高中生物学人教版（2019）必修2：1.2 微生物的培养技术及应用教案

《微生物的培养技术及应用》教案一、教学目标1.生命观念

树立微生物与环境相适应的生物学观点，理解微生物的代谢特性与其生存条件的对应关系；认同无菌技术在微生物培养和食品生产中的重要性，建立生物安全意识和健康生活的理念；认识微生物培养技术在发酵工程、环境治理、医疗健康等领域的应用价值，形成科学技术服务社会的观念。2.科学思维

通过分析培养基的成分与微生物营养需求的关系，提升归纳与概括的逻辑思维能力；通过比较消毒与灭菌、平板划线法与稀释涂布平板法的异同，培养分类与比较的思维习惯；通过设计选择培养基分离特定微生物的实验方案，锻炼演绎与推理的科学思维；通过分析实验结果的异常原因，提升批判性思维和问题解决能力。3.科学探究

掌握培养基配制、灭菌、倒平板、平板划线、稀释涂布平板等微生物培养的基本操作技能；能够独立完成酵母菌纯培养、土壤中分解尿素的细菌分离与计数的实验设计与操作；学会观察、记录和分析微生物菌落特征，能够对实验结果进行科学评价和误差分析；提升实验设计、操作实施和结果分析的探究能力。4.社会责任

能够运用无菌技术的知识指导日常生活中的食品保存、卫生防疫等实践；关注微生物培养技术在农业、工业、医药等领域的应用，认同其在生产生活中的重要价值；基于微生物分离与筛选的原理，尝试提出解决环境污染、资源利用等实际问题的方案，形成利用生物学知识服务社会的责任意识。二、教学重难点1.教学重点

（1）培养基的成分、类型及配制原则；

（2）消毒与灭菌的概念、常用方法及适用范围；

（3）微生物纯培养的原理和基本操作流程；

（4）选择培养基的作用原理及设计思路；

（5）稀释涂布平板法分离和计数微生物的原理与操作。2.教学难点

（1）无菌技术的规范操作及原理理解；

（2）平板划线法和稀释涂布平板法的操作要点及结果分析；

（3）选择培养基的设计思路及筛选原理的应用；

（4）微生物计数的误差分析及实验结果的科学评价。三、教学方法1.讲授法：系统讲解培养基、无菌技术、微生物纯培养等核心概念和原理，帮助学生建立知识框架。

2.直观演示法：通过多媒体展示微生物培养的操作视频、菌落形态图片、实验装置示意图，增强学生的感性认识。

3.问题驱动法：设置系列问题链，引导学生思考培养基成分的作用、无菌操作的目的、实验设计的逻辑，培养学生的思维能力。

4.实验探究法：组织学生开展酵母菌纯培养、分解尿素的细菌分离等分组实验，让学生在实操中掌握技能、理解原理。

5.小组讨论法：围绕实验结果分析、异常现象原因、选择培养基设计等主题开展小组讨论，促进学生合作学习和深度思考。

6.案例教学法以Taq细菌的发现、自制酸奶的杂菌污染问题、土壤降解菌筛选等真实案例为载体，提升学生知识应用能力。四、教学手段1.多媒体教学设备：使用PPT展示教学内容、实验操作视频、图片资料，直观呈现抽象的微生物培养过程。

2.实物展示：展示液体培养基、固体培养基、高压蒸汽灭菌锅、接种环、涂布器等实验器材和培养基样品，让学生直观认识实验材料。

3.虚拟仿真实验平台：对于难以在课堂完成的高耗时实验，通过虚拟仿真软件让学生模拟操作全过程，熟悉操作要点。

4.实验室实验设备：利用微生物实验室的灭菌设备、超净工作台、恒温培养箱等，开展分组实验教学，让学生进行实际操作。

5.学案与板书：配合学案梳理知识脉络，通过板书突出重点难点，帮助学生构建知识体系。五、教学过程（详细）第1课时：培养基的配制与无菌技术（1）导入（5分钟）

展示自制酸奶导致肠胃不适的新闻案例，提出问题：为什么自制酸奶容易出现安全问题？怎样才能避免杂菌污染获得纯净的微生物培养物？引导学生思考微生物培养的核心问题，引出本节课主题。（2）培养基的配制（20分钟）

讲解培养基的概念和作用，通过表格梳理培养基的类型：划分标准培养基种类特点用途物理性质液体培养基不加凝固剂工业生产、微生物运动观察半固体培养基加少量凝固剂分类鉴定、保藏菌种固体培养基加琼脂等凝固剂分离、鉴定、活菌计数化学成分天然培养基成分不明确的天然物质工业生产合成培养基成分明确分类、鉴定用途选择培养基允许特定微生物生长，抑制其他微生物分离特定微生物鉴别培养基加入指示剂或化学药品鉴别不同微生物讲解培养基的基本营养成分：水、碳源、氮源、无机盐，结合牛肉膏蛋白胨培养基的配方分析各成分的作用，说明不同微生物对pH、特殊营养物质、氧气的特殊需求。（3）无菌技术（15分钟）

讲解无菌技术的概念和意义，对比消毒和灭菌的区别：比较项目消毒灭菌作用强度较为温和强烈杀灭对象部分微生物（不包括芽孢和孢子）所有微生物（包括芽孢和孢子）常用方法煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法湿热灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌适用范围操作空间、操作者、不耐高温的液体培养基、器皿、接种工具结合实例讲解不同消毒灭菌方法的操作要点和适用场景，强调无菌技术不仅可以防止培养物被污染，还能避免操作者被感染。（4）课堂小结与作业（5分钟）

梳理本节课核心知识点，布置作业：查阅资料，设计一份培养乳酸菌的培养基配方，说明各成分的作用和需要控制的条件。第2课时：微生物的纯培养（1）复习导入（5分钟）

提问：培养基配制完成后为什么要灭菌？常用的培养基灭菌方法是什么？回顾上节课内容，引出本节课要学习的微生物纯培养操作。（2）纯培养的原理与流程（10分钟）

讲解培养物、纯培养物、纯培养、菌落的概念，说明纯培养的原理：将微生物分散成单个细胞，在固体培养基上繁殖形成单菌落，从而获得纯培养物。介绍微生物纯培养的基本步骤：配制培养基→灭菌→接种→分离→培养。（3）酵母菌纯培养的操作演示（20分钟）

结合视频和操作演示，讲解各步骤的操作要点：

①制备培养基：讲解马铃薯葡萄糖琼脂培养基的配制方法，高压蒸汽灭菌的操作流程，倒平板的步骤及注意事项（培养基冷却至50℃左右操作、酒精灯火焰旁操作、平板倒置的原因）。

②接种与分离：演示平板划线法的操作过程，强调操作要点：接种环灼烧灭菌的时机（取菌种前、每次划线前、接种结束后）、划线的方法（连续划线、首尾不相连、每次划线从上一次末端开始）、无菌操作的注意事项。

③培养：说明接种后平板倒置放入28℃恒温培养箱培养的要求。（4）问题讨论（7分钟）

组织学生讨论以下问题：

-为什么接种环在每次划线前都要灼烧？

-平板冷凝后为什么要倒置？

-为什么要设置未接种的平板作为对照？

引导学生理解每一步操作的原理，培养科学思维。（5）作业与实验安排（3分钟）

布置课后实验任务：分组完成酵母菌的纯培养实验，记录培养过程中菌落的变化情况，下节课进行结果分析。第3课时：选择培养基与微生物的选择培养（1）实验结果分析导入（8分钟）

展示各组学生培养的酵母菌平板，引导学生观察结果：未接种的平板是否有菌落？接种的平板是否得到单菌落？如果出现不同形态的菌落可能是什么原因？分析实验结果，巩固纯培养的知识，引出自然界中微生物筛选的问题。（2）选择培养基的原理（12分钟）

介绍Taq细菌发现的科学案例，说明微生物筛选的原则：根据目的菌对生存环境的要求，到相应环境中寻找。讲解选择培养基的概念和作用原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件，同时抑制或阻止其他微生物生长。举例说明常见选择培养基的设计思路：

-不加氮源：筛选固氮微生物

-不加碳源：筛选自养微生物

-加入青霉素：筛选酵母菌和霉菌

-加高浓度食盐：筛选金黄色葡萄球菌

-以石油为唯一碳源：筛选石油分解菌（3）土壤中分解尿素的细菌的分离实验设计（20分钟）

提出探究问题：如何从土壤中分离出能分解尿素的细菌？组织学生分组讨论实验设计方案，引导学生明确实验原理：只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，因此用以尿素为唯一氮源的选择培养基可以筛选出目标菌。

梳理实验流程：

①土壤取样：选择距地表3-8cm的土壤层，取样工具提前灭菌。

②样品稀释：讲解梯度稀释的操作方法，说明分离不同微生物需要不同的稀释度（细菌用10⁴、10⁵、10⁶稀释液）。

③涂布平板：讲解稀释涂布平板法的操作步骤（一浸、二滴、三烧、四涂），强调无菌操作要点。

④培养与观察：说明培养条件（30~37℃培养1~2d），菌落观察和记录的方法。

⑤菌种鉴定：讲解酚红指示剂鉴定的原理：尿素分解产生氨使培养基pH升高，酚红指示剂变红。（4）课堂小结（5分钟）

总结选择培养基的设计思路和微生物选择培养的基本流程，强调对照实验的设置原则。第4课时：微生物的数量测定与实验总结（1）导入（5分钟）

提出问题：如果我们想知道1g土壤中有多少能分解尿素的细菌，应该如何测定？引出微生物计数的主题。（2）稀释涂布平板法计数（20分钟）

讲解稀释涂布平板法的计数原理：当样品稀释度足够高时，一个菌落来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计菌落数可以推测样品中的活菌数。

说明计数原则：选择菌落数在30~300之间的平板进行计数，每个稀释度至少取3个平板取平均值。讲解计算公式：每克样品中的菌落数=(C÷V)×M（C为平均菌落数，V为涂布的稀释液体积，M为稀释倍数）。

结合实例分析计数误差：

-统计的菌落数往往比活菌实际数目低的原因：两个或多个细胞连在一起时形成一个菌落。

-实验设计的合理性分析：如只涂布一个平板、平板菌落数差异过大等问题的错误原因。

对比平板划线法和稀释涂布平板法的异同：比较项目平板划线法稀释涂布平板法纯化原理连续划线逐步稀释分散菌种梯度稀释使微生物分散成单个细胞接种工具接种环涂布器主要用途分离纯化（不能计数）分离纯化和计数操作难度简单相对复杂（3）其他计数方法及拓展（10分钟）

介绍显微镜直接计数法的原理和优缺点：利用计数板在显微镜下计数，缺点是不能区分死菌和活菌。拓展讲解滤膜法测定饮用水中大肠杆菌数量的方法和原理。（4）课堂总结与练习（10分钟）

梳理本章核心知识体系，通过课堂练习巩固知识点，引导学生联系生活实际，思考微生物培养技术在生产生活中的应用。六、板书设计微生物的培养技术及应用一、培养基的配制1.成分：水、碳源、氮源、无机盐、特殊营养物质2.类型：液体/固体/半固体、天然/合成、选择/鉴别

二、无菌技术1.消毒：温和，杀部分微生物（煮沸、巴氏、化学、紫外线）2.灭菌：强烈，杀所有微生物（湿热、干热、灼烧）

三、微生物纯培养流程：配制培养基→灭菌→倒平板→接种（平板划线/稀释涂布）→培养关键：无菌操作，获得单菌落

四、微生物的选择培养1.选择培养基：允许目的菌生长，抑制其他微生物2.分离分解尿素的细菌：尿素为唯一氮源的选择培养基，酚红指示剂鉴定

五、微生物计数稀释涂布平板法：菌落数30~300，公式：(C÷V)×M七、教学反思1.教学效果反思

微生物培养技术属于实验操作性强的内容，通过理论讲解结合实验操作的方式，学生对核心知识的掌握较好，尤其是通过亲手操作，学生对无菌技术的重要性有了深刻的体会。但不同学生的实验操作能力差异较大，部分学生在平板划线、稀释涂布等操作中不规范，导致实验结果不理想，需要在实验过程中加强个别指导。2.教学方法反思

采用问题驱动和案例教学的方式有效提升了学生的学习兴趣，尤其是Taq细菌的发现、自制酸奶的安全问题等贴近生活和科研的案例，让学生认识到微生物技术的应用价值。但在选择培养基设计的教学中，部分学生难以灵活应用原理解决实际问题，需要增加更多的实例分析和课堂练习，提升学生的知识迁移能力。3.实验教学改进方向

微生物培养实验周期较长，课堂时间难以完整展示从接种到观察的全过程，可以在课前提前制备不同培养阶段的平板，让学生观察不同时期