微生物学学科相关课程实验的教学改革初探

王 淼 许玉彬 王俊芳

河南大学 河南开封 475001

微生物学学科是生命科学领域涉及面广，应用性强的一门学科，除了在生物学中占有重要位置之外，还与医学、农学、环境科学以及化学等学科密切相关。目前，在综合性院校中，微生物学相关课程主要包括微生物学、微生物生理学、微生物遗传学和生物工艺学等。传统的微生物学学科课程都有各自的实验环节，且教学过程注重教师在实验课中的主导作用，但忽视了学生主观能动性的发挥，强调教师在实验课中基本知识的传授而忽视了学生能力的培养。更为严重的是，各门实验课程内容各自为政，缺乏有机联系，即使同一实验课程，由于受到实验时间的限制，也往往只能开设一些以增强感性认识为主的验证性实验，缺乏系统性实验或者设计性实验，导致尽管学生做了很多实验，但对如何设计实验、准备实验、分析实验等了解甚微，不仅脱离了生产实际，而且不利于应用技术的掌握和实验技能的训练，更谈不上创新能力的培养。因此，通过整合各门实验课程的教学内容，打乱原有的实验课程设置，开设涵盖各门实验课程的综合性实验和设计性实验，增强实验的系统性，同时运用科研手段，将科研思想、方法和技术引入实验，变学生被动学习为主动探索，对于加强学生动手能力和分析问题、解决问题的能力的培养具有重要意义。

1 整合各个相关学科实验内容，建立循序渐进的实验体系

通过深入研究微生物学科各门实验课程的基本内容和要求，在兼顾基本实验操作和经典实验内容的情况下，设计出以综合性实验和设计性实验为主、循序渐进的微生物学实验课程体系，即首先集中开展基本实验技能讲授和训练，然后开展综合性和设计性实验，最后由学生设计课题和实验细节，开展科学研究和科研能力训练。

1.1 基本实验技能的集中讲解和训练

整合微生物学学科相关课程实验的内容，将课程中的基础性实验技术综合在一起，集中讲授、演示。这些项目包括：所用器皿的洗涤、包扎和灭菌，无菌操作，显微观察及制片，培养基的配置，微生物生长的测定，发酵罐的使用，菌种保藏等。在原来的实验设置中，这些基本技能被作为验证性实验来开展，相互之间或与其他实验项目间连贯性不强，也较为简单，但却是进行许多后续实验项目，包括综合性、设计性实验的基础，是进行科研实践的基础。我们将这些内容集中在一起，作为一个基本实验操作专题来进行演示和讲解，并据此开展基本实验技能大赛，鼓励和督促学生将这些基础技能掌握扎实。

1.2 整合实验课程核心内容，设置系统性或设计性实验

打破课程内容设置局限，将原有分散于各门实验课程中的验证性实验整合为系统实验和设计性实验，在保持核心实验内容不变的前提下，将实验技术连贯起来，环环相扣，组成一个有机的整体，使学生能够在掌握基本实验技能的基础上，独立自主设计实验环节，独立分析、操作，有利于学生学习素质、科研素养的提高。

例如，以微生物学实验课程为核心，我们设置了以“柯赫法则的验证”为题目的设计性实验。该实验以柯赫法则为主线，将许多实验技能贯穿起来，首先学生需要“配制培养基”，然后到田间取样，“分离纯化”出可能的病原微生物，将病原微生物“扩大培养，再次接种健康寄主，待确定病原微生物后，再通过“微生物的显微观察”以及“微生物的鉴别染色”对微生物进行初步鉴定，最终通过“v.p”等实验对该菌株进行生理学研究。

在生物工艺学系列实验中，我们以“丙酮酸发酵”为主线，首先进行“菌株的诱变，通过“平板快速筛选”得到高产丙酮酸的菌株，对菌株进行多次“分离纯化”和“菌种保藏”。然后“配制丙酮酸培养基”进行“摇瓶发酵”，其间通过“比浊法”绘制出发菌株的“生长曲线”，然后进行“发酵罐发酵”，最后再进行“丙酮酸的提取”。

1.3 结合大学生创业大赛，开展自选课题式实验和科研能力训练

全国大学生创业计划大赛，简称“挑战杯”，是一项全国大学生课外学术科技作品竞赛，微生物学学科相关课程以及实验的授课对象为二年级、三年级学生，是参加挑战杯的学生主体，对开展课题式实验具有很高的积极性。我们结合微生物及生物工程教研组目前的科研课题，给出一些备选方向，作为自选课题式实验供学生选择。在课题式实验中，以学生为主体，教师给出研究性实验的框架和最终目标，学生在教师的指导下，结合已经掌握的实验技能，同时查阅大量文献，拟定具体实验方案，并独立完成实验。这种课题式的实验方法不仅使学生能尽快熟悉生物技术资料，对科研的艰巨性有所了解，同时充分发挥了学生的积极性和主动性，提高了学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力，培养了学生的创新能力和科研能力。

1.4 开放实验室，鼓励学生利用课余时间参与科学研究

在微生物相关课程实验体系开展的过程中，我们发现一些学生对该领域兴趣浓厚，动手能力强，有很好的科研素养，通过与相关研究生导师沟通，我们对部分有意愿的学生开放实验室，鼓励其深入参与科学研究，提高科研素养。

2 教学方法和考核方法的相应调整

微生物相关学科实验课程整合以后，原有的教学方法和考核方法也随之做出调整。

2.1 实验课教学方法及教学模式的调整

实验课程教学的改进主要是改变学生在实验课堂上的被动局面，通过教师指导下的“课题式”实验，激发学生的学习兴趣，使学生由被动学习变为主动探索，同时提高学生把握学科发展动态和解决实际问题的能力。但“课题式”实验不等同于放任不管，在实验过程中，教师要对学生进行全程指导，随时发现并纠正学生在实验过程中出现的问题，对操作能力较差的学生给予积极鼓励，利用启发式教学，充分调动学生的学习积极性。

在改革教学方法的同时改变固定的教学模式，根据实验进展情况随时调整课时，如微生物培养需要24～48小时，所以全天开放实验室，保证学生能够及时完成实验。

2.2 考核方法的调整

为了更好地促进对学生的培养，我们对微生物相关课程的考核标准进行规范，建立以能力考核为核心的实验考核方法。

第一阶段实验课考核侧重考察基本实验技能的掌握。实验成绩的评定由平时成绩和实验操作两部分组成，各占50%。系统性实验、设计性实验以及后续自选课题式实验的考核包括平时成绩，占50%(其中考勤占10%，实验表现占30%，实验报告占10%)；实验理论笔试成绩，占20%；实验操作考核主要包括基本实验技能测试及综合设计性实验完成情况，占30%。第一阶段实验考核达标才能进入系统性实验的开展，同样，设计性和系统性实验达标才允许开展课题式研究。每一阶段的考核都要求平时成绩合格才能参加操作考试和笔试。

这样层层递进的考核体系，有利于学生重视实验课的学习，有助于培养学生规范操作、数据处理、分析现象、解决问题等能力，而且还有利于教师充分得到教学效果的反馈信息，进一步提高教学水平。

以上是我们根据多年从事微生物学教学和科研的经验，整合现有微生物学科课程实验内容，建立以综合性实验和设计性实验为主的循序渐进的实验体系的初步探索。该体系通过多年实践表明，有效地提高了学生的整体实验水平，有利于激发学生的实验热情，培养学生基本的科研思路和科研素养。学生在近年大学生“挑战杯”竞赛中取得了两次三等奖的好成绩，相关专业学生在毕业论文教学实践中的动手能力和实验设计能力也得到了相关教师的肯定。构建微生物学学科相关实验体系是一个探索性的尝试，是一个涉及教学方法、教学内容、考核体系、教学观念转变、教学环境优化等多方面的系统性工程，我们将坚持探索，不断总结经验，完善实验教学体系，促进学生科研素质的提高。

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