微生物學創新實驗教學的探索與實踐

劉京華 李正鵬

摘要：為了進一步提高大學生的實踐能力和創新意識，我們將創新實驗教學引入到微生物學教學過程中。在文章中，分別對微生物學開設創新實驗的必要性、課程內容的設計和考核評價方法進行了闡述。結果表明，通過在實踐教學中學生的學習興趣和熱情取得了顯著提高。另外，我們還對創新能力培養的重要性進行了評價。

關鍵詞：微生物學;創新實驗;探索與實踐

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）12-0226-02

隨著互聯網技術、電子商務、人工智能等技術的飛速發展，現代社會經濟形式和產業結構也出現了巨大的變革，對創新性的應用型人才需求更加迫切[1]。實踐教學是高等院校特別是應用型高水平大學培養復合型、創新型人才的一個重要手段，對大學生知識結構的優化、創新思維的培養、實驗技能的提高、團隊合作意識的強化具有重要的推動作用[2]。創新創業教育是高等教育中將課堂理論和實踐教學有效結合起來的切入點，對深化高校人才培養模式以及促進高校畢業生更高層次的學術深造、創業和就業具有很好的推動作用。本文中，筆者結合自己從事微生物學的教學實踐，以培養學生的自主創新能力為目標，對微生物創新實驗教學的內容進行了調整并探討了其效果。

一、微生物學開設創新實驗的必要性

微生物學是以微生物作為研究對象來探究其分類、結構、形態、生理、遺傳變異等生命活動規律的學科，同時也是一門在資源的開發利用、食品釀造、環境檢測和治理等領域具有很強的應用性和實踐性的學科。微生物學實驗是微生物教學過程中不可分割的一部分，是促進高校學生理論聯系實際、提高專業素養的重要途徑。經過近百年的學科發展和完善，微生物學實驗已經逐步形成了顯微鏡操作技術、滅菌方法、純培養技術、生理生化鑒定、代謝組學分析等不同的基礎實驗環節。然而隨著現代社會和科技的發展，微生物的應用研究范圍也變得更加深入和廣泛，比如在環境治理、作物病蟲害防治、微生物肥料等領域都具有廣闊的應用前景。如何加強學生對現代微生物學的認識，從單細胞、細胞器水平上研究微生物的細胞結構、生理代謝、遺傳變異和分類進化等生命活動基本規律，特別是應用現代分析檢測技術解決微生物研究領域的關鍵科學問題，成為當前微生物學實驗教學的首要任務。

然而，傳統的實驗教學大多采用教師主導的教學模式，即教師設計實驗、安排實驗內容和步驟、準備實驗試劑和儀器、演示實驗過程、指導學生完成實驗、完成實驗報告。這樣的實驗教學模式不利于培養學生的主動思考和創新能力，并且有些實驗內容過于陳舊與現實生產脫節[3]。因此，有必要對實驗課教學內容改革和充實，利用現代光譜檢測技術、電鏡等分析技術并通過親自動手實驗進一步全面提高學生對現代微生物學的認識和理解。這樣既符合當前微生物研究的發展趨勢，又能夠鍛煉和提高學生的創新創業實踐能力。

二、微生物學創新實驗的設計

合理的實驗教學設計是實施微生物學創新實驗項目的關鍵。實驗內容設計的原則既要有一定的理論意義和現實應用價值，又要符合不同專業學生的實際情況，這樣才能保證創新實驗項目的順利開展。比如，學生的專業知識積累、所掌握的實驗操作技能、教學單位現有的儀器資源配置等都是需要考慮的因素[4]。

1.完善實驗教學內容體系。目前多數高校開設的微生物學實驗課包括培養基的配制與滅菌、土壤微生物的分離和純化、顯微鏡的使用、細菌的革蘭氏染色、微生物的計數和大小測定等內容[5]，這些實驗是常規微生物實驗教學的基本操作技術，通過單個實驗的操作和學習能夠促使學生熟悉和掌握無菌操作、顯微鏡使用、血球板計數等方法。但隨著當前檢測分析技術的飛速發展及其在生物學領域的逐步應用，需要學生更好地掌握現代微生物的研究方法和手段，能夠快速和準確地解決實際生產生活中遇到的各類微生物學方面的問題，實驗內容方案應該進行適當的調整和完善：（1）基本技能部分增加菌種的保存和活化并與微生物的分離純化相整合，做到相關實驗之間的時序性和連貫性;（2）微生物鑒定中的生理生化檢測部分增加作物病原微生物致病機理的分析，緊扣當前的社會發展形式的需要;（3）現代檢測分析技術方面開設紅外光譜、掃描電鏡、高效液相色譜的操作和使用，符合當前的發展趨勢;（4）綜合實驗部分開設微生物肥料、微生物吸附劑、微生物天然產物合成等創新實驗供學生進行選修。

2.改革傳統教學模式，突出學生的主體地位。改變實驗教學中老師列出實驗方案、學生按照步驟進行的單向教學模式：（1）指導學生課前預習，熟悉實驗環節，了解實驗目的、原理和步驟。（2）增加實驗過程中師生互動，教師積極引導學生對實驗細節的觀察、提出疑問并對實驗結果進行總結，提高學生的觀察、分析和思考能力;（3）與每年的大學生創新創業訓練計劃相結合，學以致用，鼓勵學生積極開展微生物環境治理、病蟲害防治、生物肥料等方面的探索性研究。

3.將科研與教學相結合，豐富微生物實驗教學的內容。科研是人才培養的源泉，教學是育人的主要形式。將教學與科研兩者有機結合，以科研促進教學和以教學轉化科研，從而對學生起到提高學習興趣和增強科學認知的作用。近幾年來筆者在微生物實驗教學改革過程中，結合微生物學與創新實踐開展了以下相關課題研究：（1）西瓜枯萎病病菌的分離純化培養及防治研究;（2）高效吸附廢水活性染料螺旋藻種質的篩選及其作用機理的研究;（3）不同種質酵母菌吸附去除污水中孔雀石綠的性能的比較分析;（4）高產苯乳酸乳桿菌的菌種選育及其在農產品防腐保鮮的應用;（5）基于紅外光譜技術對微藻的種質鑒定和類胡蘿卜素積累機制的研究。通過相關課題研究，使學生熟悉并掌握了菌種鑒定、分離純化、抑菌防腐等微生物常用操作技術并加深了學生對微生物在植物病蟲害防治、環境治理、果蔬防腐保鮮、天然產物開發利用等不同領域應用的認識。

三、微生物學創新實驗成績的考核評價方法

考核評價是一種最能夠直接反映學生的學習效果和檢驗教師的教學質量的有效手段，在實踐教學中科學合理的評價體系不僅能夠提高學生的實驗操作技能，還可以有助于提升學生獨立分析解決問題的能力[6]。而傳統的實驗教學主要以考勤和實驗報告作為成績考核的主要依據，無法真實有效地評估學生的綜合實驗能力。因此，在原有考核方式的基礎上我們重新分配了考核的權重并增加了部分考核環節。將實驗成績分為平時成績（20%）+基礎實驗成績（25%）+綜合實驗成績（20%）+創新實驗成績（35%）四個部分組成。其中平時成績包括考勤、試劑耗材用完后的歸位和團隊協作能力;基礎實驗包括培養基的配制與滅菌、微生物的分離純化、細菌的染色等常規實驗，主要考核學生對基本實驗技能的掌握和熟練程度;綜合實驗包括微生物的生理生化鑒定、水樣中菌群的測定，主要考核學生綜合運用實驗技能分析解決問題的能力;創新實驗包括材料的選取、文獻的調研、實驗方案的設計、數據的整理和分析、研究報告的撰寫，主要考核學生的獨立思考、科學探究和自主創新的能力。

四、結束語

微生物學創新實驗教學項目的實施，進一步優化和豐富了我校實踐教學的模式，是對微生物實驗教學的有益嘗試和探索。通過近幾年努力，生物學專業學生在生物競賽、課外學術作品競賽等各類競賽項目上取得了優異成績，有效地培養和提高了學生的學習能力、實踐能力和創新能力。

參考文獻：

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[2]樊利，丁珠玉，唐曦，鄧濤.構建多學科競賽平臺培養實踐創新人才[J].西南師范大學學報，2016，48（8）：178-182.

[3]朱本偉，孫蕓，姚忠.基于創新能力培養的食品微生物實驗教學探索與反思[J].生物學雜志，2018，35（5）：113-115.

[4]戴亦軍，徐旭士，袁生，等.新課標視角下的高師微生物實驗課程探究性教學研究[J].大學教育，2015，（4）：139-141.

[5]王夢瑤，于佳，于正洋，等.依據科研系統性原則改革本科微生物實驗教學[J].實驗技術與管理，2013，30（8）：157-160.

[6]戴亦軍，何偉，袁生，等.模塊化微生物學實驗課教學體系的探索與實踐[J].微生物學通報，2015，42（9）：1809-1816.