作。 （3）尝试通过平板划线操作来获得纯化的酵母菌菌落。 材料用具： 酵母菌培养液、马铃薯、葡萄糖(或蔗糖)、琼脂、蒸馏水、天平、小刀、纱布、烧杯、锥形瓶、棉塞、牛皮纸(或报纸)、皮筋、培养皿、接种环、酒精灯、超净工作台、高压蒸汽灭菌锅、干热灭菌箱和恒温培养箱等。 阅读教材梳理实验原理、目的与材料，小组交流各器材作用及原理依据。 理解实验理论基础，明确探究目标，建立材料与原理的关联，培养科学探究素养。 新知探究：方法步骤 【知识讲解】 1.制备培养基 倒平板注意事项： ①温度：50℃左右 ②操作：在酒精灯火焰附近 ③冷凝后平板倒置 2.接种和分离酵母菌 通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。经过数次划线后培养，可以分离得到单菌落。 3.培养酵母菌 完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入 28℃左右（培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异）的恒温培养箱中培养 24-48h。 警示：在实验室中，切不可吃东西、喝水；离开实验室时一定要洗手，以防止被微生物感染。用后的培养基在丢弃前一定要进行灭菌处理，以免污染环境。 跟随视频分步梳理配制、灭菌、倒平板、划线、培养等操作，标注关键要点并讨论无菌原因。 掌握纯培养完整流程，理解无菌操作细节，提升实验逻辑与规范操作意识。 巩固新课 小结回顾 梳理：纯培养全流程 课堂检测 PPT 原题，当堂订正。 作业设计 基础性作业 完成教材课后练习与应用 拓展性作业 绘制平板划线示意图 板书设计 1.2 微生物培养 1.纯培养：概念、步骤 2.倒平板：温度、无菌 3.平板划线：稀释、灼烧 教学反思 本节课聚焦微生物纯培养，通过视频与图解将抽象操作直观化，学生参与度高。多数学生能掌握纯培养流程、倒平板与平板划线基本操作。但对划线稀释原理理解不够透彻，无菌细节容易遗漏。课堂效果良好，实操要点讲解到位。后续可增加模拟练习、分步演示，强化原理讲解，进一步提升学生实验思维与规范操作意识。 教学课题 第1章第2节 微生物的选择培养和计数 课时安排 1 课时 主备人 参备人 教学班级 教学课型 新授课 备课 分备时间 集备时间 课标要求 说明选择培养基原理；概述稀释涂布平板法的原理、步骤与计数方法。 教材分析 本节是微生物培养的延伸，是发酵工程菌种筛选与定量的基础，承上启下、实践性强。 学情分析 学生已掌握基础培养知识，对 “选择性筛选、梯度稀释、菌落计数” 逻辑陌生、抽象难理解。 教学目标 1.概述培养基的配制方法和微生物纯培养的基本操作要求，进行酵母菌的纯培养。 2.阐明微生物选择培养的原理。 3.进行土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。 教学重点 （1）微生物纯培养的基本操作要求，微生物选择培养的原理。 （2）土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。 教学难点 土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。 教学方法 案例分析法、图解探究法、对比归纳法、讨论法 教学准备 PPT课件、选择培养基对比表、稀释涂布平板法操作示意图、计数公式 教学思路 案例导入→选择培养基→微生物的选择培养→微生物的数量测定 教 学 过 程 教学环节 教学内容及教师活动 学生活动 设计意图 设疑导入 自然界中微生物数量繁多，种类庞杂，要想从中分离出需要的特定微生物并不容易，尤其当要分离的微生物在混合的菌群中不是优势种群时，仅通过一般的平板划线法或稀释涂布平板法很难实现。该怎么办呢? 【科学实例】寻找耐高温的DNA聚合酶 1973年，科学家从美国黄石国家公园的热泉中筛选出水生栖热菌，进而从这种菌中提取出耐高温的DNA聚合酶。聚合酶链式反应（PCR）是一种在体外扩增DNA片段的技术，此项技术要求使用耐高温的DNA聚合酶。 筛选原因：水生栖热菌能在70-80℃高温条件下生存，而绝大多数微生物在此条件下不能生存。 那么，如何从众多的微生物中筛选出单一菌种？ 阅读案例、思考筛选条件、交流猜想，激发探究兴趣。 用真实科研案例引入，激发兴趣，引出选择培养概念。 新知探究：选择培养基 【知识讲解】 根据微生物对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。 实验室中微生物的筛选，也可以应用同样的原理。 实验室中，人为提供有利于目的菌生长的条件（包括营养、温度和pH等） ，同时抑制或阻止其他微生物的生长，从而筛选出特定的微生物。 选择培养基：在微生物学中，将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。 【思考.讨论】选择培养基配方的设计 尿素［CO(NH2)2］含氮量高，化学性质相对稳定，是现代农业生产中一种重要的氮肥。尿素施入土壤后，会被土壤中的某些细菌分解成NH3， NH3 再转化为NO3-、NH4+等被植物吸收。而这些细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，脲酶催化尿素分解产生NH3，NH3可以作为细菌生长的氮源。 讨论 1.如果让你配制一种培养基，将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来，培养基的配方该如何设计？ 提示：设计一种选择培养基，用尿素作为唯一氮源。 2.该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点？ 区别：只是用尿素作为唯一氮源，培养基的其他营养成分基本相同。 配方： 思考：怎样才能分离出抗氨苄青霉素能力的细菌？ 【知识讲解】比较选择培养基与鉴别培养基 讨论培养基成分设计，列表对比差异，归纳筛选思路。 理解选择原理，明确设计逻辑，区分两类培养基功能。 新知探究：微生物的选择培养 1g土壤中有多少能分解尿素的细菌？ 稀释涂布平板法—将土样进行一系列梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到选择培养基的表面，进行培养。 【知识讲解】稀释涂布平板法操作过程 1.梯度稀释 2.涂布平板 3.菌落培养 待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入30-37℃的恒温培养箱中培养1-2d。 思考：如何鉴定选择培养基中分离出的菌种是能分解尿素的细菌？ 方法：在培养基中加入酚红指示剂—鉴别培养基 固体培养基上可以观察菌落周围是否出现红色环带。 跟随图解梳理步骤，标注关键稀释倍数与无菌操作原因。 掌握分离原理，理解梯度稀释目的，强化无菌意识。 新知探究：微生物的数量测定 【知识讲解】 1.间接计数法—稀释涂布平板法 ①分离微生物 ②统计样品中活菌的数目 （1）原理：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。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。 样品的稀释度将直接影响平板上的菌落数目。 （2）计数原则 ①一般选择菌落数为30～300的平板计数； ②在同一稀释度下，应至少对3个平板进行重复计数，然后求出平均值。 ③适当的稀释度、涂布是否均匀是成功统计菌落数目的关键。 （3）结果分析： 统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。 原因：当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。 （4）计算公式：每克样品中的菌落数＝(C÷V)×M C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数 V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL) M代表稀释倍数 2.直接计数法—显微镜直接计数 原理：利用特定的细菌计数板或血细胞计数板在显微镜下观察、计数，然后再计算一定体积的样品中微生物的数量。 血细胞计数板：常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数 细菌计数板：对细菌等较小的细胞进行观察和计数 缺点： ①不能区分死菌和活菌→偏大 ②不适于对运动细菌的计数 ③个体小的细菌在显微镜下难以观察 每毫升原液所含细菌数＝每小格平均细菌数×400×104×稀释倍数 讨论误差来源，对比两种计数方法优缺点。 学会菌落统计与计算，提升数据处理能力，培养实验严谨性，拓展计数方法认知。 巩固新课 小结回顾 梳理：选择培养基、微生物的数量测定核心要点 课堂检测 PPT 原题，当堂订正。 作业设计 基础性作业 完成教材课后练习与应用 拓展性作业 设计土壤菌计数方案 板书设计 1.2 微生物的选择培养和计数 1.选择培养基：原理、实例、对比 2.稀释涂布平板法：梯度→涂布→培养 3.计数：方法、原理、原则、公式 教学反思 本节课以科研实例导入，学生参与度高。多数学生能理解选择培养基原理，掌握涂布流程和计数方法；但培养基设计思路、梯度稀释意义理解不够透彻，误差分析易遗漏。课堂节奏合理，例题演练效果好。后续可增加动态演示与模拟实验，强化抽象逻辑，提升学生实验思维与定量分析能力。 学科网（北京）股份有限公司 $