微生物与发酵工程
【教学设计】
教学目标
1．知识方面
（1）识记细菌的结构和繁殖的知识；
（2）识记放线菌、病毒的结构和繁殖。
2．态度观念方面
通过微生物实验的设计和观察，使学生树立结构与功能相统一的生物学的基本观点。
3．能力方面
（1）能认识书中图5-1、5-5、5-6所列举的结构，培养学生的识图能力；（2）通过列表比较分析原核微生物和真核微生物的区别和联系，培养学生的分析、归纳能力；（3）通过实验的设计和观察，培养学生的探索精神和实践能力；（4）培养学生的资料查询能力和调查能力。
重点、难点分析
细菌的结构和繁殖，既是本节的重点，也是难点。
设计思路
课前组织学生进行实验调查，查阅资料，进行相关的实验设计，培养学生的观察、分析和运用资料进行汇总的能力。课堂教学中应用学生的实验结果，运用多媒体手段进行展示。课后培养学生运用所学知识分析微生物与环境的关系。在课程训练中充分发挥学生的自主学习能力。
课前准备
将学生分成若干小组（每组3～4人），以问题的形式引出实验课题，确定每组的实验内容。
问题1：微生物是无处不在的，你如何通过实验证明这一点？
问题2：微生物个体很小，你如何观察到微生物？
问题3：微生物与环境、人类有何关系？
根据以上问题，实验小组的同学进行讨论，确定实验课题。通过实验，调查等手段去完成课题，在学习研究的过程中增加了对微生物的认识水平；而且课题具有多样性，如：课题一：采集不同环境（如土壤、空气、水体）中的样本进行检测，确定微生物存在的广泛性。
课题二：利用所学的生物知识，取样、制片、染色，观察微生物的形态。
课题三：根据社会热点问题，利用电视、广播、报刊、网络信息，查阅艾滋病、炭疽热、疯牛病、流感等的相关资料。
确定课题后，教师讲解关于微生物实验的实例。如水污染的测定。
测定目标：水样中的细菌总数。
水样采集地点：津河（或其他河流）的上游、中游和下游。
实验设备：（1）采集容器：无菌玻璃或塑料容器，（2）量筒：100mL量筒，（3）吸管：10mL无菌吸管，（4）吸力锥形瓶，（5）无菌培养皿，（6）镊子。
试剂：质量分数为95％的酒精，琼脂培养基（蛋白胨20.0g，明胶20.0g，甘油10．0g，琼脂15.0g，蒸馏水1L）
注意事项：
（1）应用已清洁灭菌的器具。
（2）所采样本具有代表性，且检验前不能受到污染。
（3）水样在运输过程中，应保持在低温状态。
（4）水样采集到检验时间不能超过24h。
教师通过本实例的讲解，使学生初步学会微生物实验的基本操作方法和无菌操作的基本原则。
教学过程
一、以图表和学生的实验结果引入本课，启发学生思维表1农田上层15cm处微生物的数量和生物量微生物每克土壤中的数量生物量细菌9.8×107160放线菌2.0×106160
真菌1.2×105200藻菌2.5×10432原生动物3.0×10438
表2细菌总数和细菌形态在津河的分布上游中游下游数量多，形态较少数量较多，形态较多数量较多，形态多表3菌落数和空气清洁度的关系
空气清洁程度菌落数最清洁的空气1～2
清洁的空气30以下普通的空气31～150轻度污染的空气300以下严重污染的空气301以上通过以上资料和实验结果，进行设问，引导学生总结资料，发现微生物在土壤、水体和空气中均有存在，实际上微生物是无处不在的。
由表2可以发现细菌总数和细菌形态在不同地区有所不同，这与河水的清洁程度有关。
二、运用教材中电化教学手段，创造教学情境叙述学生实验，描述不同微生物的形态，提出问题：为什么观察到的微小生物个体有的有核，有的没核？引出原核与真核微生物的区别，引导学生进行比较观察。
生物个体很小，为了便于学生加深印象，加强感性认识，应用多媒体图片展示多种微生物的形态。
1．细菌
运用教材中图5-1讲解细菌的结构。细菌属原核生物，其基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质和核区。
运用材料引导学生分析细胞壁的功能。（保护和维持细胞形状）。
（材料一）将杆菌接入浓度为0.2mol／L的蔗糖等渗溶液和盛有玻璃珠的三角烧瓶中，加以摇动，可使细胞壁破裂，细胞内容物流出。
材料二：将细菌用溶菌酶处理，除去细胞壁，并接入低渗溶液，无细胞壁的细胞膜就会破裂。这是因吸水过多而胀破的。
细菌核区的环状DNA控制着细菌的主要遗传性状，质粒上的基因与细菌的杭药性、固氮、抗生素生成有关。
介绍学生查阅的有关炭疽热的知识，讲解细菌的特殊结构：一般说，芽孢不起繁殖作用，只起度过不良环境的作用，芽孢对热、紫外线和许多有毒化学物质有很强的抗性。鞭毛与运动有关，不少细菌在细胞壁外具有荚膜，对细菌具一定的保护作用。
观察学生制作的菌落形态，结合表3进行分析。由于微生物个体很小，很难进行直接观察，而微生物群体——菌落具有大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等特征。如教材图5-3所示。
2．放线菌
通过多媒体手段，展示放线菌的形态。放线菌在自然界分布很广，在土壤、堆肥和湖底、河底的淤泥等处，尤其在土壤中种类和数量很多。其结构主要由菌丝组成，包括营养菌丝（基内菌丝）和气生菌丝。放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性抱子形式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或孢囊孢子在适宜环境里发芽形成新的菌丝体。放线菌与许多抗生素的产生有关。
3.病毒
展示多种病毒图片，提出问题，分析病毒的结构特点。病毒的结构包括核酸、衣壳（合称核衣壳），衣壳的基本单位是衣壳粒，通常由1～6个多肽组成。某些病毒还包括囊膜，由蛋白质、多糖和脂类构成。有的病毒囊膜表面具有突起物，称刺突。衣壳具有保护病毒核酸，决定病原特异性等功能。病毒所具有的遗传物质或是DNA，或是RNA。
利用多媒体电化教学手段展示病毒增殖的过程，即吸附、注入、复制合成、组装、释放的过程。
阅读相关资料，了解艾滋病、流感、肝炎、烟草花叶病毒等产生的因素。
三、运用相关知识，进行实验设计，提高学生能力指导学生应用微生物知识，测定公共场所中细菌总数，反馈教学效果。通过该实验，可以观察学生在实验设计、数据统计、菌落观察、实验分析等方面的能力。
公共场所空气中细菌总数检验方法
1．检验方法
自然沉降法是指直径9cm的营养琼脂平板在采样点暴露15min，经37℃、8h培养后计数生长的细菌菌落数的采样测定方法。
2．仪器和设备
高压蒸汽灭菌器、干热灭菌器、恒温培养箱、冰箱、平皿（直径9cm）。制备培养基用一般设备：量筒、三角烧瓶、pH计或精密pH试纸等。
3．培养基
（1）成分：蛋白胨10g、牛肉浸膏10g、氯化钠3g。琼脂15～20g，蒸馏水1000mL。
（2）制法：将上述各成分混合，加热溶解，校正pH至7.4，过滤分装，121℃、20min高压灭菌。用自然沉降法测定时，倾注约15mL于灭菌平皿内，制成营养琼脂平板。撞击法参照采样器使用说明制备营养琼脂平板。
4．操作步骤
（1）设置采样点时，应根据现场的大小，选择有代表性的位置作为空气细菌检测的采样点。通常设置5个采样点，即室内墙角对角线交点为1个采样点，该交点与四墙角连线的中点为另外4个采样点。采样高度为1.2～1.5cm。采样点应远离墙壁1m以上，并避开空调、门窗等空气流通处。
（2）将营养琼脂平板置于采样点处，打开皿盖，暴露5min，盖上皿盖，翻转平板置36℃恒温箱中，培养48h。
（3）计数每块平板上生长的菌落数，求出全部采样点的平均菌落数。