1.2微生物的培养技术及应用（一）微生物的基本培养技术教学设计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、无菌技术及纯培养流程。以自制酸奶杂菌污染生活情境导入，串联上节传统发酵知识，通过装置示意图和流程图构建学习支架，为后续发酵工业生产奠定基础。 该资料特色在于融合生命观念与科学思维，采用生活情境导入、图文拆解与辩证讨论等方法。如用高压蒸汽灭菌锅实景图讲解灭菌原理，通过平板划线流程图推导单菌落分离逻辑，辩证分析水果酵素伪科学宣传，培养学生探究实践能力与科学态度，为教师提供结构化教学资源，提升课堂效率。

教学设计 课程名称 微生物的培养技术及应用—微生物的基本培养技术 选用教材 高中生物人教版选修三 教学章节 第一章第二节 授课对象 高二学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本节是发酵工程核心基础课时，以自制酸奶杂菌污染生活情境导入，围绕 “获得纯净微生物培养物” 核心主线展开教学。第一板块讲解培养基配制，划分液体、固体培养基，梳理水、碳源、氮源、无机盐四大基础营养，补充 pH、氧气、特殊营养等微生物专属环境需求；第二板块系统介绍无菌技术，区分消毒与灭菌概念，列举煮沸、巴氏、酒精擦拭等消毒手段，高压蒸汽、干热、灼烧三类灭菌设备与操作规范；第三板块明确纯培养概念，以酵母菌纯培养为完整探究实践载体，分步拆解培养基配制灭菌、倒平板、平板划线接种、恒温培养全套实操流程，搭配规范操作示意图讲解无菌细节；最后设置思维训练，辩证辨析网红水果酵素宣传功效的科学性，串联上一节传统发酵微生物知识，建立无菌操作、培养基、纯化分离完整实验体系，为后续微生物计数、发酵工业生产奠定实验操作理论基础。 二、学情分析 1. 知识根基 学生上一节已掌握乳酸菌、酵母菌、醋酸菌发酵代谢类型，了解天然发酵存在多种杂菌；必修模块学习过细胞元素、化合物，能理解碳源、氮源为微生物提供有机物原料；具备基础实验室安全常识，但不清楚微生物实验严格无菌的底层逻辑；无法区分消毒与灭菌的作用强度、适用对象；不理解固体培养基琼脂凝固剂功能，不会规范执行平板划线逐步分离单菌落的操作逻辑。 2. 能力概况 高二学生具备锥形瓶、培养皿、高压灭菌锅装置识图能力，但流程图分步无菌操作拆解逻辑零散；小组讨论时难以区分消毒、灭菌适用场景；平板划线操作原理推导完整性不足，经常遗漏灼烧接种环、瓶口过火焰等无菌关键步骤；分析空白对照培养基菌落、杂菌污染实验失败原因时因果推理片面；无法辩证区分网红酵素发酵与实验室可控纯培养的差异。 3. 认知误区 学生典型认知误区：一是认为消毒和灭菌效果完全相同，不清楚灭菌可杀死芽孢孢子，消毒仅杀灭部分微生物；二是琼脂会被微生物分解利用，混淆凝固剂与营养物质功能；三是平板划线时每一次划线都直接蘸取菌液，不理解逐步稀释分离单菌落的逻辑；四是培养基配好直接倒平板，无需高压蒸汽灭菌；五是自制酸奶、水果酵素密封完全无菌，忽略环境杂菌持续污染风险；六是空白培养基长出菌落不代表灭菌或操作存在污染。 三、教学目标 生命观念 1. 物质与能量观：培养基中碳源、氮源、无机盐、水为微生物提供生长繁殖全部营养，微生物利用营养完成代谢增殖，不同微生物酶系统差异决定所需特殊营养、pH、氧气条件。 2. 稳态与平衡观：无菌技术通过全方位消毒、灭菌隔绝外界杂菌，人为构建仅目标微生物存活的稳定培养体系，消除杂菌竞争破坏培养稳态；固体培养基单菌落是单一微生物种群稳定增殖的体现。 3. 适应观：不同微生物适应特定酸碱度、氧气、营养环境，细菌偏好中性弱碱，霉菌偏好酸性，厌氧微生物需隔绝氧气环境。 科学思维 1. 分类归纳思维：表格分类对比消毒与灭菌的强度、处理对象、常用方法；区分液体 / 固体培养基成分、用途差异； 2. 演绎推理思维：结合无菌原理推导倒平板、平板划线每一步灼烧、过火焰操作的防污染逻辑，反向分析杂菌污染、无菌空白长菌落的实验漏洞； 3. 辩证评估思维：辩证评估水果酵素美容减脂宣传论点，区分天然杂菌发酵与实验室可控纯培养的优劣； 4. 模型建模思维：依托培养基装置、划线操作流程图构建微生物无菌纯培养完整操作模型。 科学探究 1. 观察盛有液体培养基锥形瓶与固体培养皿示意图，小组区分液体、固体培养基组分与用途，梳理四大基础营养物质功能； 2. 观察高压蒸汽灭菌锅实景图、接种环灼烧顺序示意图，分组对比消毒、灭菌方法，梳理全套无菌操作规范； 3. 观察倒平板、平板划线分步操作流程图，完整拆解酵母菌纯培养全流程，设置空白对照实验判断灭菌与操作是否合格； 完整走完 “酸奶杂菌污染情境导入→培养基类型与营养配制→无菌技术消毒灭菌分类→酵母菌纯培养实操探究→水果酵素辩证评估” 探究流程，提升装置识图建模、无菌操作原理推导、微生物纯化实验方案设计、实验异常结果分析探究能力。 社会责任 1. 依托自制酸奶杂菌引发肠胃不适生活案例，树立食品发酵无菌操作、食品安全防护意识，区分家庭简易发酵与实验室标准化无菌培养的安全差距； 2. 认清网红水果酵素无无菌管控、杂菌大量繁殖带来健康隐患，具备独立辨别虚假养生宣传的科学判断力； 3. 能够规范完成培养基配制、灭菌、平板划线整套微生物实验，严格遵守实验室生物安全规范，废弃灭菌处理防止环境微生物扩散； 4. 理解无菌纯培养技术在食品工业、医药微生物研发、环境治理领域的核心应用价值，认同标准化生物技术对生产生活的保障作用。 四、教学重难点 重点 1. 培养基分类、四大基础营养成分与微生物特殊环境需求； 2. 无菌技术核心：消毒与灭菌概念区分、各类灭菌消毒方法适用场景； 3. 酵母菌纯培养全套流程：配制灭菌培养基、倒平板、平板划线接种、恒温培养、空白对照分析； 难点 1. 精准区分消毒、灭菌作用强度与适用对象，解释高压蒸汽灭菌 121℃、100kPa 的设计原理； 2. 推导平板划线多次灼烧接种环、交叉划线逐步稀释，最终获得单菌落的完整逻辑； 3. 根据空白培养基、污染菌落现象定位实验无菌操作漏洞，辩证评估民间发酵养生产品的科学性。 五、教学方法  生活情境导入法：自制酸奶杂菌污染肠胃不适案例引入无菌培养必要性；  装置图文拆解法：培养基容器、高压灭菌锅、接种环灼烧示意图讲解无菌与培养体系；  对比分类归纳法：表格对比液体 / 固体培养基、消毒 / 灭菌两类核心知识点；  流程分步实操分析法：倒平板、平板划线流程图逐步骤拆解无菌操作原理；  辩证探究讨论法：小组辩论水果酵素宣传功效可信度，培养批判性科学思维。 六、教学资源 盛液体培养基锥形瓶与固体菌落培养皿示意图、高压蒸汽灭菌锅实景图、接种环灼烧顺序示意图、倒平板分步操作流程图、平板划线分步操作流程图；配套素材：培养基营养、消毒灭菌对比填空表格；酵母菌纯培养分步操作任务单；水果酵素辩证分析探究学案；微生物实验室安全规范科普材料。 七、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 环节一 生活情境导入（5 分钟）  出示酸奶成品实景创设情境，抛出导入讨论问题：家庭自制酸奶经常出现腹泻、变质，根本原因是杂菌混入发酵体系，实验室如何完全隔绝杂菌，获得纯净单一微生物？  出示盛有液体培养基锥形瓶与固体培养皿示意图 简单介绍两类培养基是微生物培养载体，本节课解决两大核心问题：如何配制适配微生物的培养基、如何全程无菌操作纯化目标微生物。  出示导入思辨问答题，题目具体如下：固体培养基区别于液体培养基添加了哪种凝固剂？杀死芽孢孢子属于消毒还是灭菌？平板划线操作的最终目的是什么？  过渡讲解：想要纯净培养物，第一步配制营养齐全的培养基，第二步依靠全套无菌技术隔绝杂菌，最后通过平板划线分离得到单菌落纯培养物。  观看培养基装置示意图，直观区分液体无凝固剂、固体添加琼脂可长出单菌落的外观差异，小组交流培养基为微生物提供营养的作用。  独立完成导入思辨问答题，同桌互相核对答案，记录本节课三大学习主线：培养基配制、无菌消毒灭菌技术、酵母菌纯培养全套实操。  完整口述获得纯净微生物培养物两大核心条件：适宜营养培养基、全程无菌隔绝杂菌。 环节二 新知探究一：培养基的配制（14 分钟）  培养基定义讲解：人工配制专供微生物生长繁殖的营养基质，用于培养、分离、鉴定微生物；按状态分为液体培养基（无琼脂）、固体培养基（添加琼脂作凝固剂，琼脂不提供营养）；固体培养基表面可形成肉眼可见、单一微生物增殖而来的菌落。  四大通用营养成分分层讲解：水是代谢介质；碳源提供碳元素、能源物质；氮源合成蛋白质核酸；无机盐调节渗透压、提供微量元素；以牛肉膏蛋白胨培养基表格举例，牛肉膏、蛋白胨同时提供碳氮维生素，NaCl 提供无机盐。  微生物特殊环境补充：细菌培养基调中性弱碱，霉菌调酸性；乳酸菌需额外添加维生素；厌氧微生物培养隔绝氧气，不同菌种需匹配专属 pH、营养、氧气条件。  组织小组对比讨论，出示讨论题，题目具体如下：琼脂能否作为微生物营养物质？液体、固体培养基分别有什么用途？培养细菌和霉菌的培养基酸碱度有什么区别？  对照培养基示意图，标注液体锥形瓶、固体培养皿结构，区分琼脂仅凝固、不供能的核心特点。  小组制作对比表格，分层整理液体 / 固体培养基组分、凝固剂、应用场景，结合牛肉膏蛋白胨配方梳理四类营养来源。  独立完成讨论题，分层书写琼脂仅凝固无营养；液体扩大培养，固体分离单菌落；细菌中性弱碱、霉菌酸性的完整结论。  同桌互相复述微生物培养需要匹配营养、pH、氧气三类环境条件。 环节三 新知探究二：无菌技术 —— 消毒与灭菌（13 分钟）  核心概念区分讲解：消毒为温和理化手段，仅杀死物体表面部分微生物，无法去除芽孢、孢子；灭菌为强烈理化手段，杀灭物体内外全部微生物，包含芽孢、休眠孢子，微生物培养器皿、培养基必须灭菌，操作台、操作人员双手仅需消毒。  出示高压蒸汽灭菌锅实景图 接种环灼烧顺序示意图 分类梳理全部常用手段： 消毒：煮沸消毒、巴氏消毒（牛奶）、70% 酒精擦拭手部、紫外线台面消毒； 灭菌：高压蒸汽灭菌（培养基，100kPa、121℃，15 至 30min）、干热灭菌（玻璃器皿 160 至 170℃，1 至 2h）、灼烧灭菌（接种环、试管口，酒精灯火焰充分灼烧）。  无菌操作总要求：灭菌材料避免接触未消毒物品，倒平板、接种全程在酒精灯火焰旁、超净工作台内操作，防止环境杂菌落入。  组织小组对比讨论，出示讨论题，题目具体如下：培养基为什么必须高压蒸汽灭菌，不能只用酒精消毒？接种环每次划线前后都要灼烧的目的分别是什么？  观看高压灭菌锅、接种环灼烧示意图，识别灭菌设备与无菌操作规范，小组区分消毒、灭菌处理强度、适用对象。  分组整理消毒、灭菌两类方法清单，标注每种手段处理对象、温度时长、灭菌效果差异。  独立完成对比讨论题，分层书写消毒无法杀灭芽孢，培养基残留芽孢会杂菌污染；划线前灼烧杀灭残留菌种，划线后灼烧防止菌种扩散污染环境。  小组代表完整讲解高压蒸汽灭菌高温高压杀灭芽孢孢子的原理。 环节四 新知探究三：探究实践 —— 酵母菌的纯培养（16 分钟）  纯培养概念讲解：由单个微生物个体增殖得到的单一菌落为纯培养物，整套流程包含培养基配制灭菌、倒平板、平板划线接种、恒温培养四大步骤，配套空白对照判断灭菌、操作是否合格。  出示倒平板分步操作流程图 分步拆解无菌操作要点：锥形瓶口全程过火焰；培养基冷却至 50℃再倾倒，防止高温杀死菌种；培养皿仅开一条缝隙，倒入后倒置存放；整套操作在酒精灯火焰旁完成，隔绝空气杂菌。  出示平板划线分步操作流程图 讲解平板划线分离原理：连续划线逐步稀释菌液，多次灼烧接种环降低菌液浓度，最终末端划线获得单个细胞发育而来的单菌落；分步操作无菌细节：接种环充分灼烧冷却再蘸取菌液；每次新划线仅接触上一条划线末端；全程试管口、培养皿开口过火焰；划线完成再次灼烧接种环。  完整培养流程梳理：划线平板倒置放入 28℃恒温培养箱，培养 24 至 48h；同步设置未接种空白培养基作为对照，若空白长出菌落代表灭菌不彻底或操作污染。  安全警示：实验室禁止饮食饮水，废弃培养基灭菌后再丢弃，防止微生物扩散污染环境。  组织小组综合讨论，出示讨论题，题目具体如下：倒平板培养基冷却至 50℃的两个原因？平板划线不能交叉重复首尾划线的原因？空白对照培养基长出菌落说明什么问题？  对照倒平板、平板划线流程图，手绘每一步火焰无菌操作细节，梳理降温、防杂菌双重操作目的。  小组完整推导平板划线逐步稀释原理，解释多次灼烧接种环、仅接触末端划线的稀释逻辑。  独立完成综合讨论题，分层书写高温杀死菌种、避免烫手；防止菌液浓度过高无法分离单菌落；培养基灭菌不彻底、倒平板操作带入杂菌。  分组梳理酵母菌纯培养完整操作顺序，同桌互相复述全套无菌关键步骤。 环节五 拓展辩证思维训练 + 课堂小结作业（5 分钟）  拓展辩证分析水果酵素：民间水果酵素仅密封自然发酵，无无菌管控，混杂大量有害杂菌，不存在特殊美容减脂必需营养，宣传论点缺乏科学证据，引导学生客观辨别养生类发酵产品虚假宣传。  整体脉络梳理：本节课四大板块，依托培养基装置图讲解培养基营养与分类；结合高压灭菌锅、接种环灼烧示意图区分消毒灭菌；通过倒平板、平板划线两套流程图完整拆解酵母菌纯培养无菌实操；辩证评估民间发酵产品科学性。  分层布置课后作业 基础作业：写出培养基四大基础营养；表格区分消毒、灭菌概念、方法、适用对象；逐条写出酵母菌纯培养四大步骤；完成本节全部思考讨论题。 提升作业：分析空白培养基长出菌落的全部污染诱因；完整推导平板划线分离单菌落的稀释逻辑；对比家庭自制酸奶与实验室纯培养的无菌差距。 拓展实践：查阅食品厂酸奶工业化无菌生产流程，对比课堂纯培养操作异同；设计简单实验检测家中自制发酵食品杂菌污染情况。 · 引导学生整理四张配套图文笔记，梳理培养基装置示意图、高压蒸汽灭菌锅实景图、倒平板流程图、平板划线流程图核心知识点。 · 同桌互相抽查培养基营养、消毒灭菌区分、平板划线无菌操作、空白对照实验原理，查漏补缺易混淆知识点。 · 逐条记录分层作业，结合自身流程图原理推导、实验异常分析薄弱点规划完成顺序；存在消毒灭菌区分、划线稀释逻辑疑问的学生课后小组交流讨论。 八、板书设计 九、课程思政 本节课依托家庭自制酸奶杂菌污染危害肠胃的生活实例，结合高压灭菌、平板划线全套标准化无菌微生物实验操作，引导学生建立微生物生长依赖完整营养体系、无菌环境维持单一菌种培养稳态的物质稳态生命观念；通过培养基分类、消毒灭菌对比、平板划线稀释原理分层拆解、民间酵素宣传辩证辨析，培养分类归纳、因果推导、批判性评估的严谨科学思维；结合食品发酵、医药微生物实验室无菌生产应用，理解标准化无菌纯培养技术保障食品、药品安全的产业价值；认清民间无管控发酵产品存在杂菌超标、虚假养生宣传等问题，树立辨别伪科学、重视微生物实验与食品生产无菌规范的科学责任；严格落实实验室废弃灭菌、无菌操作安全规范，培养生物安全防护意识，认同现代生物技术标准化、规范化对日常生活健康的保障作用。 十、教学反思与修改措施 1 教学反思 本节课使用四张配套图文，按照酸奶情境导入、培养基配制、消毒灭菌无菌技术、酵母菌纯培养实操逻辑授课，多数学生能区分液体与固体培养基，但课堂存在明显短板：一是学生极易混淆消毒、灭菌杀灭芽孢的能力，无法完整解释高压蒸汽 121℃高温高压杀灭休眠孢子的原理；二是平板划线操作只能记住灼烧接种环步骤，不能完整梳理逐步稀释、末端获得单菌落的因果逻辑；三是倒平板冷却至 50℃的双重目的容易遗漏，只记得防烫忽略高温杀死菌种；四是分析空白培养基长菌落污染来源时思路片面，仅能想到灭菌不彻底，忽略倒平板、接种全程杂菌带入；五是辩证分析水果酵素时，仅能说出杂菌污染危害，无法从营养层面论证不存在专属美容减脂活性物质。 2 修改措施 课前设计培养基、消毒灭菌对比填空预习单，提前铺垫两类核心概念区分基础；课堂增设线性分栏板书，逐条标注消毒灭菌强度、适用对象、灭菌设备参数，平板划线稀释完整逻辑；补充倒平板降温双重作用醒目标注；课后配套培养基营养辨析、消毒灭菌区分、平板划线原理、实验污染溯源四类专项习题；调整课堂时间分配，压缩概念讲授时长，预留充足小组四张图文操作原理拆解、污染诱因多维度分析、酵素辩证讨论时间；增设绘图作业，要求学生依据课堂四张图文绘制平板划线完整流程并标注每一处无菌操作要点，提升图文建模、无菌操作因果推导、实验异常多维度溯源探究能力。 学科网（北京）股份有限公司 $