微生物学实验课程教学内容与方法改革的研究与实践

何晓青 李志茹

北京林业大学生物科学与技术学院 北京 100083

微生物学实验不仅是高等院校微生物学或生物技术专业的基础课，也是生命科学、医学、农学、林学等学科的基础课程[1]。实验教学是理论与实践相结合的纽带，是培养学生实验操作技能和应用技术的场所，对整个教学质量起着举足轻重的作用。一方面，学科高速发展需要现代技术；另一方面，即使基因水平的研究，也离不开微生物学的基础实验方法。自从列文虎克发现细菌以来，认识和研究微生物的方法与技术已经得到了很大发展，包括经典与现代的、个体水平与分子水平的、微生物体内与体外的等。微生物学实验教学的目的之一是使学生在有限的教学时间内掌握和了解微生物学的基本技术与方法。不同的学科领域和院校所选择的实验内容不尽相同，作为一门基础课程，其教学内容应该有一个基本的要求。我们在近几年的微生物学实验教学实践中，创新实验教学内容，并对微生物学实验课程进行重组探索。

1 实验内容的合理设置

微生物学实验是基础课程，实验内容以微生物学基础方法与技术为主。微生物实验基础内容包括：无菌操作(如接种、培养等)与无菌概念的建立，这是微生物学中最重要的基础；几大类微生物的形态特征与个体特征、微生物的基本染色方法、微生物的稀释涂布技术及微生物的生理生化特性测定等。这些基础的微生物学方法与技术作为学生必须掌握。在进行这些基础教学过程中，教师也介绍各种方法与技术的发展与趋势，启发学生创新。只有了解基础才知道“何为新”，只有掌握了基础才明确“怎样创”。近几年的微生物学实验教学内容主要包括以下几个方面：

1.1 自然环境中微生物的检测

尽管微生物的广泛存在性作为相关专业的大学生已有一定的概念，但还不深刻。在微生物学实验中，让学生自己检测实验室、学生宿舍、人体表面与体内气流、不同的水体、食品或饮用品中的微生物。一旦学生在平板上看到各种不同的菌落时，会大吃一惊，这样会留下深刻的印象。

1.2 微生物的接种与培养技术

将微生物接种在不同的培养基中进行培养，是微生物学研究与应用的基础，包括不同的接种工具、接种方法。液体、固体和半固体培养基的接种方法应掌握熟练，特别要强调严格的无菌操作与无菌概念。

1.3 微生物种类的识别

区分不同微生物的方法包括培养特征(液体与固体培养基)、生长特征(斜体、半固体等)、个体特征(显微镜下观察)以及生理生化特性。通过菌落特征识别细菌、放线菌和霉菌三大类群，个体特征主要是选择具有代表性的细菌(革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、杆菌、球菌、弧菌和螺旋菌、产鞭毛细菌等)、放线菌、酵母菌、丝状真菌及其相关的染色方法。例如革兰氏染色法、美兰染色法、死活菌染色法、鞭毛染色法、芽孢染色法等，并能正确使用显微镜观察微生物。生理生化特性的检测，重在了解不同微生物在代谢上的差异，用以进行微生物的鉴定。

1.4 微生物的生长与测定

微生物生长曲线、数量与大小的测定。生长曲线测定中平板活菌计数和光电比色法是学生应掌握的方法。

1.5 环境因素对微生物的影响

这方面主要内容包括不同物理化学与生物因素对微生物的影响。

根据重基础的原则，同时也考虑实验内容或实验方法与技术每年进行更新约25%，开放实验和综合实验分别占学时的12.5 %左右，有利于学生创造性思维的发挥。

2 不断更新实验内容，建立新的实验教学体系

2.1 更新实验内容，实验教学与理论学习有效结合

有效地将实验课与基础理论知识结合起来是实验教学的目的之一。我们在教学中始终强调实验教学要与理论学习有机结合。实验中观察到的一些现象，教师启发学生积极思考，鼓励他们查阅相关资料，使他们对实验课程更感兴趣。不少学生在实验中除完成实验教学内容之外，还特意进行与此相关的其他实验或使用其他方法与技术。

对生命科学做出过巨大贡献的微生物学近年来发展十分迅速，出现了许多新概念、新名词和一些新的研究领域，我们的理论课教学从2003年开始，已经采用国际权威教材“Brock Biology of Microorganisms”实施微生物学双语教学活动。结合微生物理论课的双语教学，实验课也适当用英文展示部分实验内容，对电子版的课件内容不断进行修改和更新[2]。除了“Brock Biology of Microorganisms”，还包括其他影印版或原版英文教材，如“Prescott's Principles of Microbiology”，让学生及时掌握微生物实验课教学内容发展的最新动态。

2.2 合理安排实验顺序

以前实验课的顺序基本上是按理论教学的内容顺序安排，如显微镜使用、染色技术、计数和大小测定等[3]，调整后增加了实验顺序的连贯性和系统性，例如把培养基配制、微生物分离和微生物记数3个实验按顺序连续做，类似一个综合实验，给学生一个整体的概念。以前先做微生物分离的培养基，把培养基储存在实验室待用，然后来观察由教师提供的细菌、放线菌和霉菌的形态，培养基的配置和微生物的分离之间要相隔几周的时间。调整后，一方面不需要长时间储存培养基，减少了培养基染菌的风险；另一方面，学生可以观察自己从土壤中分离出来的微生物的形态，相当于为形态观察提供了材料，增加了学生的自主性。通过改革，使原来孤立、不连续的实验形成一个有机的整体，由于每次实验都是使用未知菌种，并且学生往往对自己分离的菌株有更强烈的兴趣，形态特征也更容易记住。

2.3 让学生自选实验材料、自设实验因素等，充分发挥学生的主观能动性，为学生提供创新平台

传统微生物实验中，实验材料、实验因素等都是预先选定的，学生没有选择的余地，只能按照操作步骤把实验做完。改革后的微生物学实验体系，实验中所涉及的实验材料很多都由学生自己选择，学生还可以自己设定诸多实验因素，这充分考虑了学生的主动性、探索性和创新性[4]。如在环境中微生物的分布实验由学生自己选择测定环境的因素，每组学生除了接种指定小环境的微生物外，可以另外自由准备几个平板，比如其中一个平板分成4个区域，让每组的4名学生用手指在平板表面划线，比较各自手指上的微生物，其他平板可以接种身体表面任何部位的标本。结果学生采集标本的部位很广，在身体表面容易取材的部位采取了标本，还带来了一些意想不到的物品以检测其表面的微生物，如纸币、手表、手机、钥匙、饭卡等。自由选择的空间广阔，学生做实验的兴趣很浓，有效地培养了学生的好奇心和动手能力。

2.4 减少验证性实验，设计探索性实验，鼓励学生进行开放实验

大多数微生物学实验在一个教学单位时间内往往难以完成，完全按课程表时间开设实验已不能满足实验教学的需要[5]。为了让学生有充足的实验空间并能自行支配实验时间，我们单独设置一周，让学生完成不同选题的开放式实验。比如其中一个让学生完成“不同环境(污染土壤、废水等)中微生物(降解)菌株的分离、筛选、纯化及初步鉴定(细菌、放线菌、真菌、酵母等)”的实验，此实验囊括微生物中培养基的制备、消毒和灭菌、无菌操作、染色技术、微生物计数及其大小测定、微生物的纯培养、微生物生理生化实验等基本实验操作技术。将学生分成小组，每组不超过4人，循环进行实验，教研室保证药品和仪器设备的提供。具体的实验操作流程由学生自行设计，每组学生开始实验前要做一个报告，面向全班同学讲述实验方案，这样既锻炼了学生的表达能力，也提高了学生设计实验的能力。教师只纠正方案中的大问题，小问题可以不说，可以让学生去试，对失败的实验进行分析后可重复操作，学生的实践能力得到了很大提高。

2.5 关键方法与技术重点把关

由于学生人数多，教师很难在每次实验中逐个检查，但是几项关键方法与技术需要教师严格把关。微生物学实验中的“倒平板技术”“稀释涂布技术”和“接种技术”，每名学生均要通过教师的严格检查，并且实行考核。考核成绩作为学期总成绩的重要部分，这样可以促进学生对这些重要实验操作的掌握。

3 结束语

以上是我校微生物学实验教学内容和方法改革的尝试，结合微生物理论课双语教学改革，目前已经取得了较好的效果。据不完全统计，目前我校已有多名毕业生在中国科学院微生物研究所、中国科学院武汉病毒研究所、复旦大学、上海交通大学和中国农业大学等科研院校攻读研究生，从事微生物学方向的研究，有的学生本科毕业后直接到国外攻读微生物学方向的研究生。随着微生物学科的快速发展，我们必须在今后的实践教学工作中不断改进、完善教学内容和方法，以适应教学改革的要求。新的实验教学模式对实验教师的素质和能力也提出了更高的要求。今后我们还将不断地探索与改革，建立更为完善的微生物学实验教学体系，为培养高素质人才而努力。

[1] 李志茹.微生物学实验课教学改革探讨[J].中国林业教育,2000,18(1):52.

[2] 何晓青,谢响明,李志茹.理科(生物学)基地班微生物实践教学的研究与探索[J].中国现代教育装备,2009(4):123-125.

[3] 万洪善.微生物学实验课教学改革探讨[J].微生物学杂志,2006,26(6):111-112.

[4] 龚明福,贺江舟,赵小亮.建立创新性微生物学实验教学体系的探讨[J].塔里木大学学报,2007,19(1):94-96.

[5] 裴国凤,李晓华,阎春兰.提高综合素质和创新能力的微生物实验教学模式初探[J].中国现代教育装备,2010(11):123-125.