有效落實(shí)“高中微生物”實(shí)驗(yàn)的探索

任曉米

摘要從實(shí)驗(yàn)材料獲取、實(shí)驗(yàn)步驟優(yōu)化、無菌環(huán)境簡(jiǎn)化等方面對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一系列探索，目的是提高高中微生物實(shí)驗(yàn)的開出率，增加學(xué)生動(dòng)手操作機(jī)會(huì)，有效落實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

關(guān)鍵詞高中生物 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 微生物實(shí)驗(yàn)

滬科版高中生命科學(xué)拓展型課程中的“培養(yǎng)基的配制”和“微生物的接種以及菌落和抗生素抑菌現(xiàn)象的觀察”是選修了生物的學(xué)生所必做的實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)要求為B、C級(jí)水平。然而實(shí)驗(yàn)材料較難購買、實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜、時(shí)間跨度大、儀器設(shè)備不全等因素制約著學(xué)校全面開展微生物實(shí)驗(yàn)，使教學(xué)效果大打折扣。為讓全體學(xué)生都有動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，筆者從實(shí)驗(yàn)材料獲取、實(shí)驗(yàn)步驟優(yōu)化、無菌環(huán)境簡(jiǎn)化等方面對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一系列探索，以保證實(shí)驗(yàn)條件落后的學(xué)校也能因地制宜地全面開展微生物實(shí)驗(yàn)，從而有效落實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1實(shí)驗(yàn)材料的獲取

為觀察不同菌落的特征并比較抗生素對(duì)不同細(xì)菌的抑菌效果，需要不同菌種和抗生素作為實(shí)驗(yàn)材料。菌種購買途徑少且價(jià)格貴，抗生素需持醫(yī)生處方購買，增加了實(shí)驗(yàn)開展難度。其實(shí)，環(huán)境中有很多細(xì)菌，且一般家庭通常有多余抗生素，完全可以就地取材。

1.1菌種采集和懸浮液制備

從環(huán)境中采集菌種的方法很簡(jiǎn)單：打開牛肉膏蛋白胨平板蓋子，手在其上方拍兩下，手上及空氣中細(xì)菌落在培養(yǎng)基表面上，蓋上蓋子于37℃培養(yǎng)2 d。根據(jù)平板上菌落的顏色、表面特征等確定為不同菌種，一般可以挑選菌落大小、顏色差異大的菌種作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)材料。

獲得菌種后，可挑取單菌落經(jīng)液體培養(yǎng)基振蕩培養(yǎng)過夜，使菌種得到擴(kuò)增并獲得抑菌實(shí)驗(yàn)所需的細(xì)菌懸浮液。然而這樣制備懸浮液需搖床設(shè)備，且通常濃度過大，做抑菌實(shí)驗(yàn)需額外稀釋。考慮到有些學(xué)校沒有搖床設(shè)備和恒溫培養(yǎng)設(shè)備，筆者嘗試將單菌落接種于10 mL無菌水中，室溫（約25℃）靜置12 h，得到細(xì)菌懸浮液涂布接種于平板上，室溫培養(yǎng)1 d。從平板上細(xì)菌分布情況可知，在無菌水中細(xì)菌得到了擴(kuò)增，且懸浮液濃度適合做抑菌實(shí)驗(yàn)，完全可以滿足“微生物的接種以及菌落和抗生素抑菌現(xiàn)象的觀察”對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的需求。

1.2預(yù)實(shí)驗(yàn)確定合適抗生素濃度

通常很低濃度的抗生素就能抑制細(xì)菌繁殖，因此本實(shí)驗(yàn)抗生素用量很少，家庭多余的一小包抗生素經(jīng)無菌水稀釋后足夠10個(gè)班完成實(shí)驗(yàn)。為讓學(xué)生觀察到大小不同的抑菌圈，教師需事先做預(yù)實(shí)驗(yàn)，比較不同濃度抗生素對(duì)特定菌種的抑菌效果，從中挑選出合理濃度用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)。建議教師實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇兩種抗生素分別對(duì)兩種細(xì)菌進(jìn)行抑菌效果比較，讓學(xué)生自己分析現(xiàn)象得出以下結(jié)論：①抗生素抑菌效果隨濃度增加而增加；②同種抗生素對(duì)不同菌種的抑菌效果不同；③同種菌種對(duì)不同抗生素的敏感程度不同。

2實(shí)驗(yàn)步驟的優(yōu)化

2.1培養(yǎng)基配制順序調(diào)整

教材培養(yǎng)基配制順序?yàn)椋悍Q量→溶解→定容→加熱煮沸→加瓊脂→加熱熔化瓊脂→定容→調(diào)pH→高壓滅菌。分兩次加熱的目的是防止加熱時(shí)間過長(zhǎng)而燒焦瓊脂。然而這樣的操作過于繁瑣且酒精燈加熱存在一定安全隱患，筆者嘗試?yán)酶邏簻缇h(huán)節(jié)來熔化瓊脂。

表1顯示了熔化瓊脂后定容和定容后加瓊脂兩種不同配制順序，在高壓滅菌前后培養(yǎng)基pH和體積的變化情況，顯然兩種順序?qū)H和體積幾乎都沒有影響，且能正常凝固。因此在教學(xué)中完全可以減少3個(gè)步驟，按以下順序操作：稱量→溶解→定容→調(diào)pH→加瓊脂→高壓滅菌，大大節(jié)省了培養(yǎng)基配制時(shí)間，從而留出時(shí)間讓學(xué)生包扎培養(yǎng)皿和涂布工具，加深對(duì)培養(yǎng)皿等實(shí)驗(yàn)器皿需事先滅菌的認(rèn)識(shí)。

2.1劃線接種法調(diào)整

教材中的接種物是菌苔，采用3個(gè)方向劃線來使接種物逐漸稀釋，考慮菌苔上細(xì)菌數(shù)量較多，因此在劃線接種時(shí)，教師需提醒學(xué)生兩次劃線問灼燒接種環(huán)。然而培養(yǎng)后通常在平板的第一、二次劃線位置能看到菌苔，卻很少在第三次劃線位置看到分散的單菌落，原因可能是學(xué)生沒有掌握接種環(huán)冷卻時(shí)間或下次劃線時(shí)接種環(huán)沒接觸到上次劃線部位。考慮到無菌水靜置擴(kuò)增的細(xì)菌懸浮液內(nèi)細(xì)菌數(shù)量比較少，筆者嘗試在兩次劃線間不灼燒接種環(huán)，即連續(xù)劃線方法。從培養(yǎng)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，連續(xù)劃線的平板上單菌落分布很明顯。因此當(dāng)菌液濃度不大時(shí)，教師完全可以讓學(xué)生在兩次劃線間不灼燒接種環(huán)，既減少了操作環(huán)節(jié)，又增加單菌落出現(xiàn)機(jī)率，使學(xué)生體驗(yàn)到成功的喜悅。

3無菌環(huán)境的簡(jiǎn)化

為避免雜菌污染，教材要求學(xué)生在超凈工作臺(tái)上完成倒平板和微生物接種操作，而高中生物實(shí)驗(yàn)室通常只有1、2臺(tái)超凈工作臺(tái)，無法滿足全體學(xué)生同時(shí)開展。為讓每個(gè)學(xué)生都能親歷實(shí)驗(yàn)過程，筆者嘗試在普通實(shí)驗(yàn)室，用體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精棉球擦拭實(shí)驗(yàn)臺(tái)面，利用酒精燈火焰周圍的無菌區(qū)代替超凈工作臺(tái)的無菌環(huán)境進(jìn)行倒平板和接種。文中所用的平板和接種過程都是在這樣的環(huán)境中操作完成，從培養(yǎng)結(jié)果來看，平板上除了接種細(xì)菌外沒有其他雜菌生長(zhǎng)，說明酒精燈火焰周圍無菌區(qū)完全能滿足微生物實(shí)驗(yàn)的無菌操作需求。

4探索結(jié)果的意義

本次對(duì)高中微生物實(shí)驗(yàn)探索的意義主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

①利用酒精火焰無菌區(qū)替代超凈工作臺(tái)、利用無菌水靜置擴(kuò)增和室溫培養(yǎng)等，突破儀器設(shè)備的制約，提高高中微生物實(shí)驗(yàn)的開出率，增加學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。

②實(shí)驗(yàn)步驟的調(diào)整可以優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)，如簡(jiǎn)化培養(yǎng)基配制，勻出時(shí)間讓包扎需滅菌的器皿，加深微生物實(shí)驗(yàn)器皿需事先滅菌的認(rèn)識(shí)；兩次劃線問不灼燒接種環(huán)提高出現(xiàn)單菌落的機(jī)率，為觀察比較不同細(xì)菌菌落形態(tài)的教學(xué)環(huán)節(jié)提供實(shí)物材料。

③通過就地取材、簡(jiǎn)便易行方法獲得菌種、抗生素等，使學(xué)生對(duì)身邊微生物及相關(guān)事物產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)節(jié)省教學(xué)支出。