第二节 纯净的目标微生物可通过分离和纯化获得教学设计高中生物浙科版2019选择性必修3 生物技术与工程-浙科版2019

第二节纯净的目标微生物可通过分离和纯化获得教学设计高中生物浙科版2019选择性必修3生物技术与工程-浙科版2019讲授人Xx老师课时1序号001课题内容Xx教学时间2025年10月教学内容分析1.本节课的主要教学内容。本节课选自浙科版2019选择性必修3《生物技术与工程》第二章第二节，主要包括微生物分离纯化的原理、培养基的制备、无菌操作技术、平板划线法和稀释涂布平板法的操作步骤及注意事项。

2.教学内容与学生已有知识的联系。学生已具备必修1中微生物的基本类型、细胞代谢及培养基成分等知识，选修3中生物工程技术的概念，本节内容是在此基础上，进一步学习微生物分离纯化的具体方法，为后续微生物的应用实践奠定技术基础。核心素养目标二、核心素养目标通过学习微生物分离纯化的原理与方法，形成微生物培养的系统观念；运用科学思维分析无菌操作技术及平板划线法、稀释涂布平板法的操作要点，比较不同方法的适用条件；在模拟实验中提升科学探究能力，体验从样本中获取纯培养物的过程；认识微生物分离纯化技术在生物工程中的应用价值，增强社会责任意识。重点难点及解决办法重点：微生物分离纯化的原理（如选择培养基作用）、无菌操作技术规范、平板划线法与稀释涂布平板法的操作步骤。难点：无菌操作的实际应用（如防止污染）、划线法中单菌落形成的控制、涂布平板法的均匀涂布技巧。

解决方法：通过视频慢放关键操作步骤（如超净工作台使用、划线角度控制），结合实验室分组强化无菌操作训练；设计模拟涂布练习（如用绿豆模拟菌液），提升涂布均匀性；对比两种方法的适用场景，通过案例分析加深理解。突破策略：利用实物模型演示划线轨迹，结合错误操作案例剖析污染原因，强化规范意识。教学方法与手段教学方法：

1.实验法：学生分组操作平板划线法与稀释涂布平板法，掌握纯化技术。

2.讨论法：分析无菌操作失误案例，强化规范意识。

3.演示法：教师示范关键步骤（如超净台使用、划线角度）。

教学手段：

1.多媒体：视频慢放操作细节，动画展示划线轨迹。

2.虚拟仿真：模拟实验过程，弥补设备不足。

3.实物教具：培养皿模型展示单菌落形成过程。教学过程1.导入（约5分钟）

激发兴趣：展示酸奶、泡菜等发酵食品图片，提问“这些食品中的乳酸菌如何从复杂的微生物群体中分离出来？”引发学生思考。

回顾旧知：提问“微生物培养基的基本成分有哪些？”“微生物的营养类型有哪些？”引导学生回答碳源、氮源、水、无机盐、生长因子，以及自养型、异养型等，为新课学习铺垫。

2.新课呈现（约30分钟）

讲解新知：

（1）微生物分离纯化的原理：强调“选择培养基”利用微生物对营养物质、pH、渗透压等需求差异实现选择性分离；“无菌操作”是关键，防止杂菌污染。

（2）培养基的制备：讲解称量、溶化、灭菌（高压蒸汽灭菌）、倒平板的步骤，以牛肉膏蛋白胨培养基为例说明各环节操作要点。

（3）平板划线法：演示“分区划线”的操作（第一区密集，后续逐渐稀释），强调灼烧接种环的目的是灭菌，冷却后避免烫死菌种。

（4）稀释涂布平板法：说明梯度稀释的目的（使菌液浓度适宜），涂布时用涂布器均匀涂布，避免划破培养基。

举例说明：

举例“土壤中纤维素分解菌的分离”，用刚果红培养基（含纤维素）作为选择培养基，通过是否产生透明圈筛选目标菌；展示平板划线法和稀释涂布平板法的平板照片，对比单菌落形态。

互动探究：

（1）分组讨论“无菌操作中，超净工作台使用前为什么要紫外灭菌？操作时为什么要关闭紫外灯？”引导学生理解无菌操作的重要性。

（2）思考“平板划线法与稀释涂布平板法在获得单菌落时的原理有何不同？”划线法通过划线稀释，涂布法通过梯度稀释，最终均使单个细胞繁殖成菌落。

3.巩固练习（约10分钟）

学生活动：分组进行模拟实验（用绿豆模拟菌液，白纸模拟培养基），练习平板划线法的分区划线和稀释涂布平板法的梯度稀释与涂布；教师发放实验报告单，学生记录操作步骤和结果。

教师指导：巡回指导，纠正划线时角度过大、涂布时重叠等问题；展示错误操作案例（如平板污染、划线不均），分析原因（如未严格无菌操作、接种环未冷却等）。

课堂小结：师生共同总结微生物分离纯化的核心原理（选择培养、无菌操作）和两种方法的操作要点，强调规范操作对实验结果的重要性。布置课后任务：查阅资料，了解微生物分离纯化在医药生产（如抗生素生产菌的筛选）中的应用。教学资源拓展1.拓展资源

（1）选择培养基的设计原理与应用：教材中提到选择培养基可用于分离目标微生物，拓展内容可包括不同类型选择培养基的配方设计，如添加特定碳源（如纤维素培养基筛选纤维素分解菌）、抗生素（如含氨苄青霉素的培养基筛选抗性菌株）、pH指示剂（如含溴甲酚紫的培养基筛选产酸菌）等，以及选择培养基与鉴别培养基的区别（如伊红美蓝培养基鉴别大肠杆菌）。

（2）无菌操作技术的进阶规范：教材强调无菌操作的重要性，可拓展超净工作台的紫外灭菌时间、滤膜除菌（0.22μm滤膜用于菌液除菌）、干热灭菌与湿热灭菌的适用对象（如玻璃器皿干热灭菌，培养基湿热灭菌），以及无菌操作中的“三区原则”（操作区、缓冲区、清洁区）在实验室布局中的应用。

（3）微生物分离纯化的其他方法：除平板划线法和稀释涂布平板法外，可拓展倾注平板法（适用于热敏感微生物，如乳酸菌）、显微操作法（用于单细胞分离，如原生动物）、流式细胞仪分选技术（高精度分离特定微生物）等方法的原理及适用场景，对比不同方法的分离效率和纯度。

（4）微生物纯化技术的应用案例：教材中涉及微生物分离纯化的基础应用，可拓展其在环境监测（如水体中指示菌的分离）、医药生产（如青霉素生产菌的纯化筛选）、食品工业（如发酵剂中乳酸菌的纯化）中的具体案例，说明纯化技术对产品质量的影响。

（5）微生物培养常见问题及解决方案：针对实验中可能出现的污染（细菌、真菌、噬菌体污染）、菌落形态异常（如卫星现象、蔓延生长）等问题，分析原因（如灭菌不彻底、培养基配方不当）及解决措施（如优化灭菌条件、调整培养基pH），结合教材中的实验操作要点，强化规范意识。

2.拓展建议

（1）实验方案设计：建议学生以“从土壤中分离产淀粉酶菌株”为主题，自主设计实验方案，包括选择培养基配方（可溶性淀粉+碘液筛选透明圈）、梯度稀释范围、平板划线分区策略，并在教师指导下进行模拟实验，记录单菌落形态及淀粉水解情况，深化对分离纯化原理的理解。

（2）文献阅读与案例分析：推荐学生查阅《微生物学实验》（沈萍主编）中“微生物的分离与纯化”章节，了解经典实验设计（如科赫法则中分离炭疽杆菌的步骤）；关注《中国酿造》期刊中“乳酸菌分离纯化技术研究”等论文，分析不同分离方法的优缺点，培养科学思维。

（3）校园环境微生物调查：组织学生分组从校园土壤、水体、植物表面等样本中分离微生物，采用平板划线法纯化，观察菌落形态（颜色、大小、边缘特征），结合显微镜染色结果初步鉴定微生物类型（如革兰氏阳性菌、阴性菌），撰写调查报告，体会微生物的多样性及分离技术的应用价值。

（4）实验操作视频观摩：观看“生物安全柜操作规范”“平板划线手法演示”等专业视频，重点关注接种环灭菌-冷却-划线的连贯动作，以及涂布平板时“L”形涂布器的使用角度，对比自身模拟实验中的操作差异，提升动手能力。

（5）生物技术企业参观（可选）：联系本地生物制药企业或食品发酵工厂，参观微生物实验室和生产车间，观察工业级微生物分离纯化的流程（如大型发酵罐中的菌种纯化、自动化涂布设备的应用），了解分离纯化技术在规模化生产中的质量控制要求，增强社会责任意识。反思改进措施（一）教学特色创新

1.生活化案例贯穿始终，用酸奶、泡菜等学生熟悉的食品引入分离纯化技术，增强学习代入感；

2.分层任务设计，基础组模拟操作，进阶组设计实验方案，兼顾不同能力学生需求。

（二）存在主要问题

1.实验时间紧张，学生分组操作时易出现超时，影响课堂节奏；

2.评价维度单一，侧重操作结果而忽视过程规范性；

3.校企合作资源未充分利用，学生缺乏工业级生产场景认知。

（三）改进措施

1.预实验测试关键环节时长，调整分组规模，增设"操作计时器"环节；

2.增加"操作规范评分表"，重点考核无菌操作、工具使用等过程指标；

3.联系本地发酵企业录制生产流程视频，补充工业级分离纯化设备应用案例。课后作业1.简述选择培养基分离微生物的基本原理，并举例说明其在环境监测中的应用。

答案：利用微生物对营养物质、pH、抑制剂等需求差异实现选择性分离。例如，用含纤维素的选择培养基分离土壤中的纤维素分解菌，通过观察是否产生透明圈筛选目标菌。

2.平板划线法中，为何要将接种环灼烧灭菌后冷却？若未冷却直接划线会导致什么结果？

答案：灼烧灭菌杀死接种环上杂菌，冷却避免高温烫死菌种。未冷却会导致菌体死亡，无法获得单菌落。

3.比较稀释涂布平板法与平板划线法在获得单菌落时的操作差异及适用场景。

答案：涂布法需梯度稀释后涂布，适用于菌液浓度低的情况；划线法通过分区划线逐步稀释，适用于菌液浓度高。涂布法计数更准确，划线法操作更简便。

4.设计实验方案：从酸奶中分离乳酸菌，需注明培养基类型、关键操作步骤及筛选依据。

答案：用MRS培养基（乳酸菌专用）；步骤：酸奶梯度稀释→涂布平板→37℃厌氧培养→挑取乳白色菌落；筛选依据：菌落形态及革兰氏染色阳性。

5.某同学用稀释涂布平板法培养后，平板上出现蔓延状菌落，分析可能原因及改进措施。

答案：原因：涂布时涂布器用力过大使培养基破损，或菌液浓度过高。改进：涂布时轻柔操作，适当增加稀释倍数。板书设计①分离纯化原理与培养基

-选择培养基：利用营养、pH、抑制剂差异选择性分离目标微生物

-培养基成分：碳