构建地方新建工科院校微生物学实践教学体系的探索与实践

摘 要：该文结合南阳的战略产业“工业发酵”，构建了基础性、综合性、设计性和探索性逐步深入的实践教学内容体系，探索了微生物学实践教学创新模式。在实践过程中受到了学生和上级教学管理部门的肯定。微生物学教学内容体系的建立需要通过一系列的工作，比如做好实验前的准备，加大实验室硬件设施的建设与管理。通过不断提高实验教学条件，构建科学、合理的实践教学内容体系，培养学生独立思维和团结协作的能力以及分析解决问题的能力，为以后的学习和工作打下良好的基础。

关键词：微生物实验 实验教学体系 构建 实践

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（c）-0150-02

1 研究背景

南阳理工学院生化学院生物工程专业（以下简称我院）培养目标定位于培养应用型生物工程专门技术人才，服务南阳及其周边地区社会经济发展。紧紧围绕南阳发展的支柱产业。与南阳地方企业如河南天冠集团、南阳化学制药厂等合作，开展了林可霉素、燃料乙醇等菌种选育及其发酵过程优化，利用发酵技术对生产酒糟，工业有机废水进行了综合利用等科技攻关和服务，已初步形成以工业发酵微生物菌种选育和发酵生产工艺过程调控的专业特色。

微生物学是一门综合性的学科，具有很强的实验性和应用性，实验教学是教学环节的一个重要组成部分[1]。然而，传统的微生物学实验教学存在很多缺点如实验内容陈旧、验证性实验过多等[2]，严重制约了创新型人才的培养[3]，当务之急的工作是深化微生物学实验教学改革。结合本校的特点对实验教学体系进行改革，为培养创新型人才打下良好的基础。

2 微生物学实践教学体系构建的思路和目标

根据微生物实验教学的特点和生物工程专业培养的要求，我们将微生物学实践教学和理论教学各自独立，并开设了微生物检验综合实验技术、微生物应用技术综合实验，鼓励学生提前参与科研，培养学生创新能力。建立“四层次”的实践教学体系。第一层次是基础性实验，着重基本实验技能的培养。第二层次是综合性实验，每3～5个学生为1组完成实验内容，采用设计型教学方式，训练、培养学生对基础性知识、技能的综合运用能力和综合思维能力。第三层次是设计性实验，设2～3个实验，用生物化学、微生物学等交叉的方法和手段，对实验进行设计，结果进行统计、分析，得出结论；训练学生分析问题、解决问题的能力。在三个层次的基础上，最后与南阳本地的大型生物企业进行校企合作，聘请企业生产专家到校进行生物技术的实际应用讲座，实习参观和参与教师科研项目等手段最终达到探索性学习提高学生微生物学知识的实际应用能力的目的（即第四层次）。

3 微生物学实践教学体系构建的实践与探索

为了实现培养应用型高素质人才的目标，结合我院微生物学实验室、工业微生物南阳市重点实验室和工业发酵技术实验室的情况和特点，对微生物学实验教学体系进行了改革，期望能够为培养应用型和创新型人才奠定良好的基础。鉴于此，在2009—2013年5年时间里对生化学院5届460名生物工程专业学生的微生物学实验教学进行了改革，得到了同学们的认可，也取得了一定的效果。

3.1 构建科学、合理的实践教学内容体系

我们根据根据微生物实验教学的特点和生物工程专业培养的要求，我们将微生物学实践教学和理论教学各自独立，并开设了微生物检验综合实验技术、微生物应用技术综合实验，对孤立的实验教学内容进行梳理整合，建立了基础性、综合性、设计性和探索性逐步深入的实践体系。在大一开设基础生物学实验；大二开设微生物学与独立的微生物学实验课程；大三上学期开设微生物技术综合实验，下学期开设微生物综合检验；大四有与微生物技术相关的毕业论文。在整个教学过程中有意识培养学生的思考能力、分析能力、动手能力、创新能力。

第一阶段：微生物学实验课程教学内容。

（1）细菌简单染色与基本形态观察4学时。

（2）细菌的芽孢、荚膜和鞭毛染色与形态观察4学时。

（3）微生物测微技术与计数4学时。

（4）丝状真菌和丝状放线菌小室培养与形态观察6学时。

（5）培养基制备、灭菌与微生物纯种分离培养6学时。

（6）细菌鉴定中常用生理生化反应6学时。

（7）水中细菌总数测定2学时（自主设计、开放项目）。

（8）产蛋白酶和淀粉酶芽孢杆菌的分离和活力检测2学时（自主设计、开放项目）。

（9）黄原胶生产微生物多糖的摇瓶发酵和提取2学时（自主设计、开放项目）。

第二、三阶段：设计、系统性综合实验、

（1）分离源样品采集。要求：根据目标菌的生物学特性或其作用底物的特性，进行选择性采样，2天。

（2）富集培养。要求：根据目标菌的生长要求，采用适宜的培养基和培养条件对分离源样品进行富集培养，5天。

（3）选择性初筛。要求：采用选择性培养基和培养条件对富集培养后样品进行选择性分离培养，5天。

（4）分离纯化。要求：将鉴别分离出的目标菌各菌株分离培养于试管斜面培养基，4天。

（5）菌种鉴别。运用生理生化的理论和实验知识对筛选菌种进行鉴定，5天。

（6）复筛菌种性能鉴定。通过发酵试验确定筛选菌种的性能的好坏，5天。

第四阶段：综合探究型实验：把教师科研课题引入实验内容。

3.2 完善实验的系统性和条理性，增加综合性实验

传统的微生物实验内容相互独立，缺乏对条理性和系统性。调整顺序后，在整个过程中既有经典的验证实验，又设计了综合性实验，并使整个实验内容形成一个完整、系统微生物大实验。学生在教师指导下自己设计实验并制备实验材料，有机地贯穿和结合了微生物学的各项基本实验技能。提高了学生学习的积极性，同时节约了时间，提高了实验教学的效率。

3.3 增加设计性实验，提高学生动手能力

传统的实验教学都是由实验教师来完成准备工作，而且实验材料、实验因素等都是事先确定的，学生只是按照操作步骤把实验完成。在我们构建的实践体系中，学生自主设计实验、准备实验材料、设定实验因素，充分发挥学生的创造性和积极性。如在显微镜的使用这个实验中，学生保留原来的标本片，还需要采集自己感兴趣的样品进行观察。学生根据自己的兴趣来采集样品，既满足了学生的好奇心，激发了学习自主性，又提高了学生的综合设计能力。

3.4 开设探究性实验，培养学生综合能力

在完成设计性实验的基础上，设置一些探究性实验，由老师制定题目，学生分为小组，自主查阅文献资料，查找研究方法，探讨并设计实验方案，制定实验计划书。自己准备实验材料，完成实验过程，实验报告以论文的形式呈现。通过探究性实验，让学生得到全方位的锻炼，有效地培养了他们科学研究的创新能力和探索精神。

3.5 建立与实践教学体系相适应的考核方式

合理的考核方法可以积极地督促和检验学生的学习效果。考核的方式根据不同的内容有不同的评定标准，对于基础性实验考核主要从学生的实验动手能力、操作技能、实验结果分析、实验报告书写等方面来综合评定。对于设计性和探究性实验主要从方案设计的合理性、可行性，操作的规范性、熟练性，分析问题、解决问题的全面性，报告的规范性、结果的合理性，记录的真实性、详尽性等方面进行综合评定。在考核中重视对学生学习以及创新过程评价。具体方法为平时表现和期末考试成绩各占50%。平时成绩由纪律与协作精神（10%）、实验的预习（20%）、操作能力（30%）、实验结果分析（20%）、实验报告撰写（20%）组成；期末考试成绩是由笔试（50%）和操作（50%）组成。

综上所述，按照微生物学实践教学新体系进行教学，不仅调动了学生的主动性和积极性，培养了学生自主学习的方法和思维方式，而且对提高学生的创新能力和综合素质起到重要作用。从2009年到2014年的5个学年中，我院学生的微生物学实验课程平均成绩达82.1分，其中90分以上占54.7%，不及格率为1.2%。我们的实验教学改革才起步，我们将在微生物实验教学基础上进一步改革和探索，以达到预期的目标，并期望改革后的教学模式在一定范围内推广应用。

4 结论

4.1 目的

本项目着力构建微生物学实践教学创新体系，四个体系既各自成一体，又相互作用。

4.2 成果

结合南阳工业发酵的地方特色，搭建了微生物学课程精品课程、应用生物技术教学团队和南阳市工业微生物重点实验室教学和科研平台，建立了创新性实验教学体系，取得了良好的实践效果。

生物工程专业2010级赵玲同学的体会：“上过微生物学实验课后，能够明显地感觉到实验安排的合理性，实验过程中每个项目都是环环相扣的，使我们系统、循序渐进地掌握了实验技能。和其他实验课程最大的不同点是综合性、研究性实验老师们能够放手让我们独立去完成。从最初的实验设计，到实验的进行，很真切地感觉到同学们的热情与钻研精神，也体会到了科研的乐在其中。最后的答辩也许会让我记忆一生。虽然每个小组的时间只有短短的15 min，可是在这段时间中，我看到了对同样实验题目不同小组的实验内容、设计方案、操作过程和实验结果。在后面的提问阶段，每一个人更是想尽一切办法让自己的思想能更好地被同学和老师认同而努力。微生物学实验不仅使我们掌握了一些专业知识，掌握了一些实验技能，更重要的是它拓展了我们的思维，锻炼了我们自主解决问题的能力，教会了我们如何与他人合作，如何与人分享。”

参考文献

[1]黄瑶，黄翠姬，伍时华，等.改革微生物学实验教学方法，提高学生综合能力[J].微生物学通报，2009，36（6）：914-917.

[2]黎庶，汪正清，胡晓梅，等.科学安排教学内容，提高微生物学实验教学质量[J].山西医科大学学报，2009，11（1）：51-53.

[3]陈吉刚.微生物学合作式教学改革的探讨和思考[J].浙江万里学院学报，2009，22（2）：84-87.

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