微生物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系的教學(xué)改革與實(shí)踐

李紅強(qiáng) 李海玉 郭振清 秦保平

摘要微生物學(xué)是生命科學(xué)類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在實(shí)際教學(xué)過程中存在實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容單一、零散，學(xué)生參與度低等問題。對(duì)生物科學(xué)專業(yè)微生物實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容進(jìn)行整體性、模塊化、多樣性等改革。經(jīng)實(shí)踐證實(shí)，改革后明顯激發(fā)了學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)課程的興趣和主動(dòng)性，教學(xué)質(zhì)量得到了明顯提高。

關(guān)鍵詞內(nèi)容體系;微生物實(shí)驗(yàn);生命科學(xué)類;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)S-01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611（2019）02-0278-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.02.082

微生物學(xué)是生命科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，該課程以顯微鏡為基本設(shè)備，核心內(nèi)容是揭示細(xì)菌、病毒、真菌等微小生物的形態(tài)和生長規(guī)律。該課程是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)和支撐的課程，課程內(nèi)容具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。因此，微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)顯得十分重要，它不僅關(guān)乎學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的理解、實(shí)驗(yàn)技能的掌握，而且對(duì)學(xué)生發(fā)掘生活現(xiàn)象、培養(yǎng)學(xué)生興趣具有重要作用。另外，根據(jù)各專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)方案和課程設(shè)置，該課程一般開設(shè)在大學(xué)

二年級(jí)第一學(xué)期，是學(xué)生進(jìn)入高校以來開設(shè)較早的專業(yè)課，所以實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的好壞直接影響以后的其他實(shí)驗(yàn)課程甚至科研水平[1]。近年來，筆者不斷梳理和總結(jié)微生物實(shí)驗(yàn)課程的優(yōu)缺點(diǎn)，吸取兄弟院校的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合河北科技師范學(xué)院的實(shí)際情況，對(duì)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了全面、深入改革。經(jīng)過改革調(diào)整后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)室常規(guī)介紹及一般實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、工廠實(shí)地考察四大模塊。筆者結(jié)合河北科技師范學(xué)院實(shí)驗(yàn)室的具體情況以及學(xué)生基礎(chǔ)等實(shí)際情況，對(duì)改革前后微生物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了歸納和總結(jié)，以期為河北科技師范學(xué)院應(yīng)用型大學(xué)的建設(shè)提供理論基礎(chǔ)。

1微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的飛速發(fā)展，微生物學(xué)發(fā)生了巨大的變化，也極大地推動(dòng)了微生物學(xué)理論和研究方法、手段的發(fā)展，同時(shí)隨著科研團(tuán)隊(duì)協(xié)作的不斷深化等，使得微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)顯現(xiàn)出諸多問題。首先，重理論、輕實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)少，理論課時(shí)數(shù)多，實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)整體聯(lián)系松散，缺乏整體性，學(xué)生不能學(xué)以致用。經(jīng)過近幾年的教學(xué)改革與實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)得到較大提升。其中，生物科學(xué)類專業(yè)（包括生物科學(xué)專業(yè)、生物技術(shù)專業(yè)）微生物學(xué)課程總課時(shí)數(shù)64，實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)26，實(shí)驗(yàn)課課時(shí)數(shù)占總課時(shí)數(shù)的40.6%;植物生產(chǎn)類總課時(shí)數(shù)46，實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)20，實(shí)驗(yàn)課課時(shí)數(shù)占總課時(shí)數(shù)的43.5%;資源與環(huán)境總課時(shí)數(shù)36，實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)10，實(shí)驗(yàn)課課時(shí)數(shù)占總課時(shí)數(shù)的27.8%;植物科學(xué)類總課時(shí)數(shù)54，實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)20，實(shí)驗(yàn)課課時(shí)數(shù)占總課時(shí)數(shù)的37.0%;植物保護(hù)專業(yè)總課時(shí)數(shù)46，實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)20，實(shí)驗(yàn)課課時(shí)數(shù)占總課時(shí)數(shù)的43.5%。其次，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏整體性、系統(tǒng)性。微生物實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容大多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)且限于單一性實(shí)驗(yàn)，各實(shí)驗(yàn)間缺乏連貫性。由于課程內(nèi)容較為零散，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣以及對(duì)科學(xué)問題的探究熱情，學(xué)生處于一種被動(dòng)式接收的狀態(tài)。再次，理論知識(shí)與社會(huì)需求脫節(jié)。傳統(tǒng)的微生物實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容只需要學(xué)生按照書本或?qū)懞玫膶?shí)驗(yàn)步驟按部就班地完成任務(wù)即可，一般很難將理論與實(shí)踐相結(jié)合，與當(dāng)今社會(huì)需求脫節(jié)，無法激發(fā)學(xué)生的求知欲，甚至容易養(yǎng)成學(xué)生的依賴思想，非常不利于課程學(xué)習(xí)。最后，普通高校微生物學(xué)理論課程和實(shí)驗(yàn)課程基本都是獨(dú)立開課，實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往滯后于理論教學(xué)，導(dǎo)致二者不能較好結(jié)合。此外，還存在由于教學(xué)資源不足、大班滾動(dòng)式教學(xué)等帶來的教學(xué)質(zhì)量不高問題。

2教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合

由于微生物實(shí)驗(yàn)課大多為驗(yàn)證性、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，所以要通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革構(gòu)建新的整體性、設(shè)計(jì)性、開放性、探究性的實(shí)驗(yàn)體系。改革后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為四大模塊[2-3]。

2.1模塊一：實(shí)驗(yàn)室常規(guī)介紹及一般實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路（2學(xué)時(shí)）

該模塊主要包括4個(gè)方面的內(nèi)容。首先，介紹實(shí)驗(yàn)室守則及注意事項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)室是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研技能訓(xùn)練、專業(yè)技能訓(xùn)練的重要場所，由于實(shí)驗(yàn)室存放一些劇毒、易爆化學(xué)品以及可能對(duì)身體造成潛在損傷的試劑與儀器設(shè)備，所以要求學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室必須穿白大褂，嚴(yán)禁在實(shí)驗(yàn)室吃東西、喝水、打鬧嬉戲等。其次，常規(guī)藥品的配制，可通過教師講解和實(shí)際操作，讓學(xué)生掌握常規(guī)實(shí)驗(yàn)試劑的配制原理與方法，母液與工作液的關(guān)系以及注意事項(xiàng)等。第三，實(shí)驗(yàn)室常用儀器設(shè)備的使用，主要講解使用方法、注意事項(xiàng)和規(guī)范操作，如移液器、滅菌鍋、離心機(jī)、超凈工作臺(tái)等。最后，給學(xué)生介紹一般研究性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路。

2.2模塊二：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)（16～18學(xué)時(shí)）

該部分主要由8個(gè)實(shí)驗(yàn)組成，包括微生物顯微技術(shù)介紹和細(xì)菌3種形態(tài)的觀察、培養(yǎng)基的制備、微生物的接種方法、細(xì)菌的革蘭氏染色、酵母菌與霉菌形態(tài)的觀察、微生物大小測定、微生物顯微計(jì)數(shù)、環(huán)境中微生物的檢測。

2.2.1培養(yǎng)基的制備與滅菌（2學(xué)時(shí)）。根據(jù)要求清洗各種玻璃器皿，并進(jìn)行包扎。配制液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基，并進(jìn)行高壓蒸汽滅菌，要求學(xué)生掌握培養(yǎng)基的配制流程、試劑計(jì)算以及高壓蒸汽滅菌鍋的實(shí)驗(yàn)方法。

2.2.2微生物顯微技術(shù)介紹和細(xì)菌3種形態(tài)的觀察（2學(xué)時(shí)）。光學(xué)顯微鏡的使用方法及注意事項(xiàng)，觀察內(nèi)容有球菌、桿菌、螺旋菌、放線菌以及細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)（如莢膜、鞭毛、菌毛、芽孢）等。

2.2.3微生物的接種方法（2～4學(xué)時(shí)）。①平板畫線法。通常是從平板培養(yǎng)物上挑取單菌落，移種至斜面培養(yǎng)基上。要求接種環(huán)灼燒滅菌，接種時(shí)從底部開始向外畫蛇形線，此處注意區(qū)分單菌落和衛(wèi)星菌落。②液體接種法。在火焰附近將盛有液體培養(yǎng)基的三角瓶打開，將挑取的菌落或菌液接種于液體培養(yǎng)基內(nèi)。細(xì)菌平板置于37 ℃恒溫下培養(yǎng)18～24 h;酵母菌置于28 ℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)1～2? d;霉菌和放線菌置于28 ℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)2～3 d。菌落長出后，觀察菌落形態(tài)特征。

2.2.4細(xì)菌的簡單染色及革蘭氏染色[4]（2學(xué)時(shí)）。細(xì)菌的簡單染色主要利用細(xì)菌帶負(fù)電荷的特點(diǎn)，將美藍(lán)、甲紫、堿性復(fù)紅、孔雀綠等帶正電荷的堿性染料使其著色。大致流程主要包括細(xì)菌的干燥固定、細(xì)菌染色、水洗、第二次干燥、鏡檢等步驟。

細(xì)菌革蘭氏染色是利用細(xì)菌分解糖類產(chǎn)酸后正電荷增加，加入帶負(fù)電荷的酸性染料使其著色。主要過程有涂片、初染、媒染、脫色、復(fù)染、鏡檢等環(huán)節(jié)。

2.2.5酵母菌與霉菌的形態(tài)觀察（2學(xué)時(shí)）。酵母菌屬于單細(xì)胞真核生物，通過鏡檢可以觀察酵母菌的形狀、大小、構(gòu)造、內(nèi)含物及出芽生殖情況。將酵母培養(yǎng)液滴加在美藍(lán)液中，加蓋玻片后鏡檢。根據(jù)鏡檢的顏色，判斷酵母菌的狀態(tài)，死細(xì)胞為藍(lán)色，而活細(xì)胞為無色。

霉菌形態(tài)較為復(fù)雜，有分支的菌絲體和分化的繁殖器官。觀察方法如下：取乳酸-石炭酸液置于載玻片中央，然后將菌絲置于溶液中，加上蓋玻片后鏡檢。在高倍鏡下觀察孢子囊柄、孢子囊及子囊孢子。

2.2.6環(huán)境中微生物的檢測[5]（2學(xué)時(shí)）?？諝庵形⑸锏臋z測：盛有固體培養(yǎng)基的平皿在空氣中停滯5 s，蓋好平皿，37 ℃下恒溫培養(yǎng)48 h后進(jìn)行觀察。自來水中微生物的檢測：取自來水400 μL，涂布于直徑90 mm的LB培養(yǎng)基平皿中，37 ℃下恒溫培養(yǎng)48 h后進(jìn)行觀察。

其他位置微生物的檢測：將含有LB培養(yǎng)基的平皿分成6等份，從背面依次標(biāo)記為A、B、C、D、E、F。A部分用手指輕輕按下手印;B部分用自來水清洗后，按下手印;C部分用香皂清洗手后，按下手印;D部分用70%乙醇洗手后，按下手印;E部分牙簽挑取牙垢后，涂布于平皿上;F部分對(duì)照或自選。

2.2.7微生物細(xì)胞大小的測定（2學(xué)時(shí)）。微生物細(xì)胞大小是微生物學(xué)的基本知識(shí)，該部分是各專業(yè)學(xué)生必須掌握的知識(shí)點(diǎn)。根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，測微尺的使用方法是教學(xué)難點(diǎn)，個(gè)別學(xué)生不容易掌握。 測定步驟主要包括：接目測微尺的安裝和標(biāo)定、大小的測量。需要注意觀察時(shí)從低倍鏡到高倍鏡的順序，每個(gè)樣本測量10～20個(gè)細(xì)胞，取平均值作為該菌的大小。

2.2.8微生物顯微計(jì)數(shù)（2學(xué)時(shí)）。該實(shí)驗(yàn)使用血球計(jì)數(shù)板對(duì)微生物進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)給學(xué)生講清楚血球計(jì)數(shù)板的計(jì)數(shù)原理，因?yàn)樯婕暗綌?shù)學(xué)、單位換算等問題，所以計(jì)數(shù)原理的介紹是該實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)。

上述實(shí)驗(yàn)基本為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，各實(shí)驗(yàn)間相互獨(dú)立且更注重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能的訓(xùn)練。

2.3模塊三：綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)（4～6學(xué)時(shí)）

根據(jù)各專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)以及專業(yè)要求和特點(diǎn)，可以對(duì)原有課程設(shè)計(jì)進(jìn)行一些改動(dòng)并增設(shè)一些綜合性和探究性實(shí)驗(yàn)，以科學(xué)研究形式鼓勵(lì)學(xué)生參與[6]，例如增加綜合性試驗(yàn)（如毛皮動(dòng)物腸道微生物的分離、純化等）。根據(jù)各專業(yè)學(xué)生的課時(shí)數(shù)，該綜合實(shí)驗(yàn)還可以增加革蘭氏染色、分離菌的種屬鑒定等。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面更具有整體性和獨(dú)立性。志趣相投的學(xué)生可以組成學(xué)習(xí)小團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)以科研課題的形式設(shè)計(jì)試驗(yàn)。全體成員查閱文獻(xiàn)，撰寫研究進(jìn)展、試驗(yàn)思路、項(xiàng)目可行性、預(yù)期結(jié)果等，學(xué)生通過深入學(xué)習(xí)，不僅可以培養(yǎng)其思考問題和解決問題的能力，而且有利于激發(fā)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神[7]。例如，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)采取自由結(jié)組的形式，團(tuán)隊(duì)成員參與實(shí)驗(yàn)全過程。 團(tuán)隊(duì)成員提出試驗(yàn)方案，再由教師進(jìn)行改正和完善，由學(xué)生獨(dú)立完成，并分析試驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，做出總結(jié)。

2.4模塊四：與社會(huì)接軌（2學(xué)時(shí)）

教師可帶學(xué)生參觀微生物相關(guān)產(chǎn)業(yè)工廠，如華夏長城干紅酒廠、茅臺(tái)干紅酒廠、朗格斯酒莊等。深入生產(chǎn)車間進(jìn)行實(shí)地考察與學(xué)習(xí)，并與工作人員面對(duì)面交流，了解一線員工的實(shí)際需求，讓學(xué)生將課本的知識(shí)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中。

3建立開放型實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生自主安排實(shí)驗(yàn)

對(duì)于微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，很多學(xué)生都不認(rèn)真思考和操作，針對(duì)這類問題，利用7 d左右時(shí)間進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可根據(jù)自己的興趣愛好自由結(jié)組，也可以單獨(dú)申請，自行設(shè)計(jì)試驗(yàn)、配制試劑，完成自己的實(shí)驗(yàn)方案[8]。例如，學(xué)生可以進(jìn)行酸奶乳酸菌的分離純化及酸奶的制作等與理論課程密切相關(guān)且自己非常感興趣的課題。此外，開放型實(shí)驗(yàn)室作為學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)場所，該課程結(jié)束后可以繼續(xù)申請[9]。

4利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進(jìn)行多媒體互動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

多媒體互動(dòng)教學(xué)是利用多媒體實(shí)驗(yàn)室，將微生物畫面直接呈現(xiàn)給學(xué)生，這種模式十分直觀，另外教師也能夠?qū)崟r(shí)掌握學(xué)生的操作情況，有針對(duì)性地糾正學(xué)生的問題，實(shí)現(xiàn)師生之間的互動(dòng)[10]。

例如，在細(xì)菌革蘭氏染色實(shí)驗(yàn)中，教師可以利用真實(shí)的圖片給學(xué)生呈現(xiàn)陰性菌和陽性菌的細(xì)胞壁構(gòu)造，使學(xué)生對(duì)革蘭氏染色原理進(jìn)行講解，這樣不僅使學(xué)生接收的信息更加直觀形象，而且能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，縮短學(xué)習(xí)時(shí)間，提高學(xué)習(xí)效率。

5結(jié)語

根據(jù)各專業(yè)的特點(diǎn)和對(duì)微生物理論和實(shí)驗(yàn)的不同要求，對(duì)四大模塊內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)整合。在模塊二中，以微生物接種、革蘭氏染色、微生物大小和顯微計(jì)數(shù)為重點(diǎn)內(nèi)容。微生物教學(xué)改革的道路還很漫長，希望在微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式更加合理的情況下，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，養(yǎng)成獨(dú)立分析問題和解決問題的好習(xí)慣，不斷提升自身科研素質(zhì)，為今后的工作或更進(jìn)一步深造奠定良好的基礎(chǔ)，成為真正的創(chuàng)新型科技人才。

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