深化《微生物学》实验教学改革，提升学生科研能力

吴毅歆，魏兰芳，林 春，刘雅婷*

(1.云南农业大学农学与生物技术学院，云南 昆明 650201;2.云南农业大学农科基础实验教学中心，云南 昆明 650201)

在生命科学领域中，高校设重要专业基础课程的微生物学，是专门对生物技术、农学、植保、种子、动科、茶学、园林、园艺、食品科学、农业资源与环境及设施农业科学与工程等专业的本科生开设的，主要讲授微生物的5大共性、形态和构造、微生物的营养和代谢、微生物的遗传与变异、微生物的生长及其控制、原核生物、真核微生物、病毒及微生物的生态等基本理论知识和技术及其在农业中的应用，具有授课时间短、学习内容多的特点。作为理论和实践相结合的桥梁及微生物教学的重要组成，微生物学的实验教学课是培养学生动手能力、提高分析和解决问题能力的重要环节，对整个教学质量起着至关重要的作用［1］。而且微生物学也是一门实践性极强的学科，微生物学实验技术已成为现代分子生物技术的基础，微生物学研究和社会生产实践的每个领域都离不开该学科实验技能的应用［2-5］。在30个学时的时间内，怎样让学生学会微生物学的基本实验技术，如何训练学生操作能力、启发学生创新思维和科研意识是该课程实验教学过程中急需解决的关键问题。随着知识不断更新、科学技术的迅猛发展，在实验课学时数少而教学内容较多的情况下，从农业微生物学的实验教学入手，进行了探索性的改革，启发学生的学习兴趣，提高学生独立思考和解决问题的能力，充分挖掘学生的创新能力，培养学生的沟通能力和团队精神，提高学生的科研素质，为他们毕业后参加工作奠定较好基础。微生物学实验技术已成为现代生物技术的基础，而且微生物学实验是学生了解和掌握微生物学基本实验操作的重要途径，教授效果直接影响学生掌握技能的水平。针对如何提高微生物学实验教学质量，笔者从以下几个方面着手，激发学生的学习兴趣，加强学生动手能力和综合素质的提高。

1 重视课程实验，训练学生的连贯思维

为使学生有扎实的专业基础，又有科研素质和实践能力，以适应现代社会发展对人才的需求，为此作了尝试和改革。实验课程结构的设置是否科学，是保证教学效果和质量的前提［6］，将微生物学实验内容分为课程实验、综合实验和创新实验3个部分进行。课程实验即微生物学的基础实验，是加深学生对基本实验原理的理解，是对学生进行实验操作最基本技能的训练，课程实验是农业微生物教学的重要环节;综合实验即在课程实验基础上，学生将所学的一种或多种微生物基本实验技术联系起来，应用于具体的实验项目的解决，是对学生进行实验技能和方法的综合训练;创新实验即为设计性实验，学生根据自己兴趣和专业，自主设计方案，自己动手实验，是对学生创新意识、科研思维和能力的训练。

在农业微生物学实验教学内容中，微生物学的基础实验技术扮演着重要的角色。针对实验内容较广，实验学时较少的情况，对实验课的教学内容进行了合理的调整和安排。课程实验占总课时数的50%，课程实验的顺序为:①培养基的配制和灭菌(包括玻璃器皿的洗涤和包装、无菌水和斜面培养基的制作);②实验室环境和人体表面微生物的检测(包括无菌操作技术);③微生物的分离技术(包括微生物纯化、接种和培养等技术及培养结果的观察);④微生物数量的测定(包括平板菌落计数法);⑤显微镜的使用及细菌的染色(掌握油镜的原理及革兰染色技术);⑥细菌生理生化实验。

课程实验是一个前后连贯的过程，后一个实验的开始需在前一个实验完成的基础上进行，这样不仅确保了实验课的教学内容，而且使实验安排更紧凑有逻辑，实验的大部分过程均由学生参与准备，增加了学生独立完成连贯实验的机会，便于系统掌握实验的方法和技巧。这些基本实验技能的培养，通常以验证性实验为主，目的是使学生熟知微生物学实验的一些操作方法，但忽略了学生在学习中主动性，往往实际应用能力比较差。

为适应新时期科学技术的发展，微生物学实验课内容也必须不断进行更新调整，从简单的课程实验向综合性实验和创新性实验发展。

2 加强综合实验，开发学生的创新思维

课程实验内容都是老师给定的，在很大程度上束缚了学生学习的积极性。针对这种现象把基本实验操作技术组成了一系列实验，增加了具有探索性、应用性、创新性的综合型实验;即把实验与解决生活实际问题相结合(如水、食品、化妆品及食堂餐具的微生物污染状况调查);与目前研究热点相结合(如根际微生物的分离与鉴定，植物病原真菌拮抗细菌的分离与鉴定，植物内生菌的分离与鉴定);与老师相关的科研课题相结合(如解磷、解钾细菌的分离与鉴定，十字花科根肿菌生防菌株菌的分离与鉴定);与学生所学专业相结合(如农作物种子带菌检测，茶叶中微生物的分离与鉴定，土壤芽胞杆菌的分离与鉴定，植物根系促生长细菌的分离与鉴定)，使实验内容多样化，让学生从其中选择自己最感兴趣的题目开展实验，由于针对了学生的学习兴趣，极大地提高了学生应用基础知识分析解决实际问题的能力，挖掘了学生的创新潜能。用不同的选题，去鼓励同学相互交流实验情况，使学生在短暂的时间内，不但掌握自己的实验信息，还可以获取其他同学的实验信息，来扩大学生的知识面，增强学生对实验内容的感性认识。可见，综合实验是师生共同参与的实践教学过程，较课程实验的难度大大增加，对教师和学生都具有挑战性，要求教师必须有创新性思维，要精心设计、周密策划整个教学过程，要不断探索、改革、完善综合实验教学内容和教学方式［7］。

通过综合实验，学生学会查阅相关资料，设计实验方案，完成实验后，写出综合性实验报告，提升了学生对文献资料的阅读和理解能力，以及独立思考和综合创新能力，充分发挥了学生的主观能动性和创新性思维。整个综合实验过程以学生为主，教师只起必要的引导和启发，不仅激发了学生的兴趣，提高学生综合运用知识的能力，而且为学生的自主创新提供了有利的平台，有助于学生的个性发展。另外，通过在这发现问题、分析问题和解决问题的锻炼过程，更好地开发学生的潜能，促使学生积极思维和勇于探索［8］。

总之，开设综合性实验，学生的学习兴趣得到提高，使学生勤于思考和勇于创新，提高了学生的沟通能力和团队协作精神，初步培养了学生独立思考、综合分析问题的能力，为他们毕业论文独立完成和毕业尽快承担工作打下了良好的基础。

3 增设创新实验，培养学生的科研素质

据调查，目前我国大学生创业的平均比例是0.3%，而这一数据在以美国为代表的西方发达国家约为20%［9］。应尽可能多地为学生提供学习的机会和方式，通过在科学实践中得到锻炼和体会，使他们分享到探索科学的艰辛和乐趣，激发科研的灵感，建立科学研究的勇气，学会实事求是的科学作风。

创新实验(即设计性实验)是在学生已经具备了一定的基础性实验技术和综合性实验能力的基础上，基本可以独立操作，按照科研工作的思路，由学生自已设计实验方案并通过实验的验证。它具有传统的验证性实验无法相比的优点，进一步激发学生们的学习热情，培养其创新意识、创新能力，便于其了解和掌握科学研究的思维方式，培养其学科学的兴趣，以及解决实际问题的能力。

在设计性实验过程中，以学生为主角，学生自由发挥，自行设计，学生可以根据自己的兴趣和所学的专业来选择适合自己的内容，自己运用所学知识和技能，对实验所需材料、仪器设备、实验方法和步骤等进行设计并实施，最后对实验结果进行分析与讨论。通过这种探究式学习过程可以让学生发现问题，并运用所学知识解决问题，使学生由被动学习变为主动学习。在整个过程中教师只是作为配角进行参与，为学生提供实验条件，就学生的实验过程进行引导和启发，对学生所遇到的难题做出解答，帮助学生学会讨论问题、运用基本知识解决实际问题的能力。如此建立了一个以学生为主、教师为辅的学习环境，给学生强大的自主学习动力，充分发挥了学生的主观能动性，优化了教学内容，改进了教学模式，提高了实验教学的水平。通过这3个层次的实验教学，对提高学生独立开展科研工作的能力，培养综合素质和创新意识，提高创新能力卓有成效。

课程实验和综合实验在教学安排的时间内进行，从事创新实验的同学可以随时走进实验室，为学生利用课余时间完成实验提供时间保障。实验过程中，采用班委分工负责制，实验员协助，老师指导，为学生完成设计实验提供管理保障，从而较大地满足学生获取知识的欲望，培养学生的创新意识。

从基本实验技能到综合实验能力、从综合应用到创新能力的培养，建立了多层次、开放式的微生物实验课程体系，由浅入深地安排实验内容，按思维的规律，由单个技术到综合应用，有层次地推进实验。实验教学中，启发了学生的兴趣，教会了学生如何合理地设计实验，学生运用学到的基本操作技能，自己动手进行研究;同时，一些学生主动参与教师课题的研究中，学到了科研的思维过程，自已积极进行创新项目申报。

就微生物实践教学的各个部分，为了使改革得到落实，建立了相应的考核办法，把实验环节的考核分为3部分:一是常规考核，包括操作规范、数据整理、报告写作、卫生整理、出勤率等5个部分;二是综合考核，包括动手能力，综合运用知识能力，实验报告以科学论文格式书写(摘要、关键词、前言、材料与方法、结果、讨论和参考文献);三是创新考核，实验报告以科学论文格式书写，要求突出创新性、应用性、探索性。以前实验课程的评分标准是课程实验占实验成绩的70%，综合实验占实验成绩的30%;现在改革后的标准如下，课程实验进行常规性考核，以50%计人总成绩;综合实验进行综合知识能力考核，综合性实验以50%计人总成绩，创新实验作为加分成绩，在总成绩的基础上另加20%，作为有创新项目同学的奖励。

这种新的实验模式经过多年的实践，取得了较好的教学成绩。目前在我校农科实验中心申报的创新项目33项，农科中心创新实验项目8项，其中，获得国家三等奖1项，省级一等奖2项、二等奖1项、三等奖1项，校级一等奖4项、二等奖2项、三等奖5项、优秀奖2项，省级大学生科技创新大赛一等奖2项，获得校级一等奖和二等奖各1项，第六届云南高校青年学术科技作品竞赛获一等奖2项，有12篇发表在省级以上学术刊物上。

实践证明，只有调动学生的积极性，充分激发他们的创新潜能，循序渐进地推进教学改革，以实验技能为基础，增强教学实验新内容，实施新体系，才能培养出既有扎实的基础理论知识，又有科研思想的新型人才，以适应社会发展的需求。

［1］胡永金.《食品微生物学》实验教学探索和改革［J］.新课程(教师)，2010，(2):17.

［2］袁生.必须十分重视学生的微生物学实验技能的训练［J］.微生物学杂志，2007，27(6):111-112.

［3］徐晖.改革实验教学提高微生物学实验教学的质量［J］.实验室研究与探索，2009，28(10):136-137，148.

［4］蔡苏兰，梁丽莉，徐威.改革实验教学内容与方法，提高环境微生物学实验课的魅力［J］.中国科教创新导刊，2008，(19):47.

［5］程海娜，朱建裕，夏乐先，等.改革微生物学实验教学培养创新型人才［J］.科技教育创新，2009，(5):205-206.

［6］余纯丽.运用综合手段提高学生创新能力［J］.重庆工商大学学报(自然科学版)，2009，26(4):411-414.

［7］高冬梅，张民生，洪波.环境微生物综合实验教学的改革和实践［J］.实验室科学，2011，14(3):53-55.

［8］陈大伟.高校思想政治教育人性化探索［J］.中国高新技术企业，2010，(20):122-124.

［9］徐凤宇，钱爱东，胡桂学，等.《动物微生物学》教学中科学精神的培养［J］.畜牧与饲料科学，2010，31(9):72-73.