本说明书实施例公开了一种用于流行病学分析的温控显微系统及其操作方法，至少包括：倒置显微镜和精准温控载玻片；精准温控载玻片包括：载玻片基底，温度传感元件，图案化加热层，保护层，以及透明保护罩；在实验时，基于图案化加热层来灵活精准控制温度以观测样品液中微生物在不同温度下的反应，且利用透明保护罩对样品液进行保护，防止样品液被污染，避免实验时样品液中微生物扩散而感染工作人员；鉴于透明保护罩的存在，可基于倒置显微镜近距离对样品液中微生物进行观测，达到更好的观测效果。进而，不需要反复进行温度处理和样品制备，在观察过程中进行精准温度控制，实验手段灵活且加多样化，实验结果更加精确，避免反复制备样品而带来的致病菌感染风险。