淺談如何提高微生物學(xué)實驗的教學(xué)效果

柳忠玉+吳華偉+楊華林+孫文秀

【摘 要】微生物學(xué)是生命科學(xué)的重要分支學(xué)科，微生物學(xué)實驗課是微生物學(xué)的重要組成部分。為推進(jìn)高校微生物學(xué)實驗教學(xué)的發(fā)展，對高校微生物學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題進(jìn)行了分析，探討了開放式微生物實驗教學(xué)模式、研究型微生物學(xué)實驗教學(xué)等在實驗教學(xué)改革中的應(yīng)用。旨在為進(jìn)一步提高該課程的教學(xué)質(zhì)量提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】微生物學(xué)實驗；教學(xué)效果；教學(xué)改革

長江大學(xué)生物工程專業(yè)獲批國家“卓越工程師”培養(yǎng)人才計劃，因此有必要積極探索卓越工程師實踐教學(xué)模式，培養(yǎng)具有扎實生物工程專業(yè)基礎(chǔ)，較強(qiáng)生物工程開發(fā)實踐能力的優(yōu)秀人才。微生物學(xué)是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要基礎(chǔ)，是我校生物工程專業(yè)的必修課，同時也是我校生物技術(shù)制藥、食品安全以及園林園藝等相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課。微生物學(xué)實驗課是微生物學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。但是，我校的微生物學(xué)實驗課的教學(xué)同其他高校一樣，存在諸多不足：實驗課程設(shè)計往往屬于重復(fù)驗證；實驗教學(xué)、生產(chǎn)實習(xí)、產(chǎn)學(xué)研等各自發(fā)展，互不協(xié)作等等。因此，實驗教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)如何有效結(jié)合是亟待解決的問題。本文擬從以下幾個方面對微生物學(xué)實驗課的教學(xué)進(jìn)行分析探討，旨在調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識，提高微生物學(xué)實驗課的教學(xué)效果。

1 傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗教學(xué)的局限

傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗教學(xué)往往忽略學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在微生物學(xué)理論課程的教學(xué)過程中，為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，教師往往會“講歷史故事”。包括生動的講解微生物發(fā)展史上重要科學(xué)家的有趣故事或者經(jīng)典的實驗，例如科赫、巴斯德、萊德伯格等科學(xué)家的故事，經(jīng)典“影印培養(yǎng)實驗”等。但是在微生物學(xué)實驗教學(xué)的課堂上，教師往往直接向?qū)W生介紹實驗原理、實驗材料、實驗步驟，然后學(xué)生按部就班去做實驗。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法，只是對微生物學(xué)理論課中所涉及知識的驗證，大大降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣[1]。

傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗教學(xué)缺少對學(xué)生創(chuàng)新思維、實踐應(yīng)用能力的綜合培養(yǎng) 。傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗教學(xué)為了在計劃時間內(nèi)順利完成實驗課，提高學(xué)生實驗操作的成功率，往往實驗設(shè)計是“程序化”的，實驗取材、試劑配置、實驗準(zhǔn)備工作等都由實驗員代勞，并且實驗結(jié)果是單一的[2]。因此傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗教學(xué)壓縮了學(xué)生動手的時間，抑制了學(xué)生自由發(fā)揮的空間，學(xué)生通常是固定和定向思維，根本就談不上分析和解決實際問題了[3]。

傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗教學(xué)的專業(yè)特色不明顯。我學(xué)院微生物實驗室除面向生物工程專業(yè)的學(xué)生外，還承擔(dān)了生物技術(shù)制藥專業(yè)、食品安全專業(yè)以及園林園藝專業(yè)的微生物實驗課程。但是存在不同專業(yè)開設(shè)完全相同的綜合實驗的情況。因此，我們在體現(xiàn)專業(yè)特色與綜合實踐能力培養(yǎng)方面做得不夠，還需進(jìn)一步改革和完善。

2 提高微生物學(xué)實驗教學(xué)的措施

2.1 應(yīng)用開放式微生物學(xué)實驗教學(xué)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

開放式微生物實驗教學(xué)模式中，學(xué)生可以自己提出假設(shè)，自主設(shè)計并完成實驗內(nèi)容。在興趣驅(qū)動下，學(xué)生更愿意花遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常實驗課的時間去查資料、做調(diào)研、自行設(shè)計實驗等[4]。例如當(dāng)我們課程學(xué)習(xí)到病毒章節(jié)時，教師通過 “講現(xiàn)代故事”的方法提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，包括埃博拉病毒、中東呼吸綜合征（MERS）、寨卡病毒等等，還有食品安全相關(guān)的“細(xì)菌門”、“質(zhì)量門”、“酸敗門”等事件。部分學(xué)生對病毒和致病菌的PCR檢測技術(shù)很感興趣，并且提出了設(shè)計新型PCR儀的想法。比如開展“土壤中微生物的分離”實驗時，學(xué)生可以結(jié)合自己的專業(yè) 和興趣，設(shè)計多種實驗方案。單單就取材地點，同學(xué)們就設(shè)計很多種方案，包括農(nóng)田土壤、校園山坡土壤、食堂附近土壤、苗圃土壤等等。同學(xué)們篩選的目標(biāo)微生物也各有不同，包括產(chǎn)蛋白酶的微生物、產(chǎn)淀粉酶的微生物、具有拮抗功能的放線菌等等。因此通過開放式微生物實驗教學(xué)，學(xué)生能自由發(fā)揮、自由設(shè)計，學(xué)生獲得了極大的自由度 、 不知不覺中提升了學(xué)習(xí)的興趣和鍛煉了自主思考能力。

2.2 開展研究型微生物學(xué)實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力

微生物學(xué)實驗課的教學(xué)既要求學(xué)生掌握實驗技術(shù)，又要培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，因此建議將一部分簡單的驗證性實驗向創(chuàng)新性、綜合性實驗拓展，不斷完善微生物學(xué)實驗教學(xué)效果[5]。例如“水體中大腸菌群的鑒定”實驗，同學(xué)可以自由取材，包括自來水、污水、池塘水、桶裝水等等，由于材料不同結(jié)果則各不相同，這種研究型實驗更能激發(fā)學(xué)生的科研興趣。以大腸桿菌為實驗對象，從標(biāo)本的采集處理、微生物的分離培養(yǎng)、微生物形態(tài)觀察、生化指標(biāo)檢測、到水質(zhì)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用等等相互結(jié)合，該實驗就由簡單的驗證實驗轉(zhuǎn)向綜合性實驗。

我學(xué)院針對生物工程卓越班的學(xué)生實施了導(dǎo)師制度，讓學(xué)生參與教師科研活動，提高學(xué)生科研素養(yǎng)。目前，大學(xué)生創(chuàng)新項目已經(jīng)走進(jìn)全國各大高校，各個高校給學(xué)生們提供了豐富的機(jī)會和良好的實驗平臺，有助于提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。我學(xué)院依托我校大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新中心，鼓勵學(xué)生多多開展創(chuàng)新性課題研究。近幾年來，我學(xué)院學(xué)生參與的微生物相關(guān)的創(chuàng)新課題包括：“優(yōu)勢脫氮微生物的篩選及復(fù)合型微生物凈水劑的研制”、“啟動子區(qū)優(yōu)化和宿主菌的基因修飾提高pHsh表達(dá)效能”、“低頻磁場和超聲波對安絡(luò)小皮傘菌產(chǎn)多糖的影響研究”、“ 金屬硫蛋白的可溶性表達(dá)及發(fā)酵工藝研究”等。將微生物學(xué)實驗教學(xué)與大學(xué)生創(chuàng)新項目、教師科研項目相結(jié)合，能極大地激發(fā)學(xué)生進(jìn)行微生物相關(guān)實驗的興趣，提升微生物實驗教學(xué)效果，同時也培養(yǎng)了一批“科研小助手”。

2.3 體現(xiàn)專業(yè)特色構(gòu)建微生物學(xué)實驗教學(xué)新體系

目前的微生物實驗一般分為三個模塊，分別為驗證性實驗、綜合性實驗以及創(chuàng)新性實驗[6]。最能體現(xiàn)專業(yè)特色的主要在綜合性實驗以及創(chuàng)新性實驗。所以結(jié)合專業(yè)特色，不同專業(yè)的綜合性實驗以及創(chuàng)新性實驗設(shè)置的實驗項目也應(yīng)該各不相同。例如，微生物實驗是我校生物工程專業(yè)必修課，要求要比其他專業(yè)高，不僅要求熟悉常規(guī)菌株的篩選， 還要掌握基因的克隆與表達(dá)、純化等技術(shù)。例如，對于生物工程專業(yè)，我們利用微生物學(xué)教研室保存的材料，開展了綜合實驗“木聚糖酶高產(chǎn)菌株的篩選、表達(dá)、純化和酶活測定”；對食品安全專業(yè)的學(xué)生，側(cè)重于對食品中有害微生物的檢驗實驗；而對于園林園藝專業(yè)的學(xué)生，則側(cè)重于植物病害相關(guān)的于微生物的檢驗與鑒定。實踐證明，體現(xiàn)專業(yè)特色的微生物學(xué)實驗教學(xué)，可加深學(xué)生對本專業(yè)的認(rèn)識，提高實驗教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)[7]。

3 展望

高校實驗室是培養(yǎng)學(xué)生動手能力 、科學(xué)思維與創(chuàng)新能力的場所 。以上是作者的一些微生物實驗教學(xué)的體會和思考，今后還要不斷提高自身的綜合素養(yǎng)，不斷探索行之有效的辦法。 眾多教學(xué)工作者已經(jīng)從開放式微生物學(xué)實驗教學(xué)、研究型微生物學(xué)實驗教學(xué)、結(jié)合專業(yè)特色構(gòu)建微生物學(xué)實驗教學(xué)新體系等方面進(jìn)行了改革和探索，并取得一定的教學(xué)成果[8]。微生物實驗教學(xué)改革是一項系統(tǒng)工程，要在更高層次上進(jìn)行嘗試和改革。

【參考文獻(xiàn)】

[1]廖德聰，陳強(qiáng)，張小平，等.農(nóng)業(yè)院校微生物學(xué)課程教學(xué)改革與實踐[J].微生物學(xué)通報，2013，40（7）：1266-1271.

[2]李姣清.微生物學(xué)實驗課的創(chuàng)新式教學(xué)[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2012，10（2）：121-123.

[3]金葉飛，尹軍霞，沈國娟.微生物學(xué)實驗與科研課題結(jié)合教學(xué)模式探索[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2011，9（3）：103-104.

[4]劉志偉，屈年瑞，高大威.微生物學(xué)開放性實驗的探索與研究[J].微生物學(xué)通報， 2011，38（1）：118-122.

[5]薛挺，陳曉琳.農(nóng)業(yè)高校微生物學(xué)開放式實驗教學(xué)模式的探索[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2016，22：275-276.

[6]洪龍.北京大學(xué)微生物學(xué)實驗課模塊化教學(xué)的探索[J].微生物學(xué)通報，2014，41（4）：744-747.

[7]賈艷萍，張?zhí)m河，鄭勝.體現(xiàn)不同專業(yè)特色的微生物學(xué)實驗教學(xué)改革研究[J].微生物學(xué)通報，2013，40（4）：700-705.

[8]李忠玉，吳移謀，唐雙陽，等.研究型教學(xué)模式下醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗教學(xué)改革[J].實驗室研究與探索，2014，33（11）：195-197.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]