工业微生物学应用型实验教学与改革初探

李会东，金元昌，李玉峰，张大为，张 洁

(湖南科技大学a.煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室;b.生命科学学院，湖南湘潭411201)

工业微生物学是生物工程专业的一门重要的理论课程，而工业微生物学实验课在整个专业教学体系中，它将微生物学理论与实践紧密联系在一起［1］。而且作为一门先导课微生物实验技术还辐射到生物化学、分子生物学、基因工程以及发酵工程等课程的实践教学中［2，3］。然而，我院工业微生物学实验教学由于实验条件等因素的限制，应用型、实践性实验开设明显不足，多以验证性实验为主，明显地限制了该课程的作用，进而影响到后续课程开设的效果。因此，工业微生物学实验应用型教学改革势在必行［4，5］。

一 完善实验教学模式，改革实验教学内容

以前实验课教学模式是由教师先详解实验目的、基本原理、仪器和用品、操作步骤和注意事项。重点示范关键步骤，学生模仿操作，得出已知结果，这样学生往往只知道实验怎么做，而不知道为什么要这样做。在教师设计好的实验中，学生没有发挥主观能动性。这种教师主体、学生客体的教学模式不能使学生“学会求知”，这种教学模式与应用型人才的培养目标不相适应［6］。

以往的微生物学实验内容均是独立、简单、枯燥的验证性实验。由于实验结果是已知的，学生对实验缺乏兴趣和热情，应付了事。虽然学期结束后实验做了不少，但对实验技术和方法不甚明了，不能从容地面对一个具体课题。为了加强实验课这一重要实践教学环节，我们把实验课从理论课中分离出来，使实验课既密切配合理论课，又具有独立性。我们对微生物学实验教学内容进行了改革，先开设基本实验，占总课时的1/3，再开设设计性实验，占总课时的2/3。基本实验每人1组，设计性实验每3～4人1组。通过基本实验，使学生掌握光学显微镜的正确使用、微生物的形态与染色、无菌操作技术、微生物的计数方法和大小测定、培养基的配制与灭菌等基本实验技能。

工业微生物学实验的开设目的是培养应用型人才为主［7］。因此，以小课题的形式安排设计性实验内容，课题可以和老师的科研项目相关，也可以是学生感兴趣的。例如食用菌栽培、酸奶制作、啤酒摇瓶发酵以及生物质能源等，课题内容必须涵盖工业微生物学实验中必须掌握的实验内容，如无菌操作技术、接种和分离技术、培养技术和细菌、放线菌、酵母菌、霉菌4大类微生物培养观察技术等，实验选题由教师提供或学生自拟，学生选定课题后要完成从实验步骤的设计、实验准备和实验过程的每一步，并以论文格式提交实验报告。

二 “注重学生动手动脑能力培养”实践研究

设计性试验分组后，选一人为组长，其他人明确分工。课前围绕实验主题，通过讨论、查资料、完善实验细节、确定实验方案，准备器材、检查实验条件。在实验实施前后，重点强调人人参与，培养学生的动脑、动手能力、独立操作能力及合作精神。杜绝以往实验过程中“一人动手大家看”这种现象出现。学生做完实验必须查看实验结果，无结果或结果不理想，查找资料，注意排查，分析原因，重新补做实验。通过反复思考，不断亲力亲为，最后取得理想结果，使学生获得成就感，初步培养了学生愿意动手的科研兴趣。逐步建立起失败中学会总结，锲而不舍，敢于挑战困难的意识和精神。

在上述实验教学模式中，确定以学生为主，教师为辅，人人参与，激发学生主动学习兴趣，提高学生主观动手的能力。

三 培养学生从事科学研究工作的综合能力

在工业微生物学应用型实验教学中，通过“确定主题-查阅资料-提炼观点-设计方案-组织实施-分析结果”这一整套环节的实施，不仅培养了学生实验中动手动脑的能力，而且提高了学生观察问题、分析问题和解决问题的综合能力。在应用型实验实施中，因为前期做了详细的准备工作，使学生思路清晰，细节难点明确，避免了以往实验中按部就班、机械盲目地重复;实验结果的不确定性激发了学生对未知事物的好奇心，初步培养了从事科学研究的兴趣;实验操作过程中鼓励学生不懂不确定就及时提出问题，教师现场规范操作与解答，巩固并规范了学生基本实验操作技能;对学生的一些独到的见解给予充分肯定，并鼓励学生尝试自己想办法解决问题，培养学生从事科研工作的信心。根据实验室可利用的条件，鼓励学生开展经过合理论证的尝试性试验，培养学生的创新精神。整个实验过程中严格要求学生认真观察各种实验现象，详细记录实验数据，强调实验记录的重要性，使学生充分领会细节决定成败的意义;注重对实验结果的分析，培养学生严谨细致、实事求是的科学态度。要鼓励学生多问几个“为什么?怎么办?”培养学生的理性思维，使学生善于提出问题、分析问题和解决问题。

四 小结

工业微生物学应用型实验教学首先在2009级生物工程专业学生开始实施，在原有实验教学计划的基础上减少真菌形态观察验证性实验，增加草菇、平菇等食用菌的栽培实验。实验内容包括菌种的分离纯化、培养基的配制、灭菌、无菌操作、菌种形态的观察以及棉塞的制作等多个小型试验。把原来4个独立的实验有机融合成一个应用型大实验。试验周期相对较长，学生有足够的课上课下时间用于查资料、定方案、讨论与实施。分离菌种的材料来自学生自己购买于菜市场的鲜菇，清洗、消毒、接种、分离、纯化、做母种、一级种等，均是学生亲力亲为培养了学生动手的能力。用自己分离的菌种和实验室保存的母种分别用于食用菌的栽培试验，使得学生跃跃欲试，热情高涨，调动了学生的主观能动性。实验过程中提出了很多问题，说明学生自己动脑想问题了，加以辅导，最终问题得以解决，使得学生观察、分析和解决问题的能力得到了锻炼。通过这样一个应用型实验的开设，不仅完成了规定的实验教学内容，而且极大地激发了学生学习的兴趣，并且培养了学生动脑思考问题和动手解决问题的能力。

在上一年实验课开设的基础上，2010级生物工程专业学生的实验课又加以改进，开设了酸奶制作的应用型实验。酸奶的制作本身对学生就有着极大的兴趣，所以课前学生报以极高的热情，查阅资料、做方案、实验过程中关键步骤以及细节问题均准备的非常详实。通过此实验，使学生掌握了酸奶制作原理与工艺，乳酸杆菌与嗜热链球菌培养的最佳条件，前酵与后酵的目的、发酵过程中的关键控制点以及酸奶的营养价值等。此实验的开设也极大地调动了学生自主学习的积极性，当喝到自己做的酸奶时，学生收获更多的是成就感。

通过对两届学生的应用型实验教学改革与尝试，效果良好。课后许多学生自主找到任课教师，要求参加到课题组从事自己感兴趣的科研工作。2009级6位同学参加了生物质能源即纤维素降解生产乙醇的课题组，由于具备了较好的实验操作技能和浓厚的科研兴趣，部分同学考取了中科院广东能源所，上海生科院巴斯德研究所等继续深造。2010级5位同学参加了生物质能源即淀粉生物转化生产乙醇课题组，一边做实验一边积极努力备考硕士研究生。

综上所述，工业微生物学应用型实验教学与改革在培养实用型人才中，充分调动了学生的主观能动性，培养了学生的动脑、动手实践操作能力，锻炼了学生提出问题-分析问题-解决问题的综合能力。

［1］沈筱玉.微生物学实验教学改革在人才培养中的作用［J］.中国现代教育装备，2008(7):56-58.

［2］陈向东，唐 兵.国家级重点教材“微生物学”的教学使用体验［J］.微生物学通报，2002(2):96-99.

［3］肖美燕，孙万邦.生物工程专业微生物学实验教学改革与实践［J］.科技信息，2008(19):20.

［4］肖美燕，孙万邦.生物工程专业微生物学实验教学改革与实践［J］.科技信息，2008(19):20.

［5］刘森林.微生物学实验创新教学体系的研究与实践［J］.微生物学通报，2005，32(4):153-157.

［6］胡国元，吴元欣，程 波.生物工程专业微生物学教学改革与实践［J］.微生物学杂志，2005，5(3):110-112.

［7］贾艳萍，张兰河，郑 胜.体现不同专业特色的微生物学实验教学改革研究［J］.微生物学通报，2013(4):700-705.