淺談如何提高微生物學實驗的教學效果

柳忠玉+吳華偉+楊華林+孫文秀

【摘 要】微生物學是生命科學的重要分支學科，微生物學實驗課是微生物學的重要組成部分。為推進高校微生物學實驗教學的發展，對高校微生物學實驗教學中存在的問題進行了分析，探討了開放式微生物實驗教學模式、研究型微生物學實驗教學等在實驗教學改革中的應用。旨在為進一步提高該課程的教學質量提供依據。

【關鍵詞】微生物學實驗；教學效果；教學改革

長江大學生物工程專業獲批國家“卓越工程師”培養人才計劃，因此有必要積極探索卓越工程師實踐教學模式，培養具有扎實生物工程專業基礎，較強生物工程開發實踐能力的優秀人才。微生物學是現代生物技術的重要基礎，是我校生物工程專業的必修課，同時也是我校生物技術制藥、食品安全以及園林園藝等相關專業的基礎課。微生物學實驗課是微生物學教學的重要環節。但是，我校的微生物學實驗課的教學同其他高校一樣，存在諸多不足：實驗課程設計往往屬于重復驗證；實驗教學、生產實習、產學研等各自發展，互不協作等等。因此，實驗教學與創新創業能力的培養如何有效結合是亟待解決的問題。本文擬從以下幾個方面對微生物學實驗課的教學進行分析探討，旨在調動學生學習興趣，培養其創新意識，提高微生物學實驗課的教學效果。

1 傳統的微生物學實驗教學的局限

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

傳統的微生物學實驗教學缺少對學生創新思維、實踐應用能力的綜合培養 。傳統的微生物學實驗教學為了在計劃時間內順利完成實驗課，提高學生實驗操作的成功率，往往實驗設計是“程序化”的，實驗取材、試劑配置、實驗準備工作等都由實驗員代勞，并且實驗結果是單一的[2]。因此傳統的微生物學實驗教學壓縮了學生動手的時間，抑制了學生自由發揮的空間，學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]。

傳統的微生物學實驗教學的專業特色不明顯。我學院微生物實驗室除面向生物工程專業的學生外，還承擔了生物技術制藥專業、食品安全專業以及園林園藝專業的微生物實驗課程。但是存在不同專業開設完全相同的綜合實驗的情況。因此，我們在體現專業特色與綜合實踐能力培養方面做得不夠，還需進一步改革和完善。

2 提高微生物學實驗教學的措施

2.1 應用開放式微生物學實驗教學提高學生學習興趣

開放式微生物實驗教學模式中，學生可以自己提出假設，自主設計并完成實驗內容。在興趣驅動下，學生更愿意花遠遠超出正常實驗課的時間去查資料、做調研、自行設計實驗等[4]。例如當我們課程學習到病毒章節時，教師通過 “講現代故事”的方法提升學生學習興趣，包括埃博拉病毒、中東呼吸綜合征（MERS）、寨卡病毒等等，還有食品安全相關的“細菌門”、“質量門”、“酸敗門”等事件。部分學生對病毒和致病菌的PCR檢測技術很感興趣，并且提出了設計新型PCR儀的想法。比如開展“土壤中微生物的分離”實驗時，學生可以結合自己的專業 和興趣，設計多種實驗方案。單單就取材地點，同學們就設計很多種方案，包括農田土壤、校園山坡土壤、食堂附近土壤、苗圃土壤等等。同學們篩選的目標微生物也各有不同，包括產蛋白酶的微生物、產淀粉酶的微生物、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，學生能自由發揮、自由設計，學生獲得了極大的自由度 、 不知不覺中提升了學習的興趣和鍛煉了自主思考能力。

2.2 開展研究型微生物學實驗教學培養學生創新思維能力

微生物學實驗課的教學既要求學生掌握實驗技術，又要培養學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新性、綜合性實驗拓展，不斷完善微生物學實驗教學效果[5]。例如“水體中大腸菌群的鑒定”實驗，同學可以自由取材，包括自來水、污水、池塘水、桶裝水等等，由于材料不同結果則各不相同，這種研究型實驗更能激發學生的科研興趣。以大腸桿菌為實驗對象，從標本的采集處理、微生物的分離培養、微生物形態觀察、生化指標檢測、到水質監測標準應用等等相互結合，該實驗就由簡單的驗證實驗轉向綜合性實驗。

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

2.3 體現專業特色構建微生物學實驗教學新體系

目前的微生物實驗一般分為三個模塊，分別為驗證性實驗、綜合性實驗以及創新性實驗[6]。最能體現專業特色的主要在綜合性實驗以及創新性實驗。所以結合專業特色，不同專業的綜合性實驗以及創新性實驗設置的實驗項目也應該各不相同。例如，微生物實驗是我校生物工程專業必修課，要求要比其他專業高，不僅要求熟悉常規菌株的篩選， 還要掌握基因的克隆與表達、純化等技術。例如，對于生物工程專業，我們利用微生物學教研室保存的材料，開展了綜合實驗“木聚糖酶高產菌株的篩選、表達、純化和酶活測定”；對食品安全專業的學生，側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的學生，則側重于植物病害相關的于微生物的檢驗與鑒定。實踐證明，體現專業特色的微生物學實驗教學，可加深學生對本專業的認識，提高實驗教學質量和學生的專業素養[7]。

3 展望

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

【參考文獻】

[1]廖德聰，陳強，張小平，等.農業院校微生物學課程教學改革與實踐[J].微生物學通報，2013，40（7）：1266-1271.

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

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

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

[5]薛挺，陳曉琳.農業高校微生物學開放式實驗教學模式的探索[J].現代農業科技，2016，22：275-276.

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

[7]賈艷萍，張蘭河，鄭勝.體現不同專業特色的微生物學實驗教學改革研究[J].微生物學通報，2013，40（4）：700-705.

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

[責任編輯：朱麗娜]