“微生物的接种以及菌落和抗生素抑菌现象的观察”实验教学设计.docx

“微生物的接种以及菌落和抗生素抑菌现象的观察”实验教学设计

吴晓凌谭桂花

（江阴市青阳中学江苏无锡214401）

“微生物的实验室培养”这一实验是高中生物的一个重要实验，常见的是利用大肠杆菌进行相应的实验操作，学习微生物培养的基本技术。在高三一轮复习时，笔者将该部分内容与人教版新教材必修2中“探究抗生素对细菌的选择作用”有机整合进行复习，确定了本节课的课题“微生物的接种以及菌落和抗生素抑菌现象的观察”，以培养学生的科学思维与科学研究能力，提升学生的生物学学科核心素养。

然而实验材料较难购买、实验操作复杂、时间跨度大、仪器设备不全等因素制约着学校全面开展微生物学实验，影响教学效果。为让全体学生都有动手实验的机会，笔者从实验材料获取、实验步骤优化、无菌环境简化等方面对实验进行了一系列探索，以保证实验条件相对较差的学校也能因地制宜地开展微生物学实验，从而有效落实实验教学。

由于菌种购买途径少且价格贵，土壤、池塘中有多种微生物，这些都是菌种的来源。取10g土壤，加适量无菌水，制成土壤溶液。取池塘水和自来水各0.1mL，涂布于牛肉膏蛋白胨培养基，每种涂布3个培养基，并设置一个培养基空白对照。将培养皿置于37℃恒温箱中培养。培养24h后，发现含自来水的平板中只有一个平板中出现了一个菌落，其他2个平板中没有菌落出现；含池塘水的3个平板中各出现了两三个零星的菌落；而取自土壤水的3个平板中长满了菌落，且主要是四周圆滑的白色小点状和丝状的2种菌落。

为了鉴定白色小点状的微生物是否是大肠杆菌，挑取单菌落放入牛肉膏蛋白胨的液体培养基。由于学校没有摇床设备，只能置于37℃恒温箱中进行培养，24h后，涂布于牛肉膏蛋白胨培养基和淘宝上购买的伊红美蓝培养基中。同样条件下，培养24h，在伊红美兰培养基中观察到黑色、带有金属光泽的菌落，由此确定扩大培养的菌液中有大肠杆菌。普通培养基中观察到大量形态大小基本相同的白色菌落，从而确定悬浮液浓度适合做抑菌实验。

笔者从淘宝上购买了兽用青霉素。为让学生观察到大小不同的抑菌圈，教师需先做预实验，比较不同浓度抗生素对特定菌种的抑菌效果，从中挑选出合理浓度用于学生实验。根据所买的青霉素包装上的说明书，配制了青霉素原液，并分别稀释了10倍、20倍和40倍。用打孔器制备圆形滤纸片，分别浸泡于不同浓度的青霉素溶液中；24h后取出，将圆形滤纸片置于烘干箱中烘干备用。

教师需要准备多次扩大培养的大肠杆菌菌液和不同稀释倍数的青霉素溶液浸泡过的圆形滤纸片。教师引导学生提出所要探究的问题，如探究不同浓度的青霉素对大肠杆菌的抑菌效果，探究青霉素的使用次数对大肠杆菌耐药性的影响等。

学生设计的实验如下：

①每个培养皿的皿底都划分为4个区域，分别涂布第一次、第二次、第三次扩大培养的菌液。一个区域放置空白圆形滤纸片，其他三个区域均放置稀释了10倍（或20倍或40倍）的青霉素浸泡并烘干的圆形滤纸片。比较三次扩大培养的菌液对青霉素的耐药性的影响（图1）。

②在培养皿皿底划分四个区域，取第一次（或第二次或第三次）扩大培养的大肠杆菌的菌液涂布于培养基中，在四个区域中分别放置空白圆形滤纸片、稀释了10倍、20倍和40倍的青霉素浸泡并烘干的圆形滤纸片（图2）。

为避免杂菌污染，整个接种实验应该在超净工作台上完成。但是，生物实验室只有1台超净工作台，无法满足全体学生同时开展。为让每个学生都能亲历实验过程，笔者尝试在普通实验室，用含有体积分数为75%的酒精棉球擦拭实验台面，利用酒精灯火焰周围的无菌区代替超净工作台的无菌环境进行接种。从培养结果来看，48h内平板上除了接种的细菌外没有其他杂菌生长，说明酒精灯火焰周围无菌区完全能满足微生物实验的无菌操作需求。

8h后，可观察到含有抗生素的滤纸片周围出现了清晰且均匀的抑菌圈。且青霉素浓度越大，抑菌圈越明显；扩增代数越多，抑菌圈直径越小。

但是，本实验出现了以下现象：①空白滤纸片周围也出现了抑菌圈；②稀释了40倍的青霉素浸泡并烘干的圆形滤纸，形成的抑菌圈反而更大；③随着培养时间的延长，抑菌圈周围出现了不规则的锯齿状等。因此，学生产生继续研究的课题：同种抗生素对不同菌种的抑菌效果不同；同种菌种对不同抗生素的敏感程度不同等。

本次探究实验的意义是：微生物培养实验是高中生物实验中开出率最低的一个实验，很多学校由于实验条件的制约，实验仅仅停留在倒平板、模拟接种上。利用酒精灯火焰无菌区替代超净工作台，室温代替恒温箱，教师只需要提前进行培养基的配制及灭菌、菌种的选育及培养，可就地取材、简便易行方法获得菌种，使学生对身边微生物及相关事物产生新的认识，增加学生动手操作的机会，从而激发学生学习兴趣。