構(gòu)建地方新建工科院校微生物學(xué)實踐教學(xué)體系的探索與實踐

羅建成++薛剛

摘 要：該文結(jié)合南陽的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)“工業(yè)發(fā)酵”，構(gòu)建了基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計性和探索性逐步深入的實踐教學(xué)內(nèi)容體系，探索了微生物學(xué)實踐教學(xué)創(chuàng)新模式。在實踐過程中受到了學(xué)生和上級教學(xué)管理部門的肯定。微生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容體系的建立需要通過一系列的工作，比如做好實驗前的準備，加大實驗室硬件設(shè)施的建設(shè)與管理。通過不斷提高實驗教學(xué)條件，構(gòu)建科學(xué)、合理的實踐教學(xué)內(nèi)容體系，培養(yǎng)學(xué)生獨立思維和團結(jié)協(xié)作的能力以及分析解決問題的能力，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：微生物實驗 實驗教學(xué)體系 構(gòu)建 實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（c）-0150-02

1 研究背景

南陽理工學(xué)院生化學(xué)院生物工程專業(yè)（以下簡稱我院）培養(yǎng)目標定位于培養(yǎng)應(yīng)用型生物工程專門技術(shù)人才，服務(wù)南陽及其周邊地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展。緊緊圍繞南陽發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。與南陽地方企業(yè)如河南天冠集團、南陽化學(xué)制藥廠等合作，開展了林可霉素、燃料乙醇等菌種選育及其發(fā)酵過程優(yōu)化，利用發(fā)酵技術(shù)對生產(chǎn)酒糟，工業(yè)有機廢水進行了綜合利用等科技攻關(guān)和服務(wù)，已初步形成以工業(yè)發(fā)酵微生物菌種選育和發(fā)酵生產(chǎn)工藝過程調(diào)控的專業(yè)特色。

微生物學(xué)是一門綜合性的學(xué)科，具有很強的實驗性和應(yīng)用性，實驗教學(xué)是教學(xué)環(huán)節(jié)的一個重要組成部分[1]。然而，傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗教學(xué)存在很多缺點如實驗內(nèi)容陳舊、驗證性實驗過多等[2]，嚴重制約了創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)[3]，當務(wù)之急的工作是深化微生物學(xué)實驗教學(xué)改革。結(jié)合本校的特點對實驗教學(xué)體系進行改革，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下良好的基礎(chǔ)。

2 微生物學(xué)實踐教學(xué)體系構(gòu)建的思路和目標

根據(jù)微生物實驗教學(xué)的特點和生物工程專業(yè)培養(yǎng)的要求，我們將微生物學(xué)實踐教學(xué)和理論教學(xué)各自獨立，并開設(shè)了微生物檢驗綜合實驗技術(shù)、微生物應(yīng)用技術(shù)綜合實驗，鼓勵學(xué)生提前參與科研，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。建立“四層次”的實踐教學(xué)體系。第一層次是基礎(chǔ)性實驗，著重基本實驗技能的培養(yǎng)。第二層次是綜合性實驗，每3～5個學(xué)生為1組完成實驗內(nèi)容，采用設(shè)計型教學(xué)方式，訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生對基礎(chǔ)性知識、技能的綜合運用能力和綜合思維能力。第三層次是設(shè)計性實驗，設(shè)2～3個實驗，用生物化學(xué)、微生物學(xué)等交叉的方法和手段，對實驗進行設(shè)計，結(jié)果進行統(tǒng)計、分析，得出結(jié)論；訓(xùn)練學(xué)生分析問題、解決問題的能力。在三個層次的基礎(chǔ)上，最后與南陽本地的大型生物企業(yè)進行校企合作，聘請企業(yè)生產(chǎn)專家到校進行生物技術(shù)的實際應(yīng)用講座，實習(xí)參觀和參與教師科研項目等手段最終達到探索性學(xué)習(xí)提高學(xué)生微生物學(xué)知識的實際應(yīng)用能力的目的（即第四層次）。

3 微生物學(xué)實踐教學(xué)體系構(gòu)建的實踐與探索

為了實現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型高素質(zhì)人才的目標，結(jié)合我院微生物學(xué)實驗室、工業(yè)微生物南陽市重點實驗室和工業(yè)發(fā)酵技術(shù)實驗室的情況和特點，對微生物學(xué)實驗教學(xué)體系進行了改革，期望能夠為培養(yǎng)應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才奠定良好的基礎(chǔ)。鑒于此，在2009—2013年5年時間里對生化學(xué)院5屆460名生物工程專業(yè)學(xué)生的微生物學(xué)實驗教學(xué)進行了改革，得到了同學(xué)們的認可，也取得了一定的效果。

3.1 構(gòu)建科學(xué)、合理的實踐教學(xué)內(nèi)容體系

我們根據(jù)根據(jù)微生物實驗教學(xué)的特點和生物工程專業(yè)培養(yǎng)的要求，我們將微生物學(xué)實踐教學(xué)和理論教學(xué)各自獨立，并開設(shè)了微生物檢驗綜合實驗技術(shù)、微生物應(yīng)用技術(shù)綜合實驗，對孤立的實驗教學(xué)內(nèi)容進行梳理整合，建立了基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計性和探索性逐步深入的實踐體系。在大一開設(shè)基礎(chǔ)生物學(xué)實驗；大二開設(shè)微生物學(xué)與獨立的微生物學(xué)實驗課程；大三上學(xué)期開設(shè)微生物技術(shù)綜合實驗，下學(xué)期開設(shè)微生物綜合檢驗；大四有與微生物技術(shù)相關(guān)的畢業(yè)論文。在整個教學(xué)過程中有意識培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、分析能力、動手能力、創(chuàng)新能力。

第一階段：微生物學(xué)實驗課程教學(xué)內(nèi)容。

（1）細菌簡單染色與基本形態(tài)觀察4學(xué)時。

（2）細菌的芽孢、莢膜和鞭毛染色與形態(tài)觀察4學(xué)時。

（3）微生物測微技術(shù)與計數(shù)4學(xué)時。

（4）絲狀真菌和絲狀放線菌小室培養(yǎng)與形態(tài)觀察6學(xué)時。

（5）培養(yǎng)基制備、滅菌與微生物純種分離培養(yǎng)6學(xué)時。

（6）細菌鑒定中常用生理生化反應(yīng)6學(xué)時。

（7）水中細菌總數(shù)測定2學(xué)時（自主設(shè)計、開放項目）。

（8）產(chǎn)蛋白酶和淀粉酶芽孢桿菌的分離和活力檢測2學(xué)時（自主設(shè)計、開放項目）。

（9）黃原膠生產(chǎn)微生物多糖的搖瓶發(fā)酵和提取2學(xué)時（自主設(shè)計、開放項目）。

第二、三階段：設(shè)計、系統(tǒng)性綜合實驗、

（1）分離源樣品采集。要求：根據(jù)目標菌的生物學(xué)特性或其作用底物的特性，進行選擇性采樣，2天。

（2）富集培養(yǎng)。要求：根據(jù)目標菌的生長要求，采用適宜的培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件對分離源樣品進行富集培養(yǎng)，5天。

（3）選擇性初篩。要求：采用選擇性培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件對富集培養(yǎng)后樣品進行選擇性分離培養(yǎng)，5天。

（4）分離純化。要求：將鑒別分離出的目標菌各菌株分離培養(yǎng)于試管斜面培養(yǎng)基，4天。

（5）菌種鑒別。運用生理生化的理論和實驗知識對篩選菌種進行鑒定，5天。

（6）復(fù)篩菌種性能鑒定。通過發(fā)酵試驗確定篩選菌種的性能的好壞，5天。

第四階段：綜合探究型實驗：把教師科研課題引入實驗內(nèi)容。

3.2 完善實驗的系統(tǒng)性和條理性，增加綜合性實驗

傳統(tǒng)的微生物實驗內(nèi)容相互獨立，缺乏對條理性和系統(tǒng)性。調(diào)整順序后，在整個過程中既有經(jīng)典的驗證實驗，又設(shè)計了綜合性實驗，并使整個實驗內(nèi)容形成一個完整、系統(tǒng)微生物大實驗。學(xué)生在教師指導(dǎo)下自己設(shè)計實驗并制備實驗材料，有機地貫穿和結(jié)合了微生物學(xué)的各項基本實驗技能。提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時節(jié)約了時間，提高了實驗教學(xué)的效率。endprint

3.3 增加設(shè)計性實驗，提高學(xué)生動手能力

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)都是由實驗教師來完成準備工作，而且實驗材料、實驗因素等都是事先確定的，學(xué)生只是按照操作步驟把實驗完成。在我們構(gòu)建的實踐體系中，學(xué)生自主設(shè)計實驗、準備實驗材料、設(shè)定實驗因素，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性和積極性。如在顯微鏡的使用這個實驗中，學(xué)生保留原來的標本片，還需要采集自己感興趣的樣品進行觀察。學(xué)生根據(jù)自己的興趣來采集樣品，既滿足了學(xué)生的好奇心，激發(fā)了學(xué)習(xí)自主性，又提高了學(xué)生的綜合設(shè)計能力。

3.4 開設(shè)探究性實驗，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

在完成設(shè)計性實驗的基礎(chǔ)上，設(shè)置一些探究性實驗，由老師制定題目，學(xué)生分為小組，自主查閱文獻資料，查找研究方法，探討并設(shè)計實驗方案，制定實驗計劃書。自己準備實驗材料，完成實驗過程，實驗報告以論文的形式呈現(xiàn)。通過探究性實驗，讓學(xué)生得到全方位的鍛煉，有效地培養(yǎng)了他們科學(xué)研究的創(chuàng)新能力和探索精神。

3.5 建立與實踐教學(xué)體系相適應(yīng)的考核方式

合理的考核方法可以積極地督促和檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。考核的方式根據(jù)不同的內(nèi)容有不同的評定標準，對于基礎(chǔ)性實驗考核主要從學(xué)生的實驗動手能力、操作技能、實驗結(jié)果分析、實驗報告書寫等方面來綜合評定。對于設(shè)計性和探究性實驗主要從方案設(shè)計的合理性、可行性，操作的規(guī)范性、熟練性，分析問題、解決問題的全面性，報告的規(guī)范性、結(jié)果的合理性，記錄的真實性、詳盡性等方面進行綜合評定。在考核中重視對學(xué)生學(xué)習(xí)以及創(chuàng)新過程評價。具體方法為平時表現(xiàn)和期末考試成績各占50%。平時成績由紀律與協(xié)作精神（10%）、實驗的預(yù)習(xí)（20%）、操作能力（30%）、實驗結(jié)果分析（20%）、實驗報告撰寫（20%）組成；期末考試成績是由筆試（50%）和操作（50%）組成。

綜上所述，按照微生物學(xué)實踐教學(xué)新體系進行教學(xué)，不僅調(diào)動了學(xué)生的主動性和積極性，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方法和思維方式，而且對提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)起到重要作用。從2009年到2014年的5個學(xué)年中，我院學(xué)生的微生物學(xué)實驗課程平均成績達82.1分，其中90分以上占54.7%，不及格率為1.2%。我們的實驗教學(xué)改革才起步，我們將在微生物實驗教學(xué)基礎(chǔ)上進一步改革和探索，以達到預(yù)期的目標，并期望改革后的教學(xué)模式在一定范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。

4 結(jié)論

4.1 目的

本項目著力構(gòu)建微生物學(xué)實踐教學(xué)創(chuàng)新體系，四個體系既各自成一體，又相互作用。

4.2 成果

結(jié)合南陽工業(yè)發(fā)酵的地方特色，搭建了微生物學(xué)課程精品課程、應(yīng)用生物技術(shù)教學(xué)團隊和南陽市工業(yè)微生物重點實驗室教學(xué)和科研平臺，建立了創(chuàng)新性實驗教學(xué)體系，取得了良好的實踐效果。

生物工程專業(yè)2010級趙玲同學(xué)的體會：“上過微生物學(xué)實驗課后，能夠明顯地感覺到實驗安排的合理性，實驗過程中每個項目都是環(huán)環(huán)相扣的，使我們系統(tǒng)、循序漸進地掌握了實驗技能。和其他實驗課程最大的不同點是綜合性、研究性實驗老師們能夠放手讓我們獨立去完成。從最初的實驗設(shè)計，到實驗的進行，很真切地感覺到同學(xué)們的熱情與鉆研精神，也體會到了科研的樂在其中。最后的答辯也許會讓我記憶一生。雖然每個小組的時間只有短短的15 min，可是在這段時間中，我看到了對同樣實驗題目不同小組的實驗內(nèi)容、設(shè)計方案、操作過程和實驗結(jié)果。在后面的提問階段，每一個人更是想盡一切辦法讓自己的思想能更好地被同學(xué)和老師認同而努力。微生物學(xué)實驗不僅使我們掌握了一些專業(yè)知識，掌握了一些實驗技能，更重要的是它拓展了我們的思維，鍛煉了我們自主解決問題的能力，教會了我們?nèi)绾闻c他人合作，如何與人分享?！?/p>

參考文獻

[1] 黃瑤，黃翠姬，伍時華，等.改革微生物學(xué)實驗教學(xué)方法，提高學(xué)生綜合能力[J].微生物學(xué)通報，2009，36（6）：914-917.

[2] 黎庶，汪正清，胡曉梅，等.科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容，提高微生物學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2009，11（1）：51-53.

[3] 陳吉剛.微生物學(xué)合作式教學(xué)改革的探討和思考[J].浙江萬里學(xué)院學(xué)報，2009，22（2）：84-87.endprint