有效落实“高中微生物”实验的探索

任晓米

摘要从实验材料获取、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，目的是提高高中微生物实验的开出率，增加学生动手操作机会，有效落实实验教学。

关键词高中生物 实验教学 微生物实验

沪科版高中生命科学拓展型课程中的“培养基的配制”和“微生物的接种以及菌落和抗生素抑菌现象的观察”是选修了生物的学生所必做的实验，学习要求为B、C级水平。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实验，使教学效果大打折扣。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，以保证实验条件落后的学校也能因地制宜地全面开展微生物实验，从而有效落实实验教学。

1实验材料的获取

为观察不同菌落的特征并比较抗生素对不同细菌的抑菌效果，需要不同菌种和抗生素作为实验材料。菌种购买途径少且价格贵，抗生素需持医生处方购买，增加了实验开展难度。其实，环境中有很多细菌，且一般家庭通常有多余抗生素，完全可以就地取材。

1.1菌种采集和悬浮液制备

从环境中采集菌种的方法很简单：打开牛肉膏蛋白胨平板盖子，手在其上方拍两下，手上及空气中细菌落在培养基表面上，盖上盖子于37℃培养2 d。根据平板上菌落的颜色、表面特征等确定为不同菌种，一般可以挑选菌落大小、颜色差异大的菌种作为学生实验材料。

获得菌种后，可挑取单菌落经液体培养基振荡培养过夜，使菌种得到扩增并获得抑菌实验所需的细菌悬浮液。然而这样制备悬浮液需摇床设备，且通常浓度过大，做抑菌实验需额外稀释。考虑到有些学校没有摇床设备和恒温培养设备，笔者尝试将单菌落接种于10 mL无菌水中，室温（约25℃）静置12 h，得到细菌悬浮液涂布接种于平板上，室温培养1 d。从平板上细菌分布情况可知，在无菌水中细菌得到了扩增，且悬浮液浓度适合做抑菌实验，完全可以满足“微生物的接种以及菌落和抗生素抑菌现象的观察”对实验材料的需求。

1.2预实验确定合适抗生素浓度

通常很低浓度的抗生素就能抑制细菌繁殖，因此本实验抗生素用量很少，家庭多余的一小包抗生素经无菌水稀释后足够10个班完成实验。为让学生观察到大小不同的抑菌圈，教师需事先做预实验，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。建议教师实验时选择两种抗生素分别对两种细菌进行抑菌效果比较，让学生自己分析现象得出以下结论：①抗生素抑菌效果随浓度增加而增加；②同种抗生素对不同菌种的抑菌效果不同；③同种菌种对不同抗生素的敏感程度不同。

2实验步骤的优化

2.1培养基配制顺序调整

教材培养基配制顺序为：称量→溶解→定容→加热煮沸→加琼脂→加热熔化琼脂→定容→调pH→高压灭菌。分两次加热的目的是防止加热时间过长而烧焦琼脂。然而这样的操作过于繁琐且酒精灯加热存在一定安全隐患，笔者尝试利用高压灭菌环节来熔化琼脂。

表1显示了熔化琼脂后定容和定容后加琼脂两种不同配制顺序，在高压灭菌前后培养基pH和体积的变化情況，显然两种顺序对pH和体积几乎都没有影响，且能正常凝固。因此在教学中完全可以减少3个步骤，按以下顺序操作：称量→溶解→定容→调pH→加琼脂→高压灭菌，大大节省了培养基配制时间，从而留出时间让学生包扎培养皿和涂布工具，加深对培养皿等实验器皿需事先灭菌的认识。

2.1划线接种法调整

教材中的接种物是菌苔，采用3个方向划线来使接种物逐渐稀释，考虑菌苔上细菌数量较多，因此在划线接种时，教师需提醒学生两次划线问灼烧接种环。然而培养后通常在平板的第一、二次划线位置能看到菌苔，却很少在第三次划线位置看到分散的单菌落，原因可能是学生没有掌握接种环冷却时间或下次划线时接种环没接触到上次划线部位。考虑到无菌水静置扩增的细菌悬浮液内细菌数量比较少，笔者尝试在两次划线间不灼烧接种环，即连续划线方法。从培养结果可以发现，连续划线的平板上单菌落分布很明显。因此当菌液浓度不大时，教师完全可以让学生在两次划线间不灼烧接种环，既减少了操作环节，又增加单菌落出现机率，使学生体验到成功的喜悦。

3无菌环境的简化

为避免杂菌污染，教材要求学生在超净工作台上完成倒平板和微生物接种操作，而高中生物实验室通常只有1、2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倒平板和接种。文中所用的平板和接种过程都是在这样的环境中操作完成，从培养结果来看，平板上除了接种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。

4探索结果的意义

本次对高中微生物实验探索的意义主要体现在以下三个方面：

①利用酒精火焰无菌区替代超净工作台、利用无菌水静置扩增和室温培养等，突破仪器设备的制约，提高高中微生物实验的开出率，增加学生动手操作的机会。

②实验步骤的调整可以优化教学环节，如简化培养基配制，匀出时间让包扎需灭菌的器皿，加深微生物实验器皿需事先灭菌的认识；两次划线问不灼烧接种环提高出现单菌落的机率，为观察比较不同细菌菌落形态的教学环节提供实物材料。

③通过就地取材、简便易行方法获得菌种、抗生素等，使学生对身边微生物及相关事物产生新的认识，从而激发学习兴趣，同时节省教学支出。