微生物技術實驗教學改革探索與實踐

石 楠，李紅梅，張秀敏，辛 琪

(河北大學 生命科學學院，河北 保定 071002)

實驗教學是高等院校培養(yǎng)高素質復合型人才的重要組成部分，在學校教學環(huán)節(jié)占據重要地位。其中微生物學是生命科學領域發(fā)展迅速、影響廣泛、作用重大的學科之一，微生物學實驗教學更是生物類專業(yè)中培養(yǎng)專業(yè)人才的重要實踐教學環(huán)節(jié)[1]，同時在其他相關學科如食品、醫(yī)藥、環(huán)境、檢驗檢疫等專業(yè)領域也是培養(yǎng)學生實驗技能、提高其創(chuàng)新實踐能力的主要組成[2-4]。微生物學技術實驗是河北大學生命科學學院為生物技術專業(yè)、生物工程專業(yè)和“菁英班”(河北大學“生命科學菁英班”由學校與中國科學院微生物研究所聯合設立)開設的專業(yè)發(fā)展核心課程，在每四年一次的教學大綱修訂及日常教學實踐過程中，逐步實現了實驗教學體系的改革，突出了綜合性、設計性、創(chuàng)新性和自主性的特點，初步取得了成效。

1 微生物學技術實驗教學改革的必要性

微生物實驗教學通常包含以普通微生物實驗為基礎的驗證性實驗教學，以及在其基礎之上開設的各種不同深度和不同類型的探究性實驗教學，如微生物檢驗、微生物分類、微生物發(fā)酵工藝等內容，以及相應實驗內容的動態(tài)完善與更新[5]。而微生物技術作為一系列相對完整又系統(tǒng)的技術體系，本身的連續(xù)性較強，除一些基本操作可以相對獨立的分開教授以外，其他的相關技術通常具有一定的融會性和綜合性。僅僅按照理論課程去配套進行相關的實驗，缺乏整體布局，在學生的課外科研活動中或者畢業(yè)論文階段，甚至是以后的科研工作階段，容易令學生的知識和技術體系形成斷層，不利于知識與技術的系統(tǒng)運用，也不利于應用型、創(chuàng)新型、復合型人才的培養(yǎng)；而這些不利因素恰恰有悖于實驗教學的主旨[6]。因此，將微生物技術實驗發(fā)展改革為綜合性、設計性實驗，勢在必行。

2 微生物學技術實驗教學改革措施

2.1 改善實驗室教學硬件條件

依托河北大學省級生物學強勢特色學科省級生物實驗教學示范中心等的建設，在學校和學院各級領導的重視和支持下，微生物技術實驗室由原來的黑板板書教學改為多媒體教學，方便教師進行實驗相關圖片和視頻的展示，可以進行更直觀的教學。

實驗室教學資源不足在其他院校中也是普遍現象[7-8]。針對這一問題，一方面盡力增加實驗基礎設備的數量，如電子天平、滅菌鍋、恒溫搖床、超凈工作臺、分光光度儀等；另一方面加強規(guī)范管理，固定實驗用品的存放位置，督促學生形成良好的實驗習慣，最大范圍實現資源共享，實驗室之間互通有無。同時，簡化實驗用藥品耗材的購置程序，鼓勵任課教師和實驗師根據實驗要求，按需購置試劑耗材，保證實驗教學的順利進行。

2.2 優(yōu)化實驗課程結構與形式

本課程由最早的面向生物技術專業(yè)三年級本科生開設，逐步調整為面向生物技術、生物工程、菁英班二年級學生，令更多的學生提早接觸自主實驗形式，同時調整課時，從大局出發(fā)，明確課程在該專業(yè)學生整個學習階段的位置，均衡與其他課程的比例，配合各專業(yè)培養(yǎng)方案的總體布局。

在實驗教學內容上，改變分散性實驗為綜合性大實驗；在形式上，增加自主設計實驗的比例?！耙跃蜆I(yè)為導向，以能力為本位、以學生為主體”的思想，雖然最早是針對職業(yè)教育提出的[9]，但對于普通高等院校人才培養(yǎng)也具有一定的指導意義。河北大學“河北省生物實驗教學示范中心”秉承的原則也是“以生為本、師為先導、能力培養(yǎng)和素質教育優(yōu)先”。因此從完善學生技術體系、提高學生綜合技能的角度考慮，同時借鑒兄弟院校的經驗[10-11]，本課程將分散的小實驗整合為設計性的大實驗，將若干項彼此相關的實驗內容整合為小課題的形式；由學生參與實驗方案的設計和規(guī)劃，教師在設計性實驗中“放手但不放任”，采用“引導式”教學手段[12]，配合學生的設計方案進行指導和規(guī)定，確保實驗課教學的順利完成。

本實驗課先行嘗試了綜合型實驗——“營養(yǎng)缺陷型菌株的篩選、鑒定與原生質體融合”，實驗內容包含了誘變育種的原理與操作、營養(yǎng)缺陷型突變株的作用及篩選方法、原生質體育種的原理與操作，實驗涉及微生物育種學中不同育種手段的綜合運用，有利于學生將學到的知識在實踐中融會貫通，在三年級同學中取得了較好的效果。本實驗課調整到第4學期后，針對二年級學生專業(yè)知識尚為薄弱的實際情況，將實驗內容進行了淺化與擴展，調整為“活性芽孢桿菌的分離、鑒定及誘變育種”實驗，依然為綜合性大型實驗。實驗周期貫穿實驗課所在學期的前半個學期，實驗內容包括：活性菌株的分離篩選與純化、不同誘變育種方法的基本原理和操作、正交試驗優(yōu)化發(fā)酵條件、原核微生物多相分類的方法和技術、微生物菌種的基本保藏方法。內容涵蓋了微生物學、微生物育種學、微生物系統(tǒng)學、發(fā)酵工程等專業(yè)課程的知識，引導學生體會不同專業(yè)課程間的聯系，增加整體學習的主動性。

在實驗教學形式方面，基礎實驗中通常由實驗教師負責將實驗課上的實驗器材、實驗菌種等物品提前準備好，學生課上只需學習基本操作即可。而在本實驗教學中，將學生分成2～3人小組，由學生自行設計實驗方案，同時所有環(huán)節(jié)都由學生親自動手完成。這就敦促學生主動查找相關資料，在實驗課前主動預習實驗內容，一改學生坐等教師布置實驗內容的局面。另一方面，由于微生物培養(yǎng)的要求，無法實現所有實驗環(huán)節(jié)都只在課上進行，加之各組同學的實驗方案不同，實驗進度也有差別。于是采取教師輪流指導的形式將實驗室向學生開放，學生可以利用課余時間完成實驗的部分環(huán)節(jié)，如菌種的預先接種或活化、菌株轉接、實驗結果的觀察記錄等。以上這些都極大增加了學生的主動性，學生由原來的被動等待教師指示實驗進度，變?yōu)橹鲃酉蚪處焻R報下一步實驗安排以便調整好時間、保證實驗的順利進行。

這種模擬課題的模式可以讓學生體會和了解科研的基本流程，同時在學生中產生了一種良好的科研慣性，有越來越多的學生積極參與到不同專業(yè)教師的科研項目中，并且在畢業(yè)論文環(huán)節(jié)，也有越來越多的學生主動要求早進實驗室，并在畢業(yè)論文實驗環(huán)節(jié)具有較好的科研積極性和主動性。教師在整個實驗環(huán)節(jié)的“放手但不放任”，可以使能力出眾的學生脫穎而出，充分發(fā)揮其優(yōu)勢；也可以保證能力普通的學生不掉隊，正常完成全部實驗內容。

本實驗課的另一部分實驗內容是乳品檢驗實驗，要求按照國家標準進行實驗的準備、操作及結果記錄分析。經過前半階段綜合性實驗的訓練，學生們在面對有現成實驗方法可以參照的實驗時，也表現出了更好的主動性和實驗熱情，各組之間分工合作、配合默契，可以做到靈活安排實驗，與任課老師進行協商或提出合理建議，在保證其他課程正常秩序的前提下使實驗課順利完成。由此可見，實驗課內容與形式的優(yōu)化改革，在學生中收到了良好的效果。

2.3 建立設計性實驗考核評價體系

設計性實驗的教學目的在于培養(yǎng)學生的綜合素質，因此僅以實驗結果和實驗報告來評定學生的實驗成績不夠合理。故本課程中除了保留與基礎實驗相同的實驗報告、實驗結果、實驗操作等評判內容外，課程伊始實驗設計方案的可行性和科學性、方案講解匯報的條理性和規(guī)范性、實驗進行中進度的正常性、實驗結束時的完成質量等諸多方面都作為考評的內容，實驗內容結束后在學期末增加筆試部分，將本學期實驗內容的基礎知識做總結和回顧，從而綜合考查學生對于知識和技術的掌握程度，充分體現學生之間能力與水平的差異，給出客觀公正的最終成績。在成績比例分配上，實驗報告和實驗設計以及學生整體表現占總成績的70%，最后的筆試環(huán)節(jié)分數占30%。各班學生的最終成績幾乎都可以呈現或接近正態(tài)分布，驗證了這種評價體系的合理性與可行性。

3 結束語

微生物技術實驗是一門正在逐步完善和成熟的實驗課程，通過本課程的學習和訓練，使學生能夠在實驗課上系統(tǒng)而全面的了解并掌握微生物相關技術的原理和方法，全面鍛煉學生的動手能力，提高學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生的科研素養(yǎng)，使學生形成關于微生物實驗領域的較為完整的知識與技術體系。伴隨著教學改革的繼續(xù)深入，乘河北大學入選“中西部高校綜合實力提升工程”建設的東風，相信本課程會為學生的全面發(fā)展做出貢獻，在提高微生物實驗教學質量方面發(fā)揮重要作用。