资源简介

海南鱼茶中乳酸菌的分离和计数实验教学设计
一、使用教材
人教版选择性必修三第1章第二节第二课时。
二、实验器材
灭菌器材：高压蒸汽灭菌锅、酒精灯
分离乳酸菌用具：移液枪、涂布器、MRS培养基、试管、试管塞、试管架、锥形瓶、恒温培养箱
探究实验用具：PH测试笔、可密封玻璃瓶、烧杯、电子秤、无菌水、自制乳酸菌菌剂、鱼肉、熟米饭、生姜、蒜头
三、实验创新要点
（一）实验教学情境创新。以海南鱼茶为研究背景，达成实验教学目标的同时培育海南学生特色印记。
（二）实验操作方式创新。课前运用NOBOOK虚拟仿真实验平台组织学生学习稀释涂布平板法，减少微生物实验操作场所和实验器具的限制。
（三）实验数据统计方式创新：利用点数相机APP对培养的菌落计数，提高计数的速度和准确度。
（四）实验探究方案创新：以探究乳酸菌菌剂对鱼茶品质的影响为主题，先完善实验方案，再点评和修正方案，最后学生以分享课外探究活动实验结果得出结论，深化学生对设置对照组、重复实验等科学方法的认识，提高学生的科学思维和科学探究能力。
（五）课后作业创新：设计多样的课后作业制作鱼茶和进一步探究感兴趣的课题，提高学生的动手能力，检验学生探究实验设计能力。
四、实验原理
鱼茶发酵主要利用天然的乳酸菌产生乳酸，降低PH。
MRS琼脂培养基可用于食品中乳酸菌的分离培养和计数。
五、实验教学目标
课程标准的“内容要求”
大概念 发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品
重要概念 获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础
次位概念 阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提
阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌区域与无菌区域不被微生物污染的技术；
距离说明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物；概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验中进行微生物分离和纯化的常用方法；
概述稀释涂布平板法和显微计数法是测定微生物数量的常用方法；
学业质量水平要求
生命观念 具有物质和能量观，并能指导、 解决生产和实践中的具体问题。
科学思维 能够从不同的生命现象中，基于事实和证据，运用归纳的方法概括出生 物学规律，并在某一给定情境中，运用生物学规律和原理，对可能的结 果或发展趋势作出预测或解释，并能够选择文字、图示或模型等方式进 行表达并阐明其内涵。
科学探究 能够熟练运用工具展开观察；针对特定情境提出可探究的生物学问题或 生物工程需求；基于给定的条件，设计并实施探究实验方案或工程学实 践方案；运用多种方法如实记录和分析实验结果；在小组学习中能主动 合作，推进探究方案或工程实践的实施，并运用科学术语报告实验结果。
社会责任 能通过科学实践，尝试解决现实生活中的生物学问题。
通过分析课程标准制定以下教学目标：
（一）通过虚拟实验学习，能够初步掌握稀释涂布平板操作，尝试对鱼茶中的乳酸菌分离和计数。
（二）根据实验结果，能够运用模型与建模思维，构建鱼茶发酵过程中PH曲线。
（三）通过讨论分析，能够设计实验方案，探究乳酸菌菌剂对鱼茶品质的影响。
六、实验教学内容
本节课围绕海南鱼茶中的乳酸菌分离和计数主题展开教学，在课前布置学生任务利用NOBOOK虚拟仿真实验平台学习稀释涂布平板法，同时带领兴趣小组做预实验，确定涂布平板的适宜浓度范围，将分离得到的菌种进行初步鉴定，制作乳酸菌菌剂，用来探究乳酸菌菌剂对海南鱼茶品质的影响实验。
课堂中创设情境了解鱼茶发酵的原理和影响品质的可能原因，思考如何从多种微生物中分离出优良的乳酸菌并计数呢？以此展开实验教学。比较和分析MRS培养基的作用，帮助学生形成选择培养基的概念。接着检验学生课前学习稀释涂布平板的情况，提醒学生实验操作过程中的注意事项，在进行分组实验操作，最后介绍乳酸菌鉴定的一般方法，通过虚拟和实际相结合使学生掌握微生物选择培养技术。以课前预实验的结果图让学生判断适合用于计数的平板，总结得到菌落计数遵循的一般原则。通过完善、评价、优化实验方案深化学生对设置对照组、重复实验等科学方法的认识，提高科学思维和科学探究能力。
实验教学过程
（一）了解黎族特色鱼茶制作原理 设计意图
视频引入，介绍鱼茶制作过程鱼（草鱼）→预处理→腌制→加入米饭（大米经过淘洗、蒸饭后冷却备用）→装坛→保温发酵→鱼茶成品。说明原理是利用自然界中野生菌种涉及的微生物种类繁多，其中乳酸菌是决定酸度和质量的主要菌种。思考：如何从多种微生物中分离出优良的乳酸菌并计数呢？ 引入海南鱼茶情境，讲述发酵原理，提出本节课需要解决的问题。
（二）鱼茶中乳酸菌的分离
展示资料卡片从鱼茶中分离乳酸菌的纯培养物，首先配制适合乳酸菌生长的培养基，配制的培养基及相关物品经高压蒸汽灭菌后，制成无菌固体平板。接着称取10 g鱼茶样品放入90 mL无菌生理盐水中，混合均匀，按10 倍稀释法制备成101～105的鱼茶样品稀释液。从各浓度的鱼茶样品稀释液中吸取100 μL，分别涂布于和MRS琼脂培养基上，每个稀释度涂布一个平板，30 ℃条件下培养48 h。问题：1.分离乳酸菌的过程中培养基及其相关物品为何要高压蒸汽灭菌？2.从鱼茶中分离乳酸菌时，MRS培养基有什么作用？根据图1分析MRS培养基和牛肉膏蛋白胨成分及其作用，得出MRS培养基能为乳酸菌提供所需营养物质，又能抑制其他细菌的生长，起到筛选的作用，这种培养基是选择培养基。 图 1思考：怎么证明MRS培养基具有选择性呢？用虚拟实验操作平台学习稀释涂布平板法，见图2图 2分组活动：用稀释涂布平板法分离鱼茶中的乳酸菌实验材料：103鱼茶稀释液，MRS固体培养基、移液枪、涂布器、酒精灯、酒精实验要求：正确完成涂布操作，每组涂布三个培养基实验步骤，见图3图 3注意事项：1.开始操作前用酒精棉将桌面和手擦拭消毒2.涂布时轻柔且均匀，防止划破平板3.在酒精灯外焰附近操作分离得到的菌落是否为目标菌种呢？需要进行鉴定，鉴定方法如下根据菌落形态初步判断。乳酸菌菌落呈白色或乳白色，透明度较高，质地柔软，表面光滑。革兰氏染色鉴别。高通量测序。 通过资料卡，明确分离鱼茶中的乳酸菌使用的方法。比较和分析MRS培养基和牛肉膏蛋白胨培养基成分，形成选择培养基的概念，使学生认识微生物的培养需要营养物质，帮助学生形成物质与能量观。通过学习实验技术，使学生理解实验目的的实现需要技术的支撑。讲述乳酸菌鉴定方法，帮助学生使用一定的方法鉴定。
（三）乳酸菌计数
介绍快速准确统计菌落数的方法,使用点数相机APP。在预实验中得到以下结果，见图4，这些平板都能用于计数吗，应选取怎样的平板进行计数呢？只统计一个平板的菌落数用于计算足够准确吗？图 4为了保证计数结果的准确，计数操作中需要遵循下列计数原则：1.选择30-300个菌落的平板进行计数2.每个稀释度至少取3个平板取其平均值3.利用公式即可计算出每克鱼茶样品中乳酸菌的含量每g样品中的菌落数＝(C÷V)×MC：代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数V：代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)M：代表稀释倍数误差分析：统计的菌落往往比活菌的实际数目低，因此计算结果比实际值低。 介绍计数APP，让学生形成借助现有的技术手段辅助实验完成。通过问题分析总结菌落计数的原则，并进行误差分析培养学生的科学探究能力。
（三）探究乳酸菌剂对鱼茶样品的品质特性的影响
传统的鱼茶制作利用自然发酵法，发酵时间长，质量不稳定。如果要将鱼茶工业化生产，提高品质，缩短发酵周期，你认为可以采用什么方法改进品质呢？为了探究乳酸菌菌剂对鱼茶发酵速度的影响，研究小组进行了以下实验，请小组合作完善以下实验方案，见表1。表1对照组实验组步骤一称取100g鱼和250g熟米饭 步骤二加入 加入5ml乳酸菌菌剂步骤三翻拌均匀，密封翻拌均匀，密封步骤四每隔7天检测 实验结果如何？请探究小组分享实验结果，见表1、表2。1.鱼茶发酵过程中PH值在发酵前7天,pH值快速下降,随后是一个平缓的下降趋势。 与对照组相比pH值下降速度更快,并且发酵最终的pH值更低。 表2由于高压蒸汽灭菌锅使用过程中损坏，无法采集乳酸菌数量变化，通过查找资料了解到加入乳酸菌菌剂的鱼茶中乳酸菌数量的变化，实验组与对照组相比初始乳酸菌总数多，在第7天时缓慢增加,随后保持在一定范围内。 表3得出结论：综上分析,由于实验组的最终PH值和乳酸菌数均大于对照组,因此乳酸菌菌剂剂能提高鱼茶的品质。最后评价实验，并修正实验方案。 通过完善、评价、优化实验方案深化学生对设置对照组、重复实验等科学方法的认识，同时敢于提出质疑，思考解决问题的方法，提高科学思维和科学探究能力。
创新作业1.回家制作一瓶美味的鱼茶2.你对鱼茶还有哪些想要进一步探究的问题，请设计实验进行探究。
课后实验成果分享。
八、实验效果评价
1.通过分析MRS 培养基成分，使学生明确微生物的生长需要一定的营养和适宜的条件，培养学生的物质和能量观。
2.通过虚拟实验学习，再结合操作的注意事项，学生基本能够形成无菌意识，并正确使用工具完成稀释涂布平板法分离细菌和计数，落实次位概念，培养学生科学探究能力。
3.通过鱼茶制作存在的问题情境，组织学生提出解决鱼茶品质问题的方法，并完成探究实验方案完善，阐述实验设计步骤的理由，分析实验数据，了解鱼茶发酵过程中乳酸菌数量变化和PH值变化，得出乳酸菌菌剂有助于提高鱼茶发酵品质，能够达成培养学生的社会责任和科学探究能力。
情境引入
明确方法
学习技术
开展实验
菌落计数
完善方案
得出结论
基于已有的知识，思考如何从众多微生物中分离出优良的乳酸菌并计数
确定分离计数的方法，分析MRS培养基的成分，明确选择培养基概念
NOBOOK虚拟仿真实验平台学习稀释涂布平板法
小组合作，要求正确完成涂布操作，每组涂布三个培养基
筛选适合用于计数的涂布平板，了解菌落技术的一般原则和计算公式
完善实验探究方案，评价和修正方案
分析探究实验结果，得出结论
涂布器灼烧灭菌
用移液枪取0.1ml稀释样液
接种到平板中
涂布器冷却后涂布，待菌液被吸收后将平板倒置

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