微生物學學科相關課程實驗的教學改革初探

王 淼 許玉彬 王俊芳

河南大學 河南開封 475001

微生物學學科是生命科學領域涉及面廣，應用性強的一門學科，除了在生物學中占有重要位置之外，還與醫學、農學、環境科學以及化學等學科密切相關。目前，在綜合性院校中，微生物學相關課程主要包括微生物學、微生物生理學、微生物遺傳學和生物工藝學等。傳統的微生物學學科課程都有各自的實驗環節，且教學過程注重教師在實驗課中的主導作用，但忽視了學生主觀能動性的發揮，強調教師在實驗課中基本知識的傳授而忽視了學生能力的培養。更為嚴重的是，各門實驗課程內容各自為政，缺乏有機聯系，即使同一實驗課程，由于受到實驗時間的限制，也往往只能開設一些以增強感性認識為主的驗證性實驗，缺乏系統性實驗或者設計性實驗，導致盡管學生做了很多實驗，但對如何設計實驗、準備實驗、分析實驗等了解甚微，不僅脫離了生產實際，而且不利于應用技術的掌握和實驗技能的訓練，更談不上創新能力的培養。因此，通過整合各門實驗課程的教學內容，打亂原有的實驗課程設置，開設涵蓋各門實驗課程的綜合性實驗和設計性實驗，增強實驗的系統性，同時運用科研手段，將科研思想、方法和技術引入實驗，變學生被動學習為主動探索，對于加強學生動手能力和分析問題、解決問題的能力的培養具有重要意義。

1 整合各個相關學科實驗內容，建立循序漸進的實驗體系

通過深入研究微生物學科各門實驗課程的基本內容和要求，在兼顧基本實驗操作和經典實驗內容的情況下，設計出以綜合性實驗和設計性實驗為主、循序漸進的微生物學實驗課程體系，即首先集中開展基本實驗技能講授和訓練，然后開展綜合性和設計性實驗，最后由學生設計課題和實驗細節，開展科學研究和科研能力訓練。

1.1 基本實驗技能的集中講解和訓練

整合微生物學學科相關課程實驗的內容，將課程中的基礎性實驗技術綜合在一起，集中講授、演示。這些項目包括：所用器皿的洗滌、包扎和滅菌，無菌操作，顯微觀察及制片，培養基的配置，微生物生長的測定，發酵罐的使用，菌種保藏等。在原來的實驗設置中，這些基本技能被作為驗證性實驗來開展，相互之間或與其他實驗項目間連貫性不強，也較為簡單，但卻是進行許多后續實驗項目，包括綜合性、設計性實驗的基礎，是進行科研實踐的基礎。我們將這些內容集中在一起，作為一個基本實驗操作專題來進行演示和講解，并據此開展基本實驗技能大賽，鼓勵和督促學生將這些基礎技能掌握扎實。

1.2 整合實驗課程核心內容，設置系統性或設計性實驗

打破課程內容設置局限，將原有分散于各門實驗課程中的驗證性實驗整合為系統實驗和設計性實驗，在保持核心實驗內容不變的前提下，將實驗技術連貫起來，環環相扣，組成一個有機的整體，使學生能夠在掌握基本實驗技能的基礎上，獨立自主設計實驗環節，獨立分析、操作，有利于學生學習素質、科研素養的提高。

例如，以微生物學實驗課程為核心，我們設置了以“柯赫法則的驗證”為題目的設計性實驗。該實驗以柯赫法則為主線，將許多實驗技能貫穿起來，首先學生需要“配制培養基”，然后到田間取樣，“分離純化”出可能的病原微生物，將病原微生物“擴大培養，再次接種健康寄主，待確定病原微生物后，再通過“微生物的顯微觀察”以及“微生物的鑒別染色”對微生物進行初步鑒定，最終通過“v.p”等實驗對該菌株進行生理學研究。

在生物工藝學系列實驗中，我們以“丙酮酸發酵”為主線，首先進行“菌株的誘變，通過“平板快速篩選”得到高產丙酮酸的菌株，對菌株進行多次“分離純化”和“菌種保藏”。然后“配制丙酮酸培養基”進行“搖瓶發酵”，其間通過“比濁法”繪制出發菌株的“生長曲線”，然后進行“發酵罐發酵”，最后再進行“丙酮酸的提取”。

1.3 結合大學生創業大賽，開展自選課題式實驗和科研能力訓練

全國大學生創業計劃大賽，簡稱“挑戰杯”，是一項全國大學生課外學術科技作品競賽，微生物學學科相關課程以及實驗的授課對象為二年級、三年級學生，是參加挑戰杯的學生主體，對開展課題式實驗具有很高的積極性。我們結合微生物及生物工程教研組目前的科研課題，給出一些備選方向，作為自選課題式實驗供學生選擇。在課題式實驗中，以學生為主體，教師給出研究性實驗的框架和最終目標，學生在教師的指導下，結合已經掌握的實驗技能，同時查閱大量文獻，擬定具體實驗方案，并獨立完成實驗。這種課題式的實驗方法不僅使學生能盡快熟悉生物技術資料，對科研的艱巨性有所了解，同時充分發揮了學生的積極性和主動性，提高了學生的動手能力和分析問題、解決問題的能力，培養了學生的創新能力和科研能力。

1.4 開放實驗室，鼓勵學生利用課余時間參與科學研究

在微生物相關課程實驗體系開展的過程中，我們發現一些學生對該領域興趣濃厚，動手能力強，有很好的科研素養，通過與相關研究生導師溝通，我們對部分有意愿的學生開放實驗室，鼓勵其深入參與科學研究，提高科研素養。

2 教學方法和考核方法的相應調整

微生物相關學科實驗課程整合以后，原有的教學方法和考核方法也隨之做出調整。

2.1 實驗課教學方法及教學模式的調整

實驗課程教學的改進主要是改變學生在實驗課堂上的被動局面，通過教師指導下的“課題式”實驗，激發學生的學習興趣，使學生由被動學習變為主動探索，同時提高學生把握學科發展動態和解決實際問題的能力。但“課題式”實驗不等同于放任不管，在實驗過程中，教師要對學生進行全程指導，隨時發現并糾正學生在實驗過程中出現的問題，對操作能力較差的學生給予積極鼓勵，利用啟發式教學，充分調動學生的學習積極性。

在改革教學方法的同時改變固定的教學模式，根據實驗進展情況隨時調整課時，如微生物培養需要24～48小時，所以全天開放實驗室，保證學生能夠及時完成實驗。

2.2 考核方法的調整

為了更好地促進對學生的培養，我們對微生物相關課程的考核標準進行規范，建立以能力考核為核心的實驗考核方法。

第一階段實驗課考核側重考察基本實驗技能的掌握。實驗成績的評定由平時成績和實驗操作兩部分組成，各占50%。系統性實驗、設計性實驗以及后續自選課題式實驗的考核包括平時成績，占50%(其中考勤占10%，實驗表現占30%，實驗報告占10%)；實驗理論筆試成績，占20%；實驗操作考核主要包括基本實驗技能測試及綜合設計性實驗完成情況，占30%。第一階段實驗考核達標才能進入系統性實驗的開展，同樣，設計性和系統性實驗達標才允許開展課題式研究。每一階段的考核都要求平時成績合格才能參加操作考試和筆試。

這樣層層遞進的考核體系，有利于學生重視實驗課的學習，有助于培養學生規范操作、數據處理、分析現象、解決問題等能力，而且還有利于教師充分得到教學效果的反饋信息，進一步提高教學水平。

以上是我們根據多年從事微生物學教學和科研的經驗，整合現有微生物學科課程實驗內容，建立以綜合性實驗和設計性實驗為主的循序漸進的實驗體系的初步探索。該體系通過多年實踐表明，有效地提高了學生的整體實驗水平，有利于激發學生的實驗熱情，培養學生基本的科研思路和科研素養。學生在近年大學生“挑戰杯”競賽中取得了兩次三等獎的好成績，相關專業學生在畢業論文教學實踐中的動手能力和實驗設計能力也得到了相關教師的肯定。構建微生物學學科相關實驗體系是一個探索性的嘗試，是一個涉及教學方法、教學內容、考核體系、教學觀念轉變、教學環境優化等多方面的系統性工程，我們將堅持探索，不斷總結經驗，完善實驗教學體系，促進學生科研素質的提高。

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