《微生物与遗传育种》课程改革与实践

吕凯波+韦琴++吴士筠++乐薇

摘 要： 本文围绕《微生物与遗传育种》课程建设，结合教学实践体会，从突出实践角度形成模块制教学，深入优化实验教学内容；采用互动式、网络式教学手段，改进教学方法；通过完善教学考核方法，建立考核评分体系等方面进行了系列改革，共同构建专业人才培养的重要课程、为工科背景训练的核心课程、实践能力锻炼的技术课程，调动了学生学习的积极性，提高了教学质量。

关键词： 《微生物与遗传育种》 教学内容 教学方法 考核方式 改革实践

《微生物学》是生物、食品、环境和制药等专业的核心课程之一。微生物菌种是工业生产活的灵魂，优良的微生物菌种是大规模高效、高质生产的基础，而优良的工业菌种只有通过不断的菌种选育来获得[1，2]。在应用型本科院校“3+1”人才培养模式下，各高校课程在逐步减少，同时开设《微生物学》和《微生物遗传育种》两门专业课难度很大。《微生物与遗传育种》作为一门新兴的课程应时而生，它不仅包含丰富而重要的形态学知识，复杂的代谢调控机制，还包含系统的人工育种手段和方法，是一门应用性极强专业课。笔者从2011年开始教授该课程，以培养具有坚实专业基础、独立动手能力和活跃创新思维的人才为目标，对《微生物与遗传育种》课程的教学内容、教学方法、考核方式进行了一系列改革，取得了较好效果。

1.优化教学内容，突出实践教学

1.1注重教材的选择，增加实用性强的内容。

教材是沟通教与学的桥梁，也是学生理解、接受理论与技能的重要参考，所选用的教材对保证和提高教学质量具有十分重要的作用。笔者选择诸葛健编写《微生物学》作为教材，鉴于作者编写内容针对工科院校有关专业的工艺、工程学较多，与工科的应用性和适用性密切结合，包含了形态学、生理学、生态学和遗传育种学。作为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，此书侧重于微生物学的基础性、系统性、应用性和先进性，体现了微生物领域基础与前沿、传统与现状的关系，强化了与应用结合的相关内容，如常用工业微生物的形态学，与发酵工艺密切相关的营养及培养环境，与定向育种相关的代谢调控，与废水处理相关的微生物生态，从微生物遗传学引申的各种菌种选育与保藏技术，等等。将诸葛健《微生物遗传育种》作为重要的参考补充教材，共同学习微生物育种的遗传学原理、基因突变及其机制、基因突变的应用、基因重组育种、基因工程及其应用[3]，使课程在基础理论研究和实际应用两方面均有涉及，倾斜于与工业发酵和农副产品深加工有关的工业微生物，强化与应用结合的相关内容[4]，再通过实验项目的开设对微生物学及育种学的知识进行综合运用和巩固提高。

1.2模块制教学，加大综合设计性实验的比例。

模块化教学是一种国际公认的应用型人才培养模式范例，与传统教学相比形式灵活，可以根据学科发展趋势，增补新的教学内容。根据应用型本科院校“3+1”人才培养模式要求，我们将《微生物与遗传育种》课程及实验采取模块式教学，将课程教学内容分为：微生物形态学、微生物生长代谢、微生物人工控制三大模块。微生物形态学主要讲授微生物类群的个体形态、群体特征和繁殖方法等，涉及的实验以验证型实验为主，包括微生物制片及染色技术、光学显微观察技术、培养基配置灭菌技术、无菌操作技术等，让学生对微生物个体形态、群体特征有直观认识，对微生物无菌操作、培养、观察方法有一定的理解和掌握。微生物生长代谢模块主要讲授微生物营养机制、物质能量代谢、代谢和发酵及生长控制。开设微生物学综合实验，主要有土壤中产蛋白酶微生物的分离和纯化、污染的水体中细菌总数与大肠菌群的测定、环境及人体表面微生物的检测、环境因素对微生物生长的影响、微生物常用的生理生化试验等。微生物人工控制模块主要教授育种的遗传学原理及诱变育种、杂交育种、原生质体融合育种和基因工程育种等育种方法。在实验内容上以设计应用性实验为主，包括产蛋白酶菌株的筛选、微生物产沼气试验装置设计制作及效果分析、微生物的紫外诱变及筛选、牛乳巴氏消毒及酸乳的制作、氨基酸营养缺陷型菌株的筛选等。

在课时分配上《微生物遗传育种》课程51学时，实验70学时，其中综合设计性实验比例达70%以上，实验注重实践性、综合性、探索性和启发性，将理论教学与实践教学相融合，形成教、学、研一体化教学模式[5]。

1.3课外开放实验和创新实验室的开设。

实验是检验课程学习效果，培养和提高科研素质和应用能力的重要训练场所。课外开放实验和创新实验室，不仅向学生提供了可选择的课外实验题目和要求，更重要的是培养学生解决问题思路方法和熟练掌握操作技巧，进而锻炼学生克服困难精益求精的意志品格。

课外开放实验以学生为主体，教师不向学生教授现成的实验步骤，而是向学生提出实验目标和要求，让学生在课余查找资料，经过自学提出合理的实验方案，启发学生如何从实验目的要求出发，从粗到细地逐步设计出过程，最后与老师探讨实验方案的正确性和可行性，完善后方能自行实施实验。在教学内容上主要安排有：紫外诱变技术及抗药性突变株的筛选、大肠杆菌的转化实验及酵母原生质体融合、微生物产沼气试验装置设计制作及效果分析等内容，提高学生实验的主观能动性，将应用型、创新型人才培养模式真正落到实处。

创新实验室将微生物在污水处理中的应用的研究方向，教师与学生共同参与试验前期的选题、思路设计及方案的拟订，而后续的试验过程由学生在课外独立完成，学生定期向老师汇报试验进展和遇到的困难，教师给予指导帮助，给学生尽可能大的独立思考和钻研空间。目前创新实验室开设的研究项目有：微生物浸取回收废旧锂离子电池中的金属、微生物技术修复污染底泥、活性污泥中微生物菌种的分离筛选。

在课余时间学生通过在课外开放实验和创新实验室的锻炼，提高学生的综合实验技能，使学生尽早接触到专业技术领域，接受科学研究的初步训练，使学生不论是从知识上还是从能力上都能产生较大突破。

2.改革教学方法和手段，强化教学效果

2.1互动式课程教学模式的建立。

在应用型本科院校生物工程专业“3+1”人才培养模式的探索过程中，《微生物与遗传育种》学时做了相应调整，教学内容进行了适时优化整合，但要在有限的课堂时间和空间里实现课程要求，必须对传统的教学手段和方法进行新的探索、改革和研究，调动学生学习的主动性，让学生主动参与教学过程[6]。

在整个互动式的教学过程中，教师担当组织者、指导者、帮助者和推进者的角色，使学生通过与老师、同学的协商讨论，发现知识，掌握知识，不断整合知识结构，使自己步入更高的学习层面。通过教学方法的改革，将课程关键知识、课程重点难点以操作应用和讨论互动等形式表现，与微生物前沿知识整合成教学专题，精心设计出课堂教学方案，提高学生学习效率，同时扩增课堂信息量，节省教学资源和教学时间，让学生在不同看法中进行交叉思考，提高学生分析问题和解决问题的能力。

2.2多媒体及网络技术在教学中大量运用。

《微生物与遗传育种》是一门抽象性较强的专业基础课，以教师讲授知识点为主的单一教学方法，学生以被动接受为主，自主性学习热情不高。多媒体教学将语言、文字、声音、图形、图像、影像等多种媒体信息结合起来，学生可以根据自身的认知结构特点选择适合自己的内容及自己所感兴趣的东西，认真地重复观看学习，完成教学或训练过程，实现微生物学在学生的大脑中的意义建构，强化教学效果[7]。

“网络教学平台”能实现图文并茂、声像并举、实时互动，能激发学生求知欲，发挥助学助教的作用。多年来笔者通过对教学大纲、教学日历、课程指南、讲义、课件、题库等电子资源的收集和整理，设计网络教学活动，推出了网络辅助教学平台内容包括：课程介绍（课程建设概况、内容简介、教学目的、课程指南等）；教学计划（教学大纲、教学日历等）；主讲内容（各章节PPT、视频、flash等）；虚拟实验室（验证试验、设计性试验等）；电子教材（课程教材和实验课电子教材）；作业习题（各章节练习题、考研试题等）；电子资源（网站、视频、动画及录像等）；学科前沿（研究动态、热点资料）、互动家园（学习交流、在线测试、意见反馈），为学生自主学习创造了良好的学习互动平台。

网络辅助教学平台实现了教所需资源、学所需资源、测评所需资源的有机统一，有利于发挥学生的主观能动性，启发引导学生自己发现总结规律，实现个性化差异化教学，激发学生求知欲，发挥助学助教的作用，是未来教育的发展趋势。

3.完善教学考核方法，建立考核评分体系

成绩的优劣始终是学生关注的焦点。单纯从期末卷面成绩高低判定学生掌握好坏的方法显然是片面的。因此，要从期末卷面、实验报告、课后作业、课堂笔记及实践创新成绩等几个方面综合评定成绩。为突出试卷的应用性特点，严格控制填空题、概念题、简单题等记忆性题型的分值之和在50%以内，为保证成绩的客观性，同类专业的学生统一参加考试，至少由三位教师流水阅卷。

我们将课程考核的内容与权重分为4部分：期末成绩（50%）、课堂提问与讨论（20%）、笔记与资料整理收集（20%）、网络在线学习及互动（10%）。互动式课程教学模式的建立后，学生的平时学习成绩占到总成绩的一半，将学生的态度、自学能力的培养、钻研精神纳入考核范围，检验教与学双边效果。新的考核体系对学督促学生平时的学习，在引导学生主动学习方面效果显著，对教学起到很好的促进作用，扭转了过去看重理论知识考试结果而忽略平时学习习惯和能力的培养的片面考核方式。

实验课考核鉴于以往学生学习偏重实验报告的书写而忽略平时实验操作技能与技巧的训练，新的考核体系对考核的内容与权重分为4部分：实验报告（40%）、实验操作（30%）、课外实验考核（20%）、预习报告（10%）。其中课外实验考核的成绩是由创新性、实用性、难度系数和工作量等因素决定的。现有的考核方法提高了平时操作在总成绩中的地位，更改了过去实验考核主要是教师根据学生的实验报告来评定，强调了实验的预习和准备，加大了对实验操作规范性的考量，避免了部分学生实验课不动脑、少动手的坏毛病，以实验成绩反映学生的实际操作水平和理论教学效果。

4.结语

《微生物与遗传育种》课程改革通过对课程体系、教学内容和手段、教学模式等方面的改革实践，优化整合了教学内容，加大了综合设计性实验的比例，开设了课外开放实验和创新实验室的，通过互动式课程教学模式的建立，运用多种教学方式和科学考核方式调动学生学习的积极性，使教学效果得到强化。

参考文献：

[1]江琼，朱诚，李素芳.《工业微生物育种学》课程教学探讨[J].科技信息，2012，32.

[2]施巧琴，吴松刚，等.工业微生物育种学[M].（第3版）北京：科学出版社，2009，03.

[3]诸葛健.微生物学[M].（第2版）北京：科学出版社，2009，03.

[4]诸葛健.李华钟.王正祥.微生物遗传育种学.北京：化学工业出版社，2009，02.

[5]吕凯波，吴士筠，徐文广.工科院校微生物学实验教学模块的构建与实践[J].科教导刊，2013（27）：66-68.

[6]吕岫华，刘伟，王明莲.工科院校微生物学教学改革的探索与实践[J].中国教育技术装备，2012（15）：39-40.

[7]苏同福，樊素芳，袁超.多媒体技术在生物化学教学中的作用与反思[J].安阳师范学院学报，2009（2）：35-36.

基金项目：湖北省高校省级教学改革研究项目（项目编号：2013402）

通讯作者：吴士筠