前沿导读在微生物学课程中的应用

阎春兰 ， 程国军， 裴国凤， 李晓华， 何冬兰

(中南民族大学 生命科学学院，湖北 武汉 430074)

微生物学课程是大学生命科学专业以及师范、农、林、药、医、食品、环境等专业的必修课程，理论性、实践性和实用性均很强，该课程的学习质量直接影响到后续其他生物课程的学习。中南民族大学正在进行本科专业课程模块化教学改革，力图改变目前以“知识点讲授”、以单一的教材为依托的传统课程组成形式，实现以“专业能力提升需求”、以“创新创业能力提升为目标设置模块化课程，激发学生的专业兴趣和积极性”，促进学生更好的将专业知识与实际结合，提升专业运用能力、专业判断能力和运用专业理论分析和解决问题的能力。改革设计了“三融入”(即融入创新创业教育理念、融入翻转课堂教学方法、融入科研项目研究)式的“前沿导读+专题研讨+项目实训”课程模块化教学改革模式，其中，前沿导读模块主要阐明专业课程在学科领域中的地位及其发展动态；专题研讨模块在反思传统课程实施的取向基础上，探讨专题式课程资源的呈现，促进多种教学方式的融合；而项目实训模块主要探讨项目主题的选择、项目展开的过程。全校共有包括微生物学课程在内的十余门课程参与其中。本文以《微生物学》课程为例，分析探讨前沿导读模块在该门课程中的应用，试图提供一些思路和借鉴，旨在达到与同行共同探讨本科专业课程模块化教学改革的方式、途径，以达到交流本科教学改革经验的目的。

1 课程中引入前沿导读模块的意义

1.1 有利于推进教学改革

随着科学技术的发展与进步，专业知识不断更新。有资料表明，上个世纪末学科知识的更新周期在5年左右，而在21世纪，很多领域的知识更新周期在3年左右。因此，教师不断更新授课内容，将学科的前沿知识和最新的科学研究成果应用于课堂教学势在必行，也是高校教学改革的趋势与重点[1]。

1.2 有利于激发学生的专业兴趣和学习积极性

对于初学者而言，一门课程的第一印象非常重要，前沿导读模块就起到了第一印象的作用。学生在了解学科的性质与内容、发展历史以及学习目的与任务的基础上，一方面要理清该课程在整个学科体系中的位置，以及与其他专业必修课程、专业基础课程、专业选修课程的关系；另一方面还能接触到微生物学领域的专业思想、最新的理论知识、科技成果、先进技术等，从而激发他们对该课程的专业兴趣和求知欲，促进其站在整个学科的高度拓宽思路，启迪思想，调动其积极性与主观能动性，树立学好微生物学课程的决心和信心[2-5]。

1.3 有利于提升学生的创新创业能力

通过前沿导读，将微生物学领域，包括细菌学、真菌学、病毒学甚至医学微生物学等领域的研究成果、最新的理念和先进技术等介绍给学生，让学生了解、掌握学科最新研究动态，接触学科前沿知识，有利于拓宽学生学术视野；通过适当的引导，将学生培养成具有创新创业意识，适应社会发展的复合型人才[6-8]。

1.4 有利于学生就业

21世纪是生物的世纪，但是以中南民族大学生物学专业的就业形势来看，除去考研进一步深造的学生之外，本科毕业后直接从事本专业的就业情况并不理想，究其原因，与课本知识滞后于科学技术的发展、学生理论知识与实践脱节、动手能力不强等因素有关。因此在教学中融入前沿导读，将最新的学科前沿渗透其中，调整学生的知识结构，拓宽其视野，无论是考研还是就业都将大有助益[9]。

2 前沿导读模块的实施

前沿导读模块是本科专业课程模块化教学改革中的第一大块，在课程开始的时候即呈现给学生。该模块的实施尤其需要注意以下几部分内容：学科专业思想(家)的前沿，学科逻辑体系的前沿以及学科专业发展趋势与前瞻性问题前沿等。

2.1 学科专业思想(家)的前沿

纵观现代微生物学的发展简史，人类对微生物的认识与研究经历了由表及里、由现象到本质、由宏观到微观的发展历程。在微生物学创建之前，人类曾经长期处于“身在菌中不知菌”或“微生物知识盲(即微盲)”的无知状态，表现为“视而不见，嗅而不闻，触而不觉，食而不查，得其益而不感其恩，受其害而不知其恶”的愚昧状态，直到发明显微镜之后，才观察到微生物细胞的存在，随后发现了越来越多的微生物种类，微生物学作为一门学科开始形成；接着将微生物与具体的生产实践联系起来，进入到生理水平研究的阶段，证明发酵是微生物活动的结果，解决了啤酒变酸的问题；证明传染病的发生是微生物在体内活动的结果；研制了减缓传染病的疫苗；纯培养技术的发明，细菌染色法等都是这一阶段的成果；酵母无细胞压榨汁中的“酒化酶”发酵葡萄糖产生酒精和青霉素的发现将微生物的研究深入到生化水平，使得微生物的研究热点开始趋向于寻找“有益的微生物代谢产物”。以DNA双螺旋结构的发现为首的一系列分子水平的研究成果则将微生物的研究推向了分子生物学水平，从分子水平阐明微生物活动、代谢的机理。感性认识时期→形态描述时期→生理水平研究→生化水平研究→分子水平研究，这不仅是微生物学的发展简史，也是人类认识与研究微生物的必经过程，对于启发学生的科研想法，以及将来从事科学研究有很大的帮助。

在微生物的发展简史中，尤其要关注的还有各个阶段做出杰出贡献的微生物学家们，是他们推动了微生物学科及其专业思想的发展[10-11]。从用自制的显微镜观察到细菌的三种形态的商人列文·虎克，到微生物学的奠基人巴斯德 (Louis Pasteur) 和细菌学之父科赫 (Robert Koch)，再到发现无细胞酵母菌酒精发酵过程这一酶促反应的布赫纳 (Edward Buchner)和青霉素的发现者弗莱明(Alexander Fleming)，以及DNA双螺旋结构的发现者沃森 (James D. Watson) 和克里克 (Francis Crick) 等。在介绍这些微生物学家的时候，不仅要说到他们在微生物学领域所取得的成就，更要提及他们的工作环境和生活背景，是他们严谨的科学态度、周密的科研思维、执着和不放弃细节的科研精神才使得他们取得这些成就。我国微生物学家们也为微生物学科的发展做出了很多的贡献，如汤飞凡首次分离得到沙眼衣原体，打破沙眼的“细菌病原说”；田波院士在20世纪80年代初用病毒RNA来防治植物病毒获得成功；说到青霉素，也应该提到青蒿素的发现者—中国学者屠呦呦等。通过这些中外科学家们的事迹、成就，将科学研究手段、科研思路和学术思想在潜移默化中传授给学生，启发感染他们，激励他们树立学好微生物学的信心和决心[12]。

2.2 学科逻辑体系的前沿

建立良好的学科逻辑体系对学生的学习将起到事半功倍的效果，能够帮助学生把握住学科内各组成部分的内在逻辑联系，将一个一个的知识点串联起来，不再是一盘散沙[13]。微生物学是从分子、细胞或者群体水平上研究微生物生命活动基本规律的学科，微生物的生命活动包括微生物的形态构造、微生物的营养、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等内容[14]。微生物的形态，根据微生物三大种类的不同各有不同；认识了微生物的形态，想要人工培养它们，需要了解微生物的营养；而人类培养微生物是想将其应用于工业发酵、医药卫生和环境保护等领域，那么首先需要了解的是微生物的生理代谢和生长等过程；在这个过程中，必然涉及到微生物的育种；如何从环境中筛选更多有益的微生物，则涉及到微生物的生态分布、分类等内容。经过这样的联系，可以将该学科的各个部分有机地紧密结合在一起，既方便合理组织教学内容，使教学内容更具有系统性和连续性，也更利于学生理解。

在理清学科内在逻辑体系的基础上，通过设置一些与生活实际相关，或者学生自己感兴趣的问题[7,15]，结合学科的发展历程和学科内在逻辑联系，让学生思索可能的解决方案，为后面的项目实训模块做准备。

2.3 学科专业发展趋势与前瞻性问题前沿

微生物学已经为人类文明的发展做出了巨大的贡献，仍在发展的微生物学必将在推动人类社会的进步中继续发挥自己的重大作用。根据微生物学的最新学科前沿可以看出，微生物学今后的发展趋势将体现在医疗保健、工业发酵、农业生产、环境保护、国防建设以及生命科学基本理论研究等领域。在讲解时，针对每一个领域列举具体的事例进行案例教学[9,13,16]，并嵌合最新的科技前沿知识[17]。比如在医疗保健领域，目前发现糖尿病和肥胖症等疾病的发生与肠道微生物密切相关，可将肠道微生物用于这些疾病的治疗与预防，以及该如何解决日益严重的微生物对抗生素耐药性的问题；在工业发酵领域，微生物在各种代谢产物的生产上独具优势，如甘油、乙酸、柠檬酸、水杨酸等，微生物也可用于生物能源的生产，如乙醇、生物柴油等，在解决世界能源危机方面贡献很大；在农业生产领域，以菌治虫、治植病的生物防治技术，以菌增肥、促生长的微生物增产技术以及以菌产沼气的沼气发酵技术等都是现代农业中的闪光点；在环境保护方面，石油、塑料等的降解，污水治理和有机废物处理等都离不开微生物的作用；在生命科学基本理论研究方面，不可培养微生物以及随之而产生的宏基因组学和代谢基因组学必将会发现更多的新的微生物种群和新的基因或基因簇，从而克隆和筛选出新的生理活性物质。

通过将微生物学领域的最新理论知识和实验技术，有针对性地与实际联系起来，就会使学生对微生物的巨大应用前景留下深刻的印象，进而产生浓厚的兴趣与求知欲，投入到后续的微生物课程学习中去[18]。

3 结 语

微生物学作为生物学中最活跃的学科之一，其研究领域不断延伸，新技术和新方法的应用，以及与其他学科的交叉融合，会不断孕育和形成新的学科。微生物学课程作为中南民族大学第一批实施模块化设计与改革的专业课程，前沿导读模块的应用被列为本课程改革的重点之一。在学生对本学科专业知识结构具有一个整体的理解和把握的基础上，将微生物学领域的最新理论知识和实验技术等前沿知识融入到现有的教材中，并与之进行有机地结合，能在很大程度上激发学生的专业兴趣和学习积极性，提升了学生的专业能力和创新能力，也为后续课程的学习和其他课程模块的顺利实施奠定了基础。

作为模块化教学改革中的第一大模块，前沿导读模块如何与后续的专题研讨和项目实训有机地结合起来，是今后的改革中需要解决的问题。将学科的科技前沿信息，边缘学科知识，最新的微生物学技术等融入到专题研讨和项目实训中，必将进一步深化课程模块化改革的力度与深度，提高微生物学课程的教学质量，只有这样，才能有效提高教学效果，实现促进学生更好地将专业知识与实际结合，提升他们专业运用能力、专业判断能力和运用专业理论分析和解决问题的能力，实现创新型、综合性的人才培养目标。

[1] 张美玲，贾彩凤. 善借研究前沿 提升教学效果—将学科热点引入微生物学课堂的实践[J]. 高校生物学教学研究(电子版)，2016，6(1)：33-35.

[2] 祖丽皮亚·玉努斯. 提高微生物学教学质量的点滴体会[J]. 微生物学杂志，2014，34(3)：110-112.

[3] 郑喜清，邸娜，王靖，等. 微生物学课程教学改革探讨[J]. 安徽农学通报，2015，21(6)：149-151.

[4] 余莉. 关于医学微生物学绪论课的教学体会[J]. 卫生职业教育，2014，32(8)：49-50.

[5] 蔡锐，李珊，谭周进，等. 授好绪论，提高药学微生物学的教学效果[J]. 中国实用医药，2010，34(5)：234-235.

[6] 王磊，李颖，楼慧强，等. 以前沿进展启迪创新思维—“微生物生物学”课程特色专题讲座[J]. 微生物学通报，2016，43(4)：834-838.

[7] 孙建和，王恒安，严亚贤. 微生物学课程教学中的创新思维、人文素养、科学精神和社会责任的培养[J]. 高等农业教育，2016，4：100-102.

[8] 马强. 浅析构建创新型微生物学教学模式的思考[J]. 课程教育研究，2015，27：153-154.

[9] 马挺，李国强，宋存江，等. 加强案例教学模式，培养应用实践人才的“应用微生物学”教学改革[J]. 高校生物学教学研究(电子版)，2015，5(1)：12-14.

[10] 李敏. 微生物学教程绪论设计探讨[J]. 微生物学杂志，2013，33(3)：105-109.

[11] 周程. 19世纪前后西方微生物学的发展-纪念恩格斯《自然辩证法》发表90周年[J]. 科学与管理，2015，35(6)：3-9.

[12] 彭晓娅. 微生物学如何提高学生的学习兴趣[J]. 山东工业技术，2014，21：210.

[13] 秦秀丽，唐玉琴. 微生物学课程建设的实践与探索[J]. 微生物学杂志，2014，34(2)：103-106.

[14] 周德庆. 微生物学教程(第3版)[M]. 北京：高等教育出版社，2011：4.

[15] 曹媛媛，张明，唐欣昀，等. PBL教学法在微生物教学中的应用[J]. 生物学杂志，2013，30(4)：97-99.

[16] 张海燕，赵不思. 微生物学案例式教学初探[J]. 实践·探索，2016，7：91-92.

[17] 江丹芝. 微生物学课程教学改革的探索与实践[J]. 当代教育实践与教学研究，2016，9：65.

[18] 李新社，陆步诗，王瑶琼. 微生物学绪论课教学之我见[J]. 赤峰学院学报(自然科学版)，2013，29(3)：6-7.