基于分枝杆菌感染免疫相关实验的微生物学毕业设计带教体会

崔 佳，陈云霞，张雄鹰，崔国艳，吴长新 (长治医学院微生物学教研室， 长治 046000； 山西大学生物医学研究院； 通讯作者)

我国大学生教育是科研创新型人才素质培养的基础阶段[1]，而毕业设计作为最后一个重要的理论实践环节，其完成质量将为学生科研思维的培养与科研习惯的养成奠定重要的基础。微生物学是生物学相关专业的一门重要的分支学科，主要研究细菌或病毒的生物学特性、遗传变异以及与人类的相互关系。由于研究对象是一群看不见、摸不着的特殊生物体，使得学生普遍对这门学科有着强烈的好奇心与求知欲，加之当前环境，学生急切希望利用自身所学理论去武装头脑和实践应用，探索人类免疫系统与微生物博弈的生命过程，揭开微生物神秘的面纱。而身为微生物感染免疫实验的毕业设计带教老师，更应该应用自己的理论与实践经验帮助学生实现他们的目标与追求。笔者近年来研究课题主要集中于分枝杆菌感染与宿主免疫相关实验，现根据自身指导一些微生物学毕业设计的经历以及与其他带教老师的沟通交流，就带教毕业设计的一些体会与同行分享，为今后大学生毕业设计或课程实习改革作出初步探索。

1 以激发科研兴趣为导向，突出因材施教的研究内容

大学生毕业设计是对整个大学学习阶段的一种总结性教学，主要是以学生实践为主、教师指导为辅的多元化实践性强的教学方式，也称为理论的实习[2]。经带教老师与学生双向选择后，毕业设计实施工作正式开启。首先，带教老师应根据微生物学课程的培养目标和专业理论知识的实验应用，初步拟定毕业设计论文题目2-3个供学生选择。其次，教师还要充分考虑学生个人今后的发展方向、学生的科研思维习惯以及他们的兴趣之所在，极大调动学生在学习中的积极性，进而激发他们在科研中的工作力。如果学生毕业后选择继续科研深造，毕业论文的理论性可以增强一些，如分枝杆菌感染巨噬细胞后宿主基因表达差异分析、宿主基因敲除后对分枝杆菌感染细胞的影响；如果学生毕业后选择进入生物学相关的工作岗位，毕业论文可以适当更加贴近于生活和工作，如分枝杆菌耐药性检测分析、分枝杆菌生长条件的差异对感染宿主细胞的影响。最后，教师与学生共同根据大学毕业设计时间安排，制定合理实验计划，明确要求学生在各个时间点按时保质完成学校的毕业设计规划(表1)。

表1 毕业设计安排规划

2 以锻炼科研素养为目标，营造严肃活泼的学习氛围

教师在明确实验课题后，要对实验内容精心设计，巧妙地开设系列性实验与学生自主设计性实验，形成一个完整的以锻炼科研素质为目标的实践体系[3]，例如探索分枝杆菌感染肺上皮细胞系A549后重要信号通路蛋白与炎症因子表达课题。此课题的设计以微生物学基本原理为基础，涵盖微生物学实验的主要内容，如：高压蒸汽灭菌、培养基的配制与分装、细菌的培养与接种、分枝杆菌抗酸染色法、显微镜油镜的使用等，再结合细胞培养、免疫、分子生物学等实验技术，课题贯穿整个学科教学内容主线，使学生在自己动手中巩固已学过的理论知识、深化对基本原理的理解、锻炼科学研究能力、探究微生物学的新发现。

此外，文献检索和论文阅读也是学生做好毕业设计的必备素质。学生通过文献检索和论文阅读全面了解研究领域的概况与发展趋势，为实验课题的设计提供有价值的参考，更为后期的论文写作奠定基础[4]。大学生在进入毕业设计阶段前，文献阅读量较少，科研自主性较差。教师应当培养他们文献整理分析及提取信息的能力，指导他们在此阶段形成良好的文献阅读习惯，还要帮助学生克服在阅读英文文献时产生的畏惧心理，与学生一起总结常出现的专业英语词汇，例如分枝杆菌(mycobacterium)、结核病(tuberculosis)、肉芽肿(granuloma)、巨噬细胞(macrophage)和免疫应答(immune response)等。学生还要仔细理解在细菌感染与免疫实验过程中常见的一些缩略词，如：感染复数MOI(multiplicity of infection)是指细菌感染细胞实验中细菌与细胞数量的比值，通常为5-100，有的学生对概念的认识程度不够，错写成比值形式。此外，教师可以选取一篇课题典型相关文章要求学生进行文献汇报并大胆讨论。学生在深入理解文献的同时，既激活了科研思维，又启发了科研想法，同时还锻炼了学术表达能力，最终营造出良好的科研学习氛围。

3 以夯实实验操作为基础，践行理论引导的科研训练

微生物学毕业设计涉及很多实验基本操作，扎实严谨的实验基本操作是高质量完成微生物学毕业设计的前提。教师在学生实验操作的过程中，要做到“放手但不放任”的原则，鼓励学生勇敢尝试实验，但又须避免天马行空无理论依据的探索[5]。笔者总结了一些学生在实验操作过程中常犯错误供参考(表2)。此外，学生在具体实验中遇到操作性问题时，教师绝不能直接回答学生的问题，而是渐入式引导学生回顾操作过程中的关键动作与要领，针对性地帮助学生回忆理论知识并分析出现问题的原因所在，使学生独立思考解决方法，改进实验方案，进行重复实验。如特异性药物对分枝杆菌感染免疫的影响的课题中，教师要先给学生讲解近年来多耐药分枝杆菌和耐多药分枝杆菌的典型病例，引导学生明确药物的适用范围，进而使得学生在实践操作过程中根据理论有的放矢。同时，教师还要启发学生注意观察实验结果能否对理论造成一定程度的补充，培养学生强烈的科研实践与理论相互促进的意识，提高学生触类旁通分析解决实际问题的能力，从而为今后的工作打下坚实的理论基础[6]。

表2 微生物学实验操作常犯错误分类

4 以发展科研思维为方向，鼓励创新开放的实验构想

思维的训练是一门课程学习的灵魂所在。对于毕业设计带教老师，除了指导学生进行实验、传授相关理论知识之外，要更加注重在实验过程中引入科研思维的培养。可以说，学生科研思维的培养是一个日积月累的过程，从实验前期设计到实验结果分析，从实验过程中的独立思考到质疑精神，从团队交流互作再到良性学习竞争，这些无一不渗透着科研思维的点滴养成，而细致深刻的科研思维又终将为实验的创新与构想插上腾飞的翅膀。作为一名毕业设计带教老师，我们应不单单满足于学生对本课题的完成度，还要注重课题之外的延伸度，使学生实现从以往的被动验证实验到开放创新实验的跨越[7]。在此过程中，教师可利用现代化教育手段和网络为学生搭建科研开放平台，如本教研室建立的虚拟网络实验室可以让更多不同专业的学生随时随地无门槛地接触微生物实验[8]，突破了科研环境局限性，广泛启发了学生的实验思路。同时，教师还要带领学生参加与研究课题相关的学术活动，鼓励他们申报以学生为实践主体的科研项目。如笔者带领两名生物科学专业本科生进行了“卡介苗细菌的定量qPCR方法的建立”并参加了“大学生创新创业项目”。同时，笔者构建的携带不同荧光蛋白的分枝杆菌为学生参加微生物学培养皿艺术大赛提供了良好的生物材料。

5 以总结科研论文为要求，强化实事求是的科研态度

科研论文是毕业设计成果的反映之一，也是学校鉴定实践教学质量的方式之一，其重要性不言而喻[9]。学生系统撰写毕业设计的过程是对整个毕业设计的一次总结性记录，也是对毕业设计课题的再次思考。但是在撰写论文的过程中，学生也暴露出一些问题，主要体现在(表3)：论文主题不明确，实验过程不够细致，结论过于绝对化，研究内容展望的角度过大，科技论文写作规范程度不够等。对于这些问题，教师要耐心指导，与学生共同攻克，重点归纳易犯错误，着力强化学生实事求是的科研态度。当然，在论文写作中，教师要严格告诫学生应杜绝一切学术不端行为，加强学术道德文化的渗入。

表3 论文撰写中常见问题归纳

6 以严谨科研作风为根本，渗透独立坚韧的初心关怀

在整个毕业设计过程中，教师的情感教学与人文关怀也是至关重要的。教师勤于思考的良好习惯、独立坚韧的优秀品质、淡泊名利的奉献精神和平易近人的教学语态会深深地感染学生，使学生受到潜移默化的熏陶，最终使毕业设计实践过程转变为一场既入脑、又入心的“春风化雨”般的科研过程。诚然，在一定程度上，学生对于微生物实验设计表现出的兴趣性和探索热情与教师给学生讲解微生物的神秘感与重要性是分不开的。教师要适时地给学生传授一些历史上重要的微生物人物事件和科研成果，激发学生科研的积极性与主动性，如：通过介绍结核分枝杆菌在我国的传播与防治，使同学们深刻了解新中国成立70年来我国与结核病的抗争史以及防治工作的进展与成就，进而反映出我国对终止结核病的坚定决心。这些成果更多是靠科学家对科研敏锐的洞察力和孜孜不倦的探索取得的，如革命家何穆在艰苦的环境下拼搏奉献，为我国的防痨事业做出了不可磨灭的贡献，也是太行精神与白求恩精神的真实写照与光辉典范。教师给学生渗透此类励志事例典型，使学生从真实的人物事例中感受科学巨大的引领力[10]。

总之，微生物学毕业设计是以培养学生的科研能力为核心，锻炼学生的科研素质为目标，力争取得一定成果的同时培养学生良好的科研习惯，努力成为高素质创新型人才。这些方法与理念仍需带教老师在毕业设计实践中不断探索和改革。