科學實驗與儀器密不可分，雖然人的眼睛有 5.76 億像 素，但是我們依然不能看到足夠細或是運動得足夠快的物體。以往生物學只粗略地分為動物學和植物學，自 17 世紀 60年代顯微鏡雛形出現后，才有了微生物這一學科。實際上， 縱觀歷史的每一次改革和進步，都與新儀器的發明有關。我校領導非常重視實驗，在 2005 年新建了實驗樓，購入大量先進儀器支持教師的實驗教學工作，使我校成功建設了生物潔凈室、分子生物實驗室和顯微數碼互動實驗室。
微生物實驗課的目的是：訓練學生掌握微生物學最基本的操作技能;了解微生物學的基本知識;加深理解課堂講授的某些微生物學理論。同時，通過實驗，讓學生了解和使用實驗儀器設備，培養學生觀察、思考、分析問題和解決問題的能力，培養學生實事求是、嚴肅認真的科學態度以及勤儉節約、愛護公物的良好作風。
一、我校的微生物實驗硬件設備
我校微生物實驗室設備基本齊全，建有生物潔凈室、 分子生物實驗室和顯微數碼互動實驗室，能夠滿足高中微生物實驗操作的需要。生物潔凈室建于 2009 年，設有一個緩沖間、一個培養間、一個傳遞窗和一個操作間。操作間擁有 一臺 ESCO 生物安全柜，五臺超凈工作臺。無菌操作與分子實驗密不可分，因此生物潔凈室與分子生物實驗室相鄰，便于實驗操作和科學管理。其中大中型儀器包括智能人工氣候箱、二氧化碳培養箱、立式壓力蒸汽滅菌器、電熱恒溫鼓風干燥箱、隔水式恒溫培養箱、恒溫振蕩培養箱等。小型儀器設備包括移液槍、電子天平、振蕩器、水浴鍋、電爐、電磁爐、微波爐等。當然還包括多種耗材，如槍頭、接種環、 涂布器、三角燒瓶、試管、培養皿、培養基等。
二、循序漸進的實驗課程設計
對高中生物必修 3“穩態與環境”以及選修 1“生物技 術實踐”中有關的微生物實驗進行改進，依據由淺入深的原理，循序漸進地給學生設計了一系列微生物實驗。微生物學實驗準備工作復雜繁多，所耗時間長。因此，針對高中學生微生物實驗課，我們成立了生物實驗小組，利用學校每周三的校本課程(每次課程為 2 個學時)進行實驗探究。
教師利用課件以及通過實驗室實地參觀，讓學生初步了解感受微生物學實驗常用儀器設備、無菌操作技術。微生物學實驗所用的玻璃器皿、培養基等，要進行消毒滅菌。微生物學實驗要掌握無菌操作技術，實驗過程中“寫標簽”也是一個非常重要的步驟。這一部分知識課堂上教師已經講授 了，所以我們利用一個課時重溫微生物學實驗方面的常識， 再帶領學生進入微生物實驗室進行參觀了解，利用感性的認識加深對微生物學知識的理解。
1. 實驗室環境和人體表面微生物的檢查
微生物學實驗是一門嚴謹的學問。因為微生物是肉眼 看不見的，所以學生常不知道外界環境和所有與外界接觸的 身體各部位均有微生物的存在。實際上它們廣泛分布于室內 外的空氣、水和土壤中，桌、椅的表面，衣服以及身體的皮膚、 黏膜(如鼻腔、口腔、喉嚨等的黏膜)等處，因此，微生物 可以說是無縫不鉆，無孔不入的。對于中學生來說，我們的 實驗目的是要學生建立起“微生物無所不在”這一概念，和學生強調，微生物實驗與別的實驗的一個關鍵區別在于“無 菌操作”概念。因此，我們把“實驗室環境和人體表面微生 物的檢查”這一實驗擺在首位。
實驗過程是這樣的，采用下列方法用營養瓊脂培養 基接種不同環境中的微生物：
(1)空氣，打開無菌平 板，分別讓其在普通實驗室空氣中和潔凈室空氣中暴露 30 ～ 60mins。
(2)桌面，用一根無菌棉簽，先在無菌平板 的一個區域潤濕，然后用其擦抹桌面，再用此棉簽在平板的 另一區域內來回劃線。
(3)頭發，在揭開皿蓋的無菌平板 的上方，用手將頭發用力搖動數次，使細菌降落到平板表面， 然后蓋上皿蓋。(4)手指，用未洗的手在無菌平板一側的 表面，輕輕地來回劃線;用清潔劑洗手后，在另一側表面輕 輕地來回劃線。(5)口腔，打開無菌平板的皿蓋，用嘴對 準平板培養基表面，咳嗽或打噴嚏，再蓋上皿蓋。接著，將所有標好標簽的檢測平板倒置于培養箱中，在 37℃溫度下 培養 1 ～ 2 天，然后觀察并比較不同來源的微生物生長的數 量和菌落形態。
其操作步驟中，“寫標簽”這一步需要和學生反復強調。任何一個實驗，在動手操作前均需先在器皿上用記號筆做上記號，培養皿的記號一般寫在皿底上。如果寫在皿蓋上，同時觀察兩個以上培養皿的結果，打開皿蓋時， 容易混淆。用記號筆寫上班級、姓名、日期，本次實驗還要寫上樣品來源(如實驗室空氣或無菌室空氣或頭發等)，字盡量小些，寫在皿底的一邊，不要寫在中間，以免影響觀察結果。
此實驗使用的設備主要是立式壓力蒸汽滅菌器和智能人工氣候箱。
這次實驗，學生體會到無菌技術和環境衛生的必要性， 進而知道了要防止外界微生物對培養物的污染。這是整個 微生物學實驗課程和學生以后進行微生物學實驗時均需注 意的。
2. 水中細菌的實驗室培養和平板菌落計數法
微生物的實驗室培養，其目的是掌握倒平板的方法和幾種分離純化微生物的基本操作技術。同時，水中細菌的實驗室培養，學習了水樣的采取方法和平板菌落技術的方法。
倒平板技術：雙手滅菌后，在超凈工作臺下或酒精燈周圍，右手持盛營養瓊脂培養基的三角燒瓶，左手拿平皿， 在酒精燈旁打開三角瓶瓶塞并灼燒瓶口和瓶塞，瓶塞灼燒后倒置于酒精燈旁，然后左手將培養皿蓋在火焰附近打開一條縫，迅速倒入培養基約 15mL，加蓋后輕輕搖動培養皿，使培養皿均勻分布。鑒于學生第一次操作，一只手打開培養皿比較難操作，我們建議學生把培養皿放在火焰附近的桌面 上，并打開培養皿，再注入培養基，搖勻后冷卻就可以制成平板。
安全起見，我們使用自來水和學校純凈水機的水作為實驗對象。實驗過程如下：
(1)水樣的采取，開放水龍頭 使水流 5 分鐘后，以滅菌三角燒瓶接取水樣，并做好標簽。
(2)平板涂布法，用移液槍吸取 1mL 水樣，注入滅菌培養皿中，用無菌玻璃涂布棒在培養基表面輕輕地涂布均勻，一 個樣品做三個平行。
(3)培養，將全部接種平板，倒置培 養于 28℃培養箱中培養。
(4)細菌平板計數法，平板培養 7 天后，觀察并計算平板的菌落數，3 個平板的平均菌落數 即為 1mL 水樣的細菌總數。
(5)細菌平板劃線分離法，在超凈工作臺下，近火焰處，左手拿皿底，右手拿接種環，挑取上述水樣培養單個菌落在平板上劃線，然后進行培養觀察 劃線結果。劃線的方法很多，但無論用哪種方法劃線，其目 的都是通過劃線將樣品在平板上稀釋，使之形成單個菌落。
倒平板和平板劃線分離是微生物實驗最基本的操作技 術，菌落的分離純化往往需要進行 3 次以上才能分離出單菌落。因此，做微生物實驗研究，往往需要大量的平板，成百上千次的分離純化。量大工作量就大，準備工作要花去很長時間，為了節省倒平板時間和劃線時間，我們自創了多層滅 菌培養皿倒平板技術和牙簽分離純化技術，節省了大量的實驗時間，也防止了潔凈室因為長期燒酒精燈而缺氧。
實驗在潔凈室超凈工作臺操作，目的是讓學生掌握移液槍、玻璃涂布棒、接種環的使用方法。
3. 酵母菌的形態觀察及血球計數板計數法
實驗前幾個小時，使用 5% 滅菌葡萄糖水，再加入 0.5g 食用酵母粉，酵母菌懸液制備完成，接著可以鏡檢觀察和計 數。將清潔干燥的血球計數板蓋上蓋玻片，再用無菌的細口 滴管將菌懸液由蓋玻片邊緣滴一小滴(不宜過多)，讓菌懸 液沿縫隙靠毛細滲透作用自行進入計數室，一般計數室均能充滿菌液。注意不可有氣泡產生。 利用 5 分鐘觀察酵母菌顯微鏡下形態，然后開始顯微鏡計數。在計數前若發現菌液太濃或太稀，需重新調節稀釋度后再計數。一般樣品稀釋度要求每小格內 5 ～ 10 個菌體為宜。每個計數室選 5 個中格(可選 4 個角和中央的中格)中的菌體計數。位于格線上的菌體一般只數上方和右邊線 上。如遇酵母出芽，芽體大小達到母細胞的一半時，即作兩個菌體計數。計數一個樣品要從兩個計數室中計得的值來計算樣品的含菌量。
這個實驗我們是在顯微數碼互動實驗室進行的，實驗室配備了 30 臺數碼光學顯微鏡，觀察起來更快捷方便，學生也可以通過電腦屏幕進行細菌計數。
4. 選取課題探究
經過以上一系列實驗，我們會讓學生分成幾個興趣小組，參考選修 1“生物技術實踐”的微生物相關實驗或自行設計微生物實驗，進一步在實驗室進行微生物實驗活動。例如：選修 1 實驗五“土壤中分解尿素的細菌的分離與計數”、 實驗 6“分解纖維素的微生物的分離”以及觀察和培養酸奶中的乳酸菌等實驗。
三、結束語
利用我校的功能實驗室和儀器設備，我們給高中學生普及了一系列的基本微生物實驗操作技術。根據“建立無菌概念-分離純化技術-菌落計數法和鏡檢計數法-自設課題研究”的思路，學生進入生物潔凈室、分子生物實驗室和顯微數碼互動實驗室，使用過超凈工作臺、恒溫培養箱、震 蕩培養箱、滅菌器、數碼顯微鏡等各種儀器。對實驗和儀器的關系有了更深層次的認知，普及了科學實驗的方法，提高了學生的科學探索精神。
