土壤微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)研究

陳永敢 雷瑩 李珍

摘要 ? ?高校微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生的興趣和科學(xué)探究技能，但目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單一，容易導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣喪失，自主學(xué)習(xí)能力下降，造成學(xué)習(xí)效果不佳。本文根據(jù)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)，對土壤微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了3個(gè)相互關(guān)聯(lián)、前后銜接的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，分別為土壤微生物的采集與培養(yǎng)基制作、微生物的分離與純化、微生物的鑒定和保藏。同時(shí)，結(jié)合微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教程將獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容連成整體，并通過學(xué)生自主研究及教師指導(dǎo)，達(dá)到加深學(xué)生對土壤微生物學(xué)知識理解及提高實(shí)驗(yàn)操作技能的目的。

關(guān)鍵詞 ? ?土壤微生物學(xué);實(shí)驗(yàn);模塊化

中圖分類號 ? ?G642.0 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）18-0253-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

Abstract ? ?The teaching of microbiology in colleges and universities pays attention to cultivating students′ interest and scientific inquiry skills.However，the present experimental teaching mode is simple，which can lead to the loss of students′ learning interest and the decline of independent learning ability.According to the characteristics of microbiology experimental teaching，this paper designed three interrelated experimental modules，which were the collection and observation of soil microorganisms，the separation and purification of microorganisms，the identification and preservation of microorganisms.At the same time，the independent experimental content was integrated，and through the independent research of students and the guidance of teachers，the purpose of deepening students′ understanding of knowledge and improving experimental operation skills was achieved.

Key words ? ?soil microorganisms;experiment;modular teaching pattern

微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)是生物學(xué)研究者應(yīng)具備的基本技能，也是現(xiàn)代生命科學(xué)各分支基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能。近年來，高校開展模塊化教學(xué)有利于學(xué)生對理論知識及實(shí)驗(yàn)方法的理解和掌握，提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力。土壤具備微生物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)和生長繁殖條件，蘊(yùn)含豐富的微生物資源。土壤微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)歷時(shí)長，操作繁瑣，一般以分步實(shí)驗(yàn)為主，難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)掌握的效果。因此，土壤微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K化顯得尤為必要。本文將無菌操作技術(shù)、顯微技術(shù)、菌株分離純化技術(shù)、菌種保藏及分子微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)貫穿到土壤微生物分離中，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容模塊化，以期達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力的目的[1]。

1 ? ?土壤微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)土壤微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)側(cè)重于傳授和訓(xùn)練學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能和驗(yàn)證理論知識，學(xué)生多而儀器設(shè)備有限是目前高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在的問題，學(xué)生只能在有限時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，一般只用1～2種培養(yǎng)基來分離土壤微生物，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺少設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)深度低，教學(xué)效果不能與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，這種被動教學(xué)使學(xué)生上課積極性差，學(xué)習(xí)興趣缺乏。更重要的是每個(gè)實(shí)驗(yàn)間缺乏聯(lián)系，一系列分散的實(shí)驗(yàn)安排易使學(xué)生缺乏整合并運(yùn)用微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)解決實(shí)際問題的能力[2-4]。筆者總結(jié)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，在2014級、2015級生物科學(xué)專業(yè)2個(gè)班進(jìn)行土壤微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)改革，以增強(qiáng)土壤微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)性，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合應(yīng)用能力。

2 ? ?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容模塊化概述

模塊化教學(xué)不僅重視知識點(diǎn)傳授，更重視知識由點(diǎn)及面宏觀把握，這就要求實(shí)驗(yàn)?zāi)K設(shè)計(jì)上層次分明、內(nèi)容遞進(jìn)、銜接緊密，將知識點(diǎn)模塊化后能促進(jìn)相互間貫通。海南熱帶海洋學(xué)院教學(xué)團(tuán)隊(duì)圍繞土壤微生物這個(gè)核心內(nèi)容進(jìn)行模塊化內(nèi)容設(shè)計(jì)，根據(jù)土壤微生物實(shí)驗(yàn)緊密銜接的特點(diǎn)，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)成土壤微生物采集與培養(yǎng)基制作、微生物分離與純化、微生物鑒定和保藏3個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，形成連貫的知識體系。這種模塊設(shè)計(jì)一方面利于學(xué)生從宏觀上掌握土壤微生物分離的整體知識和操作技能，另一方面只要在教學(xué)過程中適當(dāng)拓展，對實(shí)驗(yàn)材料合理替換，如水體或食品等，學(xué)生均較易掌握對應(yīng)微生物的分離方法，對于實(shí)驗(yàn)技能在實(shí)際中的應(yīng)用有較大幫助。通過模塊化實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生具備整體性思路和掌握應(yīng)用實(shí)驗(yàn)技術(shù)解決實(shí)際問題的能力。

3個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K在實(shí)施過程中，將無菌操作技術(shù)、菌種分離、鑒定及保藏技術(shù)及分子操作技術(shù)等基本實(shí)驗(yàn)操作貫穿于實(shí)驗(yàn)中，每項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施均突出了學(xué)生的主體地位，樣品采集、微生物分離和純化、菌體培養(yǎng)與觀察、菌種鑒定與保藏等一系列實(shí)驗(yàn)均由學(xué)生獨(dú)立完成，同時(shí)也給學(xué)生更大的自主實(shí)施空間，如鑒定菌種時(shí)介紹了多種方法，可利用糖類發(fā)酵試驗(yàn)、VP、MR、吲哚試驗(yàn)、H2S產(chǎn)生等生理生化試驗(yàn)或API系統(tǒng)鑒定微生物，使學(xué)生的知識面拓寬（表1）。

3 ? ?模塊化實(shí)驗(yàn)的實(shí)施

土壤微生物分離實(shí)驗(yàn)安排12個(gè)課時(shí)完成，時(shí)間短、教學(xué)內(nèi)容多。以6人一組，建立小組為單位的QQ群或微信群，課前小組內(nèi)討論并擬定方案，并在教師協(xié)助下準(zhǔn)備好課堂用到的部分藥品及器材。學(xué)生在群內(nèi)分享資料、討論結(jié)果及問題咨詢;教師利用群點(diǎn)評實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這種教學(xué)方式把結(jié)果討論放到課下進(jìn)行，能夠確保課時(shí)不增加的前提下教學(xué)內(nèi)容得以完成。另外，學(xué)生課前參與部分實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，對于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已有一定認(rèn)識，為課堂上實(shí)驗(yàn)順利開展奠定基礎(chǔ)。課堂上教師著重講解操作關(guān)鍵環(huán)節(jié)、結(jié)果分析及注意事項(xiàng)。模塊一第1課時(shí)講解顯微鏡使用及土壤微生物采樣方法，第2個(gè)課時(shí)學(xué)生分組采樣并記錄土壤周圍環(huán)境用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)分析。第3、4課時(shí)主要以練習(xí)培養(yǎng)基的配制及分裝，同時(shí)講解滅菌鍋的操作方法。模塊一制備好的培養(yǎng)基同時(shí)也是模塊二微生物分離必備材料。模塊三課時(shí)主要集中在微生物鑒定環(huán)節(jié)，先從基本形態(tài)及革蘭氏染色法初步鑒定，再合理選擇2～3種生理生化性質(zhì)進(jìn)行分析，最后進(jìn)行16S rRNA基因序列系統(tǒng)發(fā)育學(xué)分析。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)的重要指標(biāo)。模塊一土壤樣品的收集，記錄結(jié)果包括具體地點(diǎn)定位、采樣點(diǎn)及周圍環(huán)境圖片。模塊二結(jié)果主要記錄每克土壤的CFU，并在教師協(xié)助下對純化結(jié)果進(jìn)行分析。模塊三主要記錄菌落形態(tài)、菌株生理生化性質(zhì)及16S rRNA系統(tǒng)發(fā)育樹（表2）。

嚴(yán)格的考核制度是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的基礎(chǔ)，是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的有效手段。實(shí)驗(yàn)成績考核與過程管理緊密結(jié)合，細(xì)化考核要點(diǎn)，將實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、出勤、操作、結(jié)果分析及實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫都納入考核范圍。這種考核方式的最大特點(diǎn)是讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)全程全力應(yīng)對，而不僅側(cè)重于寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。此外，對于表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生有明確的激勵機(jī)制。課程結(jié)束后，選出部分代表性項(xiàng)目，推薦參與校內(nèi)開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目申報(bào)及大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目申報(bào)。通過考核及推優(yōu)結(jié)合的方式，提高學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的積極性。

4 ? ?實(shí)施效果

土壤微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)經(jīng)過不斷完善，在海南熱帶海洋學(xué)院生物科學(xué)專業(yè)進(jìn)行土壤微生物實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)初步嘗試，學(xué)生對模塊化實(shí)驗(yàn)普遍表示歡迎，期末問卷調(diào)查中滿意度較高，實(shí)驗(yàn)課中學(xué)生的表現(xiàn)情況及期末成績也反映出學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率的顯著提高（表3）。

其中，學(xué)生對以下改革內(nèi)容滿意度較高。首先，較之傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，模塊化實(shí)驗(yàn)主要以學(xué)生為主體以教師為輔導(dǎo)模式進(jìn)行，在實(shí)驗(yàn)中增加學(xué)生親自動手采集土樣環(huán)節(jié)，并以此土樣作為實(shí)驗(yàn)材料，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又使學(xué)生了解到土壤采樣點(diǎn)微生物分布情況。其次，模塊化實(shí)驗(yàn)將孤立的實(shí)驗(yàn)聯(lián)系在一起形成綜合性實(shí)驗(yàn)，并在后續(xù)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生討論，及時(shí)觀察記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使學(xué)生獲得更大的自主研究空間。此外，實(shí)驗(yàn)中增加了多種生理生化和分子生物學(xué)鑒定，引導(dǎo)學(xué)生通過自己的理解設(shè)計(jì)方案。模塊化實(shí)驗(yàn)從最初訓(xùn)練學(xué)生的動手操作能力到鍛煉學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υ俚桨l(fā)展學(xué)生的科研能力，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和綜合分析能力，使共性教學(xué)發(fā)展為個(gè)性化培養(yǎng)[6-8]。

5 ? ?結(jié)語

土壤微生物學(xué)模塊化實(shí)驗(yàn)將獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)合理整合為綜合性實(shí)驗(yàn)，將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)結(jié)合，不僅鍛煉了學(xué)生微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能，還促進(jìn)了學(xué)生對微生物知識體系和實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)的融會貫通[9-11]。以學(xué)生為主體，從整體上加強(qiáng)了學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力[12-14]。

6 ? ? 參考文獻(xiàn)

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