《微生物学》理论教学中实践元素的提炼及其应用

张俊会

(台州学院生命科学学院，台州318000)

微生物学是一门以实验为基础的学科，它是人们不断在实践中发现问题、研究问题和解决问题的过程中建立起来的。微生物学理论课则以概念的逻辑体系为学生提供微生物学的发展历程，规范学生对微生物世界的理解，使学生掌握微生物学独特的研究思路与方法，因此理论教学内容中充斥着大量实践元素。传统的理论教学往往强调特定“知识点”的传授，对这些知识的发生历程却很少介绍，这就导致了理论与实践内在联系的剥离，使学生只知其然，却不知其所以然。尽管实验课可以在一定程度上弥补这一不足，但由于课时紧张，往往收效甚微。从理论课中提炼实践元素，可将知识的发生过程巧妙地穿插入理论教学中，不仅有助于学生全面系统掌握微生物学的教学内容，而且有助于提高学生的课堂参与程度，充分调动学生学习的主观能动性，同时可增强学生理论联系实践和自主学习能力，从而提高微生物学的教学质量。

1 实践元素的提炼原则

在教学过程中可以围绕教学主体、新闻热点、重难点和教学目标本着以下原则提炼实践元素。

1.1 与学生日常生活有关的实践元素

兴趣是最大的老师，唯有激发学生的学习兴趣才能使其真正成为教学过程的主体，所以在教学过程中应首先针对学生的学习兴趣选取实践元素。教学中可围绕学生日常生活，从衣食住行到疾病防治选取实践元素。例如:虽然霉菌可引起的纺织品和皮革制品的霉变，但霉菌生产的纤维素酶则参与了高级成衣的制作过程;乳酸细菌、酿酒酵母、根霉等微生物参与了酸奶、黄酒、酱油和面包等制品相关的发酵过程，但霉菌也会引起食物腐败，甚至部分微生物还会引起食物中毒;霉菌会引起壁纸和一些家居制品霉变，也会因空气中霉菌孢子的扩散而导致特定人群过敏;沼气发酵可作为煤气和天然气的替代品，乙醇发酵和生物制氢则有望替代汽油成为未来汽车的主要能源;泪液中的溶菌酶会分解细菌肽聚糖的糖苷键，脂多糖会引起人类发烧，菌群失调会导致人类腹泻，变异链球菌的荚膜会引起人类龋齿，接种疫苗可以预防特定疾病。通过与上述内容相关实践元素的选取，可以将单纯的理论教学与学生的日常生活实践相结合，充分提高学生课堂学习的参与程度并激发学生的学习兴趣。

1.2 与新闻或广告有关的实践元素

许多新闻热点问题，如超级细菌、艾滋病、太湖“蓝藻”事件等都与微生物存在密切联系。针对这些问题可补充相关实践基础，让学生联系所学知识发表个人观点，提出相应的治理措施，部分内容还可用所学理论设计实验加以证实。通过这些相关实践元素的提炼，不仅巩固了相关理论知识的学习，还可培养学生关注现实的品格，缩小理论教学与现实问题之间的距离。

广告充斥着我们的生活，但部分与微生物学相关的乳制品、消毒液和牙膏产品的广告却过分夸大其效果。教学中可适当插播广告，引导学生质疑，鼓励学生用所学知识发现其不合理之处，并提供实验思路证实。

1.3 与重难点突破有关的实践元素

对于教学的重点和难点，可适当选取实践元素，展示前人的实验设计，再现知识的发生过程，从而帮助学生掌握理解。例如结合和转导的发现过程、与生物拮抗相关的青霉素的发现、突变自发性的证明、鞭毛的运动方式、对病毒本质的认识等。通过这些实践元素的补充，可以使学生了解了这些知识的发生过程，学习前人的实验设计思路与研究方法，同时也可对科学家严谨的工作态度有所了解。

1.4 与完成教学目标有关的实践元素

微生物学中有很多实践性较强的概念，如“接种”、“灭菌”、“无菌操作”、“培养基的配制”、“病毒的培养和鉴定”、“原生质体融合”等。为帮助学生掌握这些概念，相关内容同时也是必选的实践元素。

2 实践元素的教学处理

对于不同的实践元素，可采用不同的教学手段，具体有以下几种方法。

2.1 质疑

质疑即提出疑难问题，适当质疑可以调动学生的主观能动性，并与教师形成积极的反馈，调控教师的教学。教学中可以配合教学目标，在教学过程的关键点主动质疑。例如关于细菌鞭毛的运动方式，有“旋转论”和“挥鞭论”两种学说。课堂上可先鼓励学生思考其运动机理，再介绍两种学说，启发学生对比这两种学说的合理性，并提供一种研究思路设计实验证实。之后再介绍著名的“栓菌实验”，让学生体会实验的独特研究思路和研究方法，并与自己的思路形成对比，从而完成对这一知识点的掌握。同时也可藉由特定案例介绍前人的质疑过程。例如Joshua Lederberg和Edward L.Tatum想探究细菌中是否存在有性过程，发现了细菌的“接合”。Norton Zinder想分析其它细菌是否同样存在“结合”过程，却发现了细菌的“转导”。通过对这些疑问的解答，学生可以明确这些理论的发生过程，同时可借助于这些实例的讲解，鼓励学生永远保持好奇心，大胆质疑。

2.2 情境教学

对于一些微生物学的重大发现，可以创设情境，和学生一起重温其发现过程。例如对接合过程的全面解读，首先应介绍相关背景并展示问题的由来。Joshua Lederberg和Edward L.Tatum在1946年选用多重营养缺陷型作为标记菌株进行杂交试验，证实了细菌中存在类似有性生殖过程的个体间基因水平转移现象。但二人的实验尚不能证明此过程是否需要细胞之间的直接接触。至此，“结合过程是否需要细胞间的直接接触?”这一问题已经展现在学生面前。课堂上可让学生讨论分析这一问题的解决策略?最后再介绍Davis的U型管实验，提供前人对这一疑问的解答。通过相关情境的设置，可让学生明确特定知识的由来及解答历程，学习科学家严谨的工作态度，了解微生物学独特的研究思路和研究方法。

2.2 课堂调查

对于一些学生普遍感同身受的内容可开展简单的课堂调查。例如酸奶是大部分学生喜欢的食物，可在课堂上调查学生是否了解其发酵菌种和发酵过程，从而将理论与实践相联系。再如讲到共生菌群时，可向学生介绍人类皮肤表面存在金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌等多种微生物，洗手会轻微影响这些微生物在皮肤表面的定殖情况。这时可开展简单的课堂调查，询问学生日常的洗手方式，顺便让学生思考流水冲洗、肥皂和洗手液三种不同洗手方式对皮肤表面微生物数量的影响，并提出设计方案加以证实。

2.3 课后作业

课后作业作为课堂的延伸，可以巩固课堂教学内容，强化学生对微生物学的学习兴趣，培养学生的自主学习能力。课后作业可采取观看视频、查阅资料和设计实验等多种形式。例如天花给人类造成了巨大的灾难，通过让学生观看科普视频《战痘纪》可以让学生了解人类和天花的斗争历史。细菌的耐药性已成为全球关注的问题，可布置课后作业让学生查阅资料了解细菌的耐药性机制。青霉素和溶菌酶的作用靶位同是细菌的肽聚糖，但二者的作用机制不同，可让学生通过查阅资料，从性质、作用机制、效果、适用对象等多角度对比二者之差异，从而巩固“肽聚糖”这一知识点。再如，关于近年出现的诸多新兴病毒，安排学生自学，并查阅资料制作5 min的PPT课堂讲授新兴病毒的种类、特征及危害。

2.4 播放视频

微生物学涉及许多与实践相关的专业术语，如接种、无菌操作、配制培养基、高压灭菌和原生质体融合等等，这些术语往往造成学生理解上的障碍。教学中可播放一些相关的操作视频，增加学生的感性认识。此外部分教学重点，如噬菌体的一步生长曲线、溶源性细菌的检出、转化和转导等内容讲解时需与特定实验内容相结合，教学中可通过播放相关视频，帮助学生掌握教学内容。

2.5 补充与教学内容相关的背景实验

限于篇幅影响，部分教学内容教材中仅有特定知识点的描述，缺乏其相关发生历程的介绍，这就增加了学生掌握的难度。例如微生物自身有害代谢产物，如过氧化氢的积累是自发突变的原因之一。关于这一知识点，教材并无相关内容支持。教学中可补充关于该知识点发现的相关背景实验。最初是发现过氧化氢对粗糙脉孢霉有诱变作用，添加过氧化氢酶则突变率恢复到正常水平，但如果添加过氧化氢酶抑制剂氰化钾，突变率又进一步提高，由此得出结论:细胞的有害代谢产物——过氧化氢是自发突变的原因之一。

2.6 展示知识发生过程中的重要图表或数据，启发学生从数据中获取知识

培养学生的图表和数据分析能力是对学生进行科学素养训练的重要内容，也是增强理论和实践联系的重要手段。教学中，可针对教学重点展示重要图表和数据，引导学生对数据进行分析，得出相关规律。从而变知识的被动接受为主动探究。例如在讲解指数期微生物代时长短的因素时，可针对其中的多组数据，让学生汇总分析:菌种、营养成分和营养物质浓度对微生物生长的影响。

2.7 与实验课相结合

对于前文提到的各种有关设计实验的作业，可结合实验课或开放实验室等形式，让学生将其付诸实践，一方面加深对有关理论知识的掌握，另一方面，可锻炼学生自主设计实验并独立完成实验及后期的数据分析，完成一个“现象→假设→检验→结论”循环，体会实验学科的思维规律，从而达到科学素养锻炼之目的。

总之，《微生物学》是一门实践性非常强的学科，教学内容富含实践元素。实践元素的具体提炼原则和教学处理手段没有一个固定的模式，它涉及教学条件、教师的教学理念、选课同学的特点等多种因素。授课教师可以根据上述因素，因地制宜选取合适的教学手段。通过实践元素的提炼和恰当处理，可将理论与实践密切联系，增强选课同学对《微生物学》这门课程的学习兴趣，同时有助于提高学生的科学素养。

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