微生物學實驗課程教學改革與實踐

[摘 要]文章從課程組織、課程紀律、激勵方式、課程考核、教學案例、效率效果分析六個方面闡述微生物學實驗課程的教學實踐經(jīng)驗和改革效果。經(jīng)過改革，微生物學實驗課課堂紀律嚴明，教學效果顯著提升。

[關鍵詞]微生物學實驗;教學改革;紀律

[中圖分類號] G642.423 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）11-0099-04

微生物學實驗課是實驗性質(zhì)的課程，必須在微生物學實驗室里進行，以30人為一個標準班，每周一次實驗，每次實驗4課時。

微生物學理論課，共48學時，3學分， 從第1教學周開始上課。微生物學實驗課是理論課的補充，它對理論課具有依附關系，但是又獨立成為一門課程，共32學時，1學分，從第5教學周開始上課，持續(xù)9周，每周一個實驗，共8個實驗，最后一周觀察第8次實驗的結果。

微生物學實驗課程選取8個實驗，分別是：（1）顯微鏡的使用、細菌單染色及革蘭氏染色;（2）培養(yǎng)基制作、器皿包裝及儀器使用;（3）細菌的分離培養(yǎng)、純培養(yǎng)和倒平板;（4）微生物生理生化實驗（Ⅰ）;（5）微生物生理生化實驗（Ⅱ）;（6）抑菌試驗;（7）常見真菌的形態(tài)觀察;（8）酸奶制作。

本文主要探討微生物學實驗課程的教學實踐經(jīng)驗和改革成果，以期為同行提供參考和借鑒。

一、微生物學實驗課程的組織

（一）課前

實驗員準備好實驗所需要的物品。任課教師提前2周為各個班級建立QQ群，用于交流。第5教學周開始第1次實驗課，提前1周提醒學生不要遲到和缺勤。

任課教師通過QQ群發(fā)放實驗預習文件，并準備好課程教案、講稿、大綱、日歷、點名冊、座位圖、實驗物品明細等。實驗課課前，任課教師提前2～3個小時進入實驗室檢查、擺放實驗物品，封存暫時不用的實驗物品，熟悉實驗環(huán)境，寫好黑板。課前20分鐘開門讓學生入座，只準學生穿實驗服坐到座位上，讓學生將書籍、資料等物品放到書包里，書包、羽絨服等則放到遠離實驗臺的指定位置。

（二）課中

第1次實驗課讓學生自選座位，并固定下來，以后每次都坐在自選的座位上，由學習委員在座位圖上填寫各個學生的姓名。組織學生入座后，教師先做自我介紹，然后點名學生，接著講話激勵學生，強調(diào)紀律，概述課程信息及考核規(guī)則，最后導入第1次實驗課的內(nèi)容。

以后每次實驗前，首先檢查學生入座情況，及是否攜帶不必要的物品;接著點名、強調(diào)紀律;然后總結上次實驗情況;最后導入本次實驗課的內(nèi)容。實驗結束后，安排值日小組打掃衛(wèi)生，學習委員招募“志愿者”清洗玻璃器皿。參與清洗玻璃器皿的學生給予加分，加分按照小時計算。例如微生物學實驗課程，若學生32小時掙96分，那么每小時掙3分，則折算成課程總分里的3分。參與清洗器皿的學生并非越多越好，如果每個學生都參與清洗玻璃器皿，不僅不能保證清洗效果，在洗1個玻璃器皿時還會扔掉一副手套，造成浪費。

（三）課后

學生課后寫實驗報告，實驗報告在3天后上交，教師盡快批閱實驗報告，下次實驗課發(fā)放給學生，教師總結概述實驗報告的常見問題集中進行答疑解惑。最后一次實驗結束后花15分鐘進行小測驗。測驗試卷為25道單項選擇題，每道題4分。考試結束后馬上講解答案。最后一次實驗完成之后的下一周組織學生觀察最后一次實驗的結果，并公布小測驗成績，成績以分數(shù)排名，為了讓更多的學生收獲得獎的喜悅，分數(shù)前3檔依次獲得虛擬的金牌、銀牌、銅牌。首先公布第10名（實際是第10檔）的名字和分數(shù)，然后依次公布第9、8、7…4名，最后公布季軍、亞軍、冠軍。第10名以后的不公布，只公布最低分和最高分。課程綜合成績及排名通過QQ群公布，并虛擬發(fā)金牌、銀牌、銅牌，留有懸念，將金牌得主留到最后公布。

二、微生物學實驗課程的紀律

（一）實驗課程的安全

安全無小事。微生物學實驗可能要用到酒精燈、滾燙的培養(yǎng)基、病菌、電源插座、有毒藥品、有害藥品、玻璃器皿、貴重儀器等，這些都有安全隱患。因此必須清理實驗臺非必需物品，只擺放實驗必需物品。學生只準穿實驗服，特殊情況需要記錄數(shù)據(jù)的可以攜帶紙和筆。嚴格的紀律是實驗安全的重要保證。教師要盡可能詳細地羅列存在安全隱患的事項，根據(jù)實驗進程，每次都認真寫實驗日記，記錄學生不好的表現(xiàn)和好的表現(xiàn)，下次課或者以后課堂上逐條分析講解，讓學生意識到自身實驗操作的不足之處。

（二）實驗課程的規(guī)章

第1次實驗課課前，教師宣布實驗規(guī)章，具體如下：（1）不準在實驗室里吃東西、喝水、咬筆頭、吃手指;（2）不準在實驗室內(nèi)談戀愛、嬉鬧、開玩笑;（3）不準在實驗室內(nèi)大聲喧嘩;（4）不準亂扔垃圾、玻璃、病菌、毒藥、化學藥品、燙手物;（5）不準偷、搶他人實驗物品;（6）不準造謠誹謗、誣蔑他人，當面詆毀，妄加評論;（7）不準自作主張、自以為是;（8）不準速度太快、慌忙毛躁;（9）不準隨意擺放危險物品;（10）不準將實驗物品移位;（11）不準隨意浪費;（12）不準將瓊脂培養(yǎng)基扔入下水道;（13）不準遺留碎玻璃;（14）不準笑;（15）不準做無聊的事;（16）不準將自己的實驗報告交給別人參考;（17）不準一哄而上，搶先求快;（18）不準使蠻力擰儀器旋鈕;（19）不輕易搭腔、插嘴、傳話、起哄、搗亂;（20）不準把注意力放在異性身上;（21）不準把玻璃放在桌子邊沿;（22）不準忘記標記。

教師結合實際和案例逐條講解規(guī)章。例如第（14）條“不準笑”，做實驗時應該意識到安全隱患很多，注意力應該高度集中，嚴肅緊張地完成實驗過程。這樣，根本就不會有說笑的機會，笑是放松的表現(xiàn)，所以在實驗中不應笑。例如第（15）條“不準做無聊的事”，無聊的事有很多，例如翻弄接種棒，將涂布棒放在鼻子上，用移液器奏樂，男生撥弄正在做實驗的女生的頭發(fā)，把粉筆頭扔向正在做實驗的同學頭上，等等。

三、微生物學實驗課程的激勵方式

（一）通過自我介紹和親歷事跡激勵

筆者是世界植物病理學會主席Maria Lodovica Gullino的留學生，當筆者講述國外研究經(jīng)歷和感悟時，學生能聚精會神，洗耳恭聽。例如，植物病原菌多半是真菌，筆者從抗性堆肥中分離篩選抗性菌株。黃瓜種子播種百分百發(fā)芽，加入疫霉百分百倒下，播種在“C12”這種堆肥中，再加疫霉，二十粒黃瓜種子能活十七八，說明這種堆肥抗性強。筆者的工作就是從這種抗性堆肥中分離篩選抗性菌株，為抗性有機菌肥提供菌源。

筆者還是國際生物固氮學會秘書周俊初的研究生，是農(nóng)業(yè)微生物學國家重點實驗室的畢業(yè)生。筆者結合自身研究經(jīng)歷，給學生講解：拔起豆科作物根部，就會發(fā)現(xiàn)根瘤，根瘤菌就在根瘤中固氮?！案鼍边@名字不太好聽，可它不是病原，沒有毒，也不臭，是個“好人”。在微生物學領域筆者也有一些專利授權。教師的過去經(jīng)歷可能就是學生的未來寫照，課堂上講述給學生聽，參考意義很大，學生都愿意集中注意力傾聽。

（二）通過具體事跡激勵

九江學院向教授團隊通過不斷的實驗研究獲得了效果好的農(nóng)用抗性菌株，他們申請專利并賣給公司，公司所生產(chǎn)的產(chǎn)品十分暢銷，短短幾年就賺了十億，向教授因此獲得“最美龍江教師”稱號，榮獲國家科技進步二等獎。這樣的事例為學生樹立了很好的榜樣，很多學生暗下決心，立志報考。

有的學生認為考研、搞科研是極少數(shù)人的事，而且需要很強的意志和毅力，因此對考研和從事科研工作缺乏自信，為此教師可以通過具體事例來激勵學生。比如某公司博士起薪九千、碩士六千、本科三千，進一步讓學生明白搞科研很辛苦，但是對社會和個人的回報也很豐厚。另外，讓學生明白搞科研并不是極少數(shù)人的事，發(fā)達國家就有三分之一的人搞科研。

（三）通過實驗課程本身激勵

微生物學歷來都是各類高校生命科學學院及醫(yī)學、藥學、農(nóng)學、林學、食品學等有關專業(yè)本科生的必修專業(yè)基礎課，地位十分重要[1]。微生物學實驗課是重要基礎課，出國搞研究，打基礎還得在國內(nèi)，否則，出國研究大半年，無菌操作總污染，實驗失敗浪費材料、時間，最后收獲的是別人的憤怒和自己的沮喪，這就是微生物學實驗基礎不牢固的可能后果。相反，基礎打好了，進入研究狀態(tài)快，實驗進展順利，產(chǎn)出成果質(zhì)量和數(shù)量具有分量，以后職業(yè)道路廣闊而平坦。

針對真菌容易污染，教師可以結合下列事例進行講授：做霉菌實驗就像養(yǎng)蜜蜂，有人在實驗室培養(yǎng)霉菌，其他人同屋做其他細菌、細胞等實驗幾乎全被污染。封膜密封有時也不好使，所以做霉菌實驗要求更加嚴格一些。筆者在國外時看超凈工作臺無菌風一直嗡嗡響好幾個小時，于是曾關過一次，因此遭到導師嚴肅批評。實驗室的規(guī)矩是：每天提前半個小時殺菌，開無菌風，無菌風必須一直開著，直到當天下班或者當天不再使用。實驗要求嚴格可見一斑。

四、微生物學實驗課程的考核

（一）課程成績組成

課程成績采取綜合評定方式。出勤是基礎，占比20%，滿分100分，請假扣5～10分，曠課扣10～20分，遲到適量扣分。實驗效果占比20%，實驗主要目的是學習，容忍失敗。染色、接種、生理生化、抑菌實驗效果好，表揚3人，給予加10分，最多加到滿分。沒按規(guī)程操作效果不好的扣分，每次扣10分，效果一般的基礎分為80分，上下加分和減分，滿分100分封頂。實驗報告占比25%，以7次實驗報告平均分作為分數(shù)。小測驗占比25%。生技1705班先考試，平均分少5分， 1705班每人加4分。其他占比10%，忘拔插頭的扣10分，實驗室里喝水的扣10分，顯微鏡布罩不整齊的扣5分，遲交實驗報告的扣10分，忘帶實驗服的扣10分，打掃衛(wèi)生敷衍了事的扣10分，逃脫值日的均要扣分。按要求修改群名片的加分，志愿刷平板試管的1個小時以上加30分，學習委員任勞任怨，加10～20分，值日生刷平板試管加10分，滿分不封頂，基礎分60分。實踐表明，這種綜合評定方式有效且合理。

（二）實驗報告成績的評定

學生的實驗報告有時不能客觀反映實際水平，“借鑒”現(xiàn)象普遍存在，最后“借鑒”的實驗報告往往可以綜合各方長處[2]，效果良好，于是獨立完成實驗報告撰寫的學生心里不樂意給其他同學“借鑒”，可又礙于情面不好意思拒絕。這該怎么辦？教師可在課堂上明確禁止將實驗報告給同學抄襲，給學生拒絕他人抄襲一個“法理依據(jù)”。雖然明確禁止抄襲他人的實驗報告，但學生依然是想抄就抄，教師無法鑒別，效果不好。但是實驗課堂宣布不準讓別人抄襲，就讓想抄的抄不到，可以顯著減少抄襲現(xiàn)象，實際效果更好。

實驗報告成績占課程總成績的25%，實驗報告是主觀打分，如何避免讓主觀打分變成隨意打分呢？教師可以先總體翻閱所有實驗報告，了解一下總體情況，找出常見的錯誤和不足，按優(yōu)、良、中、差進行大致分類;然后綜合各方面情況給予評分，例如實驗報告內(nèi)容是否齊全、數(shù)據(jù)是否準確、分析是否具有邏輯性、表格或圖形是否規(guī)范、字跡是否工整、排版是否美觀等。實驗報告成績評定以4分為一個檔次，如果某份實驗報告僅有極少量不足的可以給96分，以此類推，給92分，88分……控制90分以上的在五分之一左右。爭取讓每一分都有依據(jù)。8次實驗寫7個實驗報告，生理生化兩次實驗寫一個報告。8次實驗報告的平均分為實驗報告的考評分。這樣，實驗報告出現(xiàn)前后標準不統(tǒng)一，給分不客觀的誤差顯著減少。如果兩個學生的實驗報告幾乎一樣，分數(shù)結果也一樣，說明標準尺度基本一致。

（三）實驗課程成績的分析

學生都能認真做好實驗， 實驗效果特別好的當場表揚，一共有3位學生， 這3位學生加10分。實驗效果成績評分不適合的當場挨個打分，因為這樣會把實驗課堂教師和學生的注意力轉(zhuǎn)移到效果分數(shù)上，而且教師的尺度標準不好控制，學生甚至會出現(xiàn)討價還價、鬧情緒的情況。只要態(tài)度認真，效果好的可能是各個細節(jié)把握得特別好，效果不好的不一定就是沒做好實驗，沒做好實驗的原因有很多，不一定全是學生本身的原因，例如染色后30秒做下一步，結果位置被占用。

實驗課程小測驗設置25道單項選擇題進行考查， 在最后一次實驗完成后進行。單項選擇題都是客觀題，題目圍繞考試大綱，以8次實驗的原理、內(nèi)容、結果分析等為主題，選擇實驗關鍵技術、容易混淆的知識點，制訂出至少3套題目。結果表明，剛做完實驗就測驗正確率比較高，因為剛學過大家都會。小測驗完成后馬上給出標準答案以及解析標準答案，很多學生聽完標準答案后都恍然大悟。例如革蘭氏陽性菌是什么顏色？很多學生答錯，答案是無色，因為所有細菌都是無色，革蘭氏陽性菌沒有染色自然也是無色的。又如革蘭氏陰性菌用結晶紫染色后是什么顏色？答案是紫色。知識掌握模棱兩可的學生只記得革蘭氏陰性菌經(jīng)過革蘭氏染色后是紅色，所以答錯。小測驗不僅可達到客觀反映學生實驗理論知識掌握情況的目的，還可進一步促進學生鞏固知識，同時減少僅僅用實驗報告評分的誤差。

五、微生物學實驗課程的教學案例

（一）實驗環(huán)境微生物密度和濃度的估測

無菌操作技術是微生物學實驗的重要內(nèi)容和技術，建立牢固的“無菌概念”，嚴格無菌操作很重要[3]。首先需要正確評估實驗的污染風險。要想評估無菌操作實驗的污染風險，必須正確估測實驗環(huán)境微生物的密度和濃度。無菌操作實驗中，手上皮膚表面、自來水、空氣等環(huán)境中的雜菌濃度和密度估測對評估污染風險至關重要。為了讓學生能有個更精確的估測，教師提問：“土壤中有微生物嗎？”學生答：“有?！苯處焼枺骸坝卸嗌伲俊睂W生答：“很多?！苯處熢賳枺骸翱諝庵杏形⑸飭?？”學生答：“有?！苯處焼枺骸坝卸嗌?？”學生答：“很多?！苯處熃又鴨枺骸白詠硭杏形⑸飭幔俊睂W生答：“有?！苯處焼枺骸坝卸嗌?？”學生答：“很多?！?/p>

教師最后總結：“幾個問題的答案都是一樣的，是不是一樣多呢？密度和濃度差距可大啦！肥沃的土壤微生物密度大，貧瘠的土壤微生物密度小。肥沃的耕作層土壤微生物密度每克土壤細菌約108，放線菌孢子約107，霉菌孢子約106，酵母菌約105，藻類約104，原生動物可達103左右[4]。按照我國生活飲用水標準，總大腸菌群（MPN/100 mL或CFU/100 mL）不得檢出，菌落總數(shù)小于100（CFU/mL），這下你們可以估測自來水的微生物濃度了吧？空氣中的微生物密度會有多少呢？空氣中常有‘飛舞的真菌孢子，真菌孢子尺寸為微米級?？諝赓|(zhì)量PM2.5指環(huán)境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于 2.5微米的顆粒物，它能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就代表空氣污染越嚴重。按照我國的標準，24小時PM2.5平均濃度35微克/立方米以下是優(yōu)的空氣質(zhì)量標準，75微克/立方米以下是良的空氣質(zhì)量標準，75微克/立方米以上達到污染的級別，對人體有一定的危害，300微克/立方米以上是重度污染。美國的標準是12微克/立方米以下為優(yōu)，超過35微克/立方米不達標。我們可以推論：如果這些漂浮物全都是真菌孢子，優(yōu)質(zhì)空氣真菌孢子濃度小于25個/立方米。況且空氣中的漂浮物不全是真菌孢子，當然一個細胞中可以有病毒達千個以上。這樣，學生對空氣中的微生物濃度就有一個更精準的估測了。自來水本身微生物濃度并不大，樣品少甚至可能沒有，用消毒劑或者洗滌劑洗手可減少手上皮膚表面的菌密度。至于呼吸的空氣微生物密度，留著同學們自己分析推測?！?/p>

（二）設計情景劇加深印象

教師拿著PDA固體培養(yǎng)基平板提問：“手上有菌的請舉手?！比缓髮ふ抑驹刚咴谄桨迳习磦€手印，看看能長出什么菌落。待志愿者按完手印之后教師故意做出驚恐的樣子責問：“這培養(yǎng)基有劇毒，你怎么敢用手直接摸呀？”學生辯解：“這不是您讓我按手印的嗎？”教師反問：“我的話你也輕信呀？假如我是個壞蛋老師，明知有毒，蓄意讓你按手印，或者說我是個混蛋老師，誰都知道有毒，而我卻不知道還讓你按手印，該怎么辦？你怎么這么不謹慎呢？”這種自編自演的情景劇可達到活躍氣氛、吸引注意力、加深印象的作用。教師解釋：配制培養(yǎng)基必須非常清楚培養(yǎng)基的組成成分，有的成分有毒，有的未必有毒，但是致癌，例如重鉻酸鉀是一級致癌物。當然PDA成分是土豆、葡萄糖、瓊脂粉，它是無毒的，大家不用擔心。

六、微生物學實驗課程的效果和效率分析

（一）效果分析

如果實驗能讓學生記憶數(shù)十年，那么效果就比較理想。例如無菌操作過程經(jīng)常要用到酒精燈，酒精燈中酒精容量的必須為酒精燈容積的1/3～2/3。筆者通過講授的方式告訴學生自己做過這個實驗，做實驗時首先進行安全防護，做好滅火準備，然后看看酒精裝滿后點燃燈芯會有什么結果，結果是燈芯火焰燒燙了酒精燈瓶口導致酒精噴出變成噴火，然后再看看酒精裝很少會有什么結果，結果是火焰燒進酒精燈瓶口內(nèi)部導致酒精燃燒。親自做過這個實驗能記憶數(shù)十年，聽說過實驗也能記憶較長時間，只知道酒精容量必須為酒精燈容積的1/3～2/3，而不加以分析推理，記憶的時間就會很短。

實驗課時間緊張，有的學生拿平皿手都發(fā)抖，只學一次，可能過1周或者1年就逐漸淡忘了，不可能熟練掌握。要想熟練掌握，必須另外單獨練習。不準幫助他人做實驗是無菌操作必須強調(diào)的要求，因為無菌操作目的就是訓練個人的操作技能技術，他人幫助就達不到實驗目的了。教師應多關注學生容易出現(xiàn)錯誤的細節(jié)，并及時記錄下來，同時逐條講解容易出現(xiàn)的錯誤，以提高教學效果。

課前激勵可以調(diào)動學生的主觀能動性，意識決定行為， 如果學生覺得知識有用、有價值、真的很重要，那么他們就會自覺主動認真學習實踐。實驗課程只能保證教會，卻難保證教熟。例如配制培養(yǎng)基分離純化菌株，學生獨立自主多次完成整個過程，自然就操作熟練了。每個實驗室都有監(jiān)控，監(jiān)控可以約束大部分學生，但是個別學生在監(jiān)控面前反而更淘氣耍怪了。教師應摸透學生接受知識的本質(zhì)規(guī)律，然后施予針對性教學。例如染色原理，可以先在黑板上畫兩個符號“+”和“-”并打個圈，然后解釋符號，細菌蛋白質(zhì)等電點一般為pH2-5，所以在中性溶液中帶負電，染料有色離子為陽離子，帶正電，屬于堿性染料，正電和負電相互吸引，于是蛋白質(zhì)分子就和染料有色離子結合帶上顏色，蛋白質(zhì)染色了，細菌細胞就染色了，這里要注意：細菌染色主要指的是染蛋白質(zhì);環(huán)境pH可以改變蛋白質(zhì)的帶電性，從而改變?nèi)旧碛^結果。

（二）效率分析

理論課可以合班上課，但是實驗課必須在實驗室里上，實驗室只能容納30人，可一周重復讓各專業(yè)不同班級學生做實驗，這樣安排可以提高效率。趙斌主編的《微生物學實驗》有86個實驗[5]，周德慶主編的《微生物學實驗》有98個實驗[6]，我們只做8個。進一步提高效率的方法有很多，十分鐘左右的視頻，往往花費大量時間，卻可以提高某個知識點的教學效率，但是微課只是個別知識點的學習，微生物學實驗有很多知識點。有一次，在比賽前筆者制作了一個微課“梯度稀釋涂平板制單菌落”，花了數(shù)十天時間，由于初次參賽，缺字幕，只錄一次，沒有經(jīng)驗，所以沒有獲獎，雖然沒有獲獎，但是一樣可以提高教學效率。試管稀釋，玻璃吸管移取1毫升液體等傳統(tǒng)實驗效率低、使用不方便、誤差大，早就應該被淘汰，移液器和吸頭方便使用、誤差極小，應多加使用[7]。教學是一門藝術，能否上好微生物學實驗課，關鍵在于教師[8]。好的教改成果應該推廣應用[9]，教改成果往往耗費了教師大量的時間、精力和財力，當然推廣應用需要受眾認可和接受，缺乏廣泛的推廣應用就違背了教改初衷。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 陳向東.開放式教育潮流下的我國微生物學教學改革與人才培養(yǎng)[J].微生物學通報，2018（3）：471-472.

[2] 姚佳，馬悅，徐文，等. 基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂在醫(yī)學微生物實驗教學改革中的探索[J].微生物學通報，2019（9）：2426-2435.

[3] 彭方，謝志雄，李文化，等.激發(fā)學生好奇心，提升微生物學實驗教學效果[J].微生物學通報， 2018（3）： 655-660.

[4] 周德慶，徐德強. 微生物學教程[M]. 3版. 北京：高等教育出版社，2012.

[5] 趙斌，何紹江.微生物學實驗[M].北京：高等教育出版社，2012.

[6] 周德慶，徐德強. 微生物學實驗[M]. 3版. 北京：高等教育出版社，2012.

[7] 劉保平，魏穎. 傳統(tǒng)微生物梯度稀釋法的改進措施探討[J].黑龍江畜牧獸醫(yī)， 2017（8）： 94-95+291-292.

[8] 宋淵，王世偉，陳芝，等. 微生物學教學改革的幾點思考[J].微生物學通報， 2018（3）： 616-621.

[9] 劉保平.淺議微生物學教學綜合改革[J].微生物學雜志，2014（4）： 101-104.

[責任編輯：黃春香]