微生物实验教学改革初探

唐文竹+李宪臻

摘要：针对之前微生物学实验教学存在的诸多不足，以大连工业大学生物工程学院为例，进行了微生物学实验教学改革。通过实验教学改革实践，激发了学生自主学习、探究科学、主动创新的热情。

关键词：微生物学实验；实验内容；实验考核；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）15-0126-02

微生物学实验是生物相关专业的一门重要的专业基础课，是学生进一步学习基因工程、分离工程、发酵工程等其他专业实验技术的基础，也是培养学生动手能力、实践能力和创新能力的关键一环。然而长期教学实践发现，传统的微生物学实验教学存在很多不足之处。例如，所开设的实验中基础验证性实验过多，缺少综合性实验；实验内容比较简单，并且项目之间相对比较独立；考核方式主要以实验报告为主。因此近年来，笔者在微生物实验教学和学生的能力培养方面，进行了改革尝试。

一、优化课程结构，调整实验内容

微生物学实验是微生物学教学内容的重要组成部分，是生物工程、生物技术、葡萄与葡萄酒工程专业的重要基础。为了培养“工程化”应用型人才，加强学生创新思维、创新能力和综合素质的培养，我们在目前40学时必修课程的基础上，增加12学时的选修部分，作为单独的一门任选课，构建“必修+选修”的实验课程模式。其中必修部分仍然是在大三上学期与微生物学理论课同时开课，主要是使学生掌握基本操作技能和实践能力，培养学生的科研思维能力和创新能力。而任选课部分则在大四上学期进行，与各个专业开设的综合实验课有机结合起来，从而进一步锻炼学生解决实际问题的能力，使学生深入了解微生物学实验在工业生产中的应用，为学生职业生涯的可持续发展打下坚实的基础。

对于必修部分的内容，我们首先对课程结构进行优化，构建“模块式”课程体系，即把微生物学实验分为三大实验模块，分别是验证性实验模块、综合性实验模块和设计性实验模块，设置比例为15∶16∶9。具体实验内容和学时分配如下。

1.验证性实验是整个微生物学实验的基础，基本保留了原有验证性实验的内容，但将各实验项目进行了整合并减少了课时数量。其中普通光学显微镜的结构及使用和细菌染色与形态观察两个实验合并为显微镜的使用及革兰氏染色1个实验，而酵母水浸片的制备、酵母细胞数及死亡率的测定和显微镜测微技术两个实验合并为酵母菌大小测定、细胞数及死亡率测定1个实验，同时保留了霉菌培养与形态观察、细菌的生理生化实验以及理化因素对微生物的影响3个实验。5个实验每个实验3学时，共计15学时。

2.为了提高学生的积极性，培养他们对知识的综合应用能力，增加了综合性实验项目。开设内容为：蛋白酶产生菌的筛选和培养，具体内容包括4个相互关联、前后衔接、形成一体的实验。它们是培养基的配制、分装与灭菌；产蛋白酶细菌的分离与纯化；产蛋白酶细菌的培养与鉴定；标准曲线绘制与酶活测定。每个实验4学时，共计16学时。

3.设计性实验部分主要是围绕科研课题开设，贴近生产实际，开设的实验为环境因素对微生物产酶的影响，具体内容为学生利用前面自己筛选得到的产蛋白酶的菌株，查阅资料设计实验方案，实施实验过程，分析实验结果。学生可以利用实验室现有的实验条件来自主选择研究不同的环境因素，如碳源、氮源、温度、pH等，在提高学生学习兴趣，加强实验技能的同时，学生可以将实验技术应用于真实的科学研究过程，科学思维得到了锻炼。该模块共计9学时。

任选课部分的内容是与各个专业方向的综合大实验有机结合在一起的，因此该部分也应该是一个综合性实验。其中生物工程专业分为两个专业方向：发酵方向和啤酒方向，综合大实验分别为发酵工程综合实验和啤酒工程综合实验，生物技术专业综合大实验为生物技术综合实验，每个综合实验都是以产品生产为主线，参照真实的工业生产工艺流程开展的。为了让学生了解微生物学的具体应用，提升学生的应用能力，我们针对各专业的综合实验开设了相应的微生物学实验选修课程，内容包括工业菌种的复壮（3学时）、菌种的选育（6学时）以及菌种的保藏（3学时），一共12学时。具体使用的菌株是由综合大实验的内容决定的，例如对应发酵工程综合实验，使用的是谷氨酸棒杆菌；而对应啤酒工程综合实验，使用的是酿酒酵母；同样地，对应生物技术综合实验，使用的则是黑曲霉。实验前布置学生查阅资料设计实验方案，学生进入实验室后，运用其已经掌握的知识与实验操作技术完成设定的题目，并在后续的综合大实验中进一步验证选育菌株的生产能力。

二、改革考核方式，完善测评体系

对于必修部分，我们建立了与模块化微生物学实验课教学体系相匹配的全方位考评方法。我们将实验成绩分为平时成绩和考试成绩两部分，各占50%。其中平时成绩由实验报告成绩（原理归纳、实验流程图、结果与分析、书写情况）和课堂表现成绩（回答问题情况、动手情况、值日情况）两部分组成，各占50%。考试部分同样包括理论考试和操作考试两部分，且各占50%。针对不同模块，具体要求如下。

1.验证性实验的考核。验证性实验由多个单独的实验项目组成，每个学生独立完成各实验内容，课前要求学生的实验预习报告中用自己的话描述实验原理，同时用流程图表示实验步骤。课上教师讲解及演示主要实验过程后，学生开展实验，教师巡回指导。本部分主要目的是使学生牢固掌握微生物學实验技术的基本操作，所以最先开设，并以理论考试为主，实验报告为辅。

2.综合性实验的考核。综合性实验由一个较大、较完整的实验项目组成。每3—4人为一个小组完成实验内容，以学习土壤微生物的分离、培养和分析为主。要求学生提前查阅文献，根据文献选择土样采集的地点和种类，并自行采集土样。实验进行时教师现场指导，答疑解惑。4个连续的实验作为一个整体，最后上交一份综合性实验报告。这一类型的实验在课程中期完成，以实验报告和操作考试为主要考核方式。

3.研究性实验的考核。研究性实验是在完成验证性、综合性实验的基础上，教师给出学生题目后让学生自主设计实验内容和实验过程。同样是每3—4人为1个小组，教师提前给出实验题目——环境因素对微生物产酶的影响，学生查阅文献后，自行选择具体的实验内容，可以研究培养基初始pH对微生物产酶的影响，也可以研究碳源对微生物产酶的影响，诸如此类，只要实验室条件允许均可以开展。学生自己设计好实验的技术路线，教师加以指导后，正式开始实验。实验过程中教师同样需要现场指导。本部分最后进行，主要以提交设计性实验报告为主要考核方式。

对于任选课部分，实验成绩評定包括平时成绩、论文成绩和答辩成绩三部分，所占比例分别为30%、30%和40%。每组按要求设计实验方案（包括材料和方法、技术路线、可行性论证），学生在教师指导下独立完成实验。每个小组在统一时间上交符合科研论文要求的实验论文（包括题目、摘要、关键词、前言、材料和方法、结果和讨论、参考文献等），并利用课余时间进行答辩。答辩既是对综合性实验的一种考核方式，同时也有利于增进师生间的交流，增强学生间的团结合作与创新精神。

通过近年来的微生物学实验教学改革实践，我们构建了“必修+选修”的实验课程模式，并建立了必修部分“模块化”教学体系，同时设立了多层次、多方面的考评方法。在这一学习实践过程中，学生建立了无菌操作的基本理念，掌握了微生物学实验的基本技术，加深了对微生物学理论知识的认识，提高了动手能力和综合运用知识的能力，为成长为“工程化”应用型人才奠定了基础。

参考文献：

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