作者:杨友凤
来源:《成才之路》 2014年第1期
《微生物的实验室培养》是人教版生物选修1《生物技术实践》专题2中的第一个课题,刚纳入2013年江苏省生物高考范围。《普通高中生物课程标准(实验)》对该课题的具体内容标准是“进行微生物的分离和培养、探讨微生物的应用”。本课题可分2课时完成,第1课时进行培养基的种类和作用、无菌技术等基础内容的学习,第2课时进行培养基的制备、大肠杆菌的纯化等试验操作,本文为第2课时的教学设计。
一、教材分析
微生物与人类的关系极其密切,已经在环保、医疗、工农业等许多领域得到了广泛应用。在微生物相关的各项技术中,最基本、最核心的是微生物培养技术。本专题在必修课的基础上,引导学生学习微生物的实验室培养基本技术,以增进学生对微生物的了解,并让学生充分体会到动手动脑做科学的乐趣。
二、教学目标
①知识与技能。掌握培养基的制备、高压蒸汽灭菌和平板划线法等基本操作技术,进行微生物的培养。②过程与方法。尝试进行倒平板和平板划线等基本操作,培养学生的实验操作技能。③情感态度与价值观。体验动手动脑做科学的乐趣,体会微生物的实验室培养中无菌操作的重要性。
三、教学重、难点
无菌技术的操作。
四、教学准备
①课前4天~6天用牛肉膏蛋白胨培养基进行大肠杆菌的纯化培养,通过自己的预实验进行摸索,发现在具体操作时会遇到哪些问题。②编写教案、导学案、制作多媒体课件、准备“微生物的实验室培养”视频。③准备2组学生,课前进行牛肉膏蛋白胨固体培养基的制备,并拍摄学生视频。④将学生制备的牛肉膏蛋白胨固体培养基分装,高压蒸汽灭菌。将培养皿干热灭菌,并培养大肠杆菌,将菌液分装。⑤准备75%左右的酒精等相关实验用品。
五、教法和学法
学生观看制备培养基视频,并分组进行实验操作,体验亲自动手接种大肠杆菌的乐趣,发现问题并解决问题。
六、教学过程
(1)创设情境,导入新课。实物展示被污染的培养基,师生共同回顾获得纯净培养的关键是防止杂菌入侵。
知新:传统发酵技术中所用的微生物来自于自然界,而在工业化生产中,为了提高发酵的质量,需要获得优良菌种,并保持发酵菌种的纯度。这节课,我们将会尝试用牛肉膏蛋白胨固体培养基进行大肠杆菌的纯化培养。
(2)学生汇报培养基的制备,领悟培养基制备要点。学生结合自身课前所做实验的录像,讲解培养基的制备过程以及在实验过程中遇到的问题,提醒大家值得注意的事项等。师生共同总结培养基的制作过程,包括计算、称量、熔化、灭菌、倒平板等五步;牛肉膏、蛋白胨易吸潮,称量要迅速并及时盖盖;琼脂易糊底,加热时要不断搅拌;不同微生物适宜的PH不同,要调节培养基的PH等。
追问:配置培养基要遵循什么原则呢?学生交流、表达后,教师进行点评。①目的要明确:根据培养的微生物种类、培养的目的等确定培养基的类型和配制量。②营养要协调:培养基中各种营养物质的浓度和比例要适宜。③pH要适宜:细菌培养基pH中性或偏碱性,霉菌培养基呈酸性。
(3)学生尝试进行倒平板操作,体验无菌操作要点。为使学生初步了解倒平板操作的方法和技巧,教师首先在实物投影仪下进行演示操作,在观察的基础上再由学生亲自尝试该操作,以减少实验的盲目性和无序性。教师在巡查学生实验过程中,用手机或相机对学生的规范和不规范操作进行抓拍,通过投影将照片展示于大屏幕,以便对实验点评。
学生结合操作,讨论下列问题:①倒平板过程中,你有哪些无菌操作?②平板冷凝后,为什么要将平板倒置?③若皿盖和皿底之间粘有培养基,则该平板能否培养微生物?为什么?提示:因琼脂在44℃就凝固,所以教师要提醒学生操作要迅速。
实验结果与评价:①是否熟练、规范地进行了无菌操作。操作中,部分学生并不能熟练地用左手打开皿盖右手倒培养基,取而代之的是一位学生打开皿盖,另一位学生倒培养基;个别学生因不理解平板为何要倒置,在培养基未完全凝固时就把平板倒置。②制作好的培养基要放在恒温箱内,在37℃环境下培养24h,若有菌落形成,说明培养基灭菌不彻底;若无杂菌生长,即可用于纯化大肠杆菌。提示:因考虑到课堂时间有限,上一步只是向学生作说明,课堂中并不操作。
(4)学生尝试纯化大肠杆菌,熟悉无菌操作要点。教师展示课前培养的大肠杆菌菌落的照片和实物,指出菌落就是由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。大肠杆菌菌落圆形,边缘整齐,表面光滑,半透明,小凸起,在伊红美蓝琼脂平板上的菌落为深紫黑色、光滑、湿润、带有金属光泽。教师介绍接种大肠杆菌的4种方法,并说明任何一种接种方法的核心都是防止杂菌污染。
提示:为了使学生更好地掌握平板划线操作,教师可在课前播放平板划线操作的视频。学生动手操作之前,教师要交代操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环,操作结束时仍然需要灼烧接种环;取菌液之前及取菌液之后,装菌液的试管口都要通过酒精灯的火焰;划线时最后一个划线区域不能触及第一个划线区域等。
学生结合操作,讨论下列问题:①共灼烧接种环多少次?每一次灼烧的目的是什么?②在灼烧接种环之后,为什么要等其冷却后再进行划线?③在做第二次以及其后的划线操作时,为什么总是从上一次划线的末端开始划线?
实验结果与评价:①是否熟练、规范地进行了无菌操作。操作中,部分学生将皿盖打开进行划线操作;个别学生不能及时将棉塞塞上;部分学生未将接种环冷却就进行接种操作。②是否进行了及时细致的观察和记录。接种了大肠杆菌的培养基放在恒温箱内,在37℃环境下培养24h、48h,观察并记录菌落的形态、大小、颜色、数量、位置等。大肠杆菌菌落圆形边缘整齐,
表面光滑,半透明,小凸起。培养24h和48h后的菌落大小不同,但是菌落分布位置相同。(这一步在课后完成。)
追问:如果你在培养基上观察到了不同形态的菌落,你能分析出可能是由哪些原因引起的吗?学生讨论,师生共同总结。
(5)学生观看稀释涂布平板法的操作录像,进一步体验无菌操作。
提示:不管是通过何种方法接种大肠杆菌,都要将接种后的培养基和一个未接种的培养基都放入37℃恒温箱中,培养24h和48h后,分别观察并记录结果。
特别提醒:实验后,所有用过的培养基、培养液等都需要统一进行高压蒸汽灭菌后再丢弃,否则将会造成环境污染。
教师讲解菌种的保存:对于频繁使用的菌种,可采用临时保藏的方法,对于要长期保存的菌种,可采用甘油管藏的方法。
七、教学反思
微生物的实验室培养,操作本身所需的时间并不长,但是由于操作前要制作培养基,对培养基和实验器材进行灭菌,操作后还需要几天的培养和对微生物的观察,所以教师课前要进行统筹安排。在学生的实验操作中暴露出了若干的问题,如培养基未凝固时部分学生就开始把平板倒置;平板划线操作时,把皿盖完全打开划线;接种环不冷却就开始接种等。而这些问题完全是可以避免的,这就要求老师在备课时,要充分考虑到学生可能出现的问题,在指导学生实验时加以强化说明,以保证实验的规范操作,并提高实验的效率和价值。
(江苏省南通市天星湖中学)
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