微生物学实验课程改革的实践与体会

张 杰，赵 健，汪 红

(四川大学 生命科学学院，成都 610065)

·实验教学改革、探索与创新·

微生物学实验课程改革的实践与体会

张 杰，赵 健，汪 红

(四川大学 生命科学学院，成都 610065)

微生物学实验是生命科学课程体系中的基础教学环节，在实验教学实践中，理清基础微生物实验课的基本边界，确立了以无菌操作技术训练为课程核心；调整实验教学顺序，建立以科研流程为顺序的实验课流程；加强课前、课中考核，完善考核方式；建立开放实验教学平台，激发学生的探索欲望。建立了分层次的微生物实验教学改革模式，全面提升本科生的综合实验技能，激发学生的创新能力。

微生物学实验；教学改革；创新能力；实验技能

微生物学是综合大学生物学专业本科教育的基础必修课，主要研究微生物学的基础理论、基本知识和操作技能。微生物学实验是微生物学教学不可分割的一部分，同时也是所有生命学科科学研究的实验基础。随着经济全球化及互联网的广泛应用，社会对人才能力的定义增加了新的内涵[1]。要求学生不仅具有一定的基础理论知识，更强调拥有较强的实验技能、动手能力和解决实际问题的综合能力。同时也对教学提出了新的要求和挑战，如何顺应社会发展需求，改革教学方式成为摆在我们面前的一大重要课题。结合多年教学实践经验，四川大学生命科学学院对微生物实验课的教学改革做了必要的尝试，构建了适合于培养生物科学、生物技术专业本科生的创新性实验教学体系。下面是我们教学改革中的一些做法和体会，希望能助微生物学实验课程的教改工作一臂之力。

1 界定实验课程的边界，确立课程的核心内容

微生物学是一门实践性和应用性很强的学科，是现代生物技术的重要基础[2]。其独特的实验方法和技术在生命科学领域中占有不可替代的地位, 所涉及的实验技术, 已广泛渗透到生命科学的各分支领域。这反映了微生物学发展的巨大成果，但随着以微生物实验技术为基础的实验技术体系在生命科学的不同分支领域的快速发展，以及在工业、医药、环境、食品等各专业领域广泛应用，也对基础微生物学实验的教学提出了新的问题。改革实验教学内容, 构建新的实验教学模式，培养操作技能熟练、创新能力强、综合素质高的高级应用型人才已经成为微生物实验教学改革的目标。

我院微生物学实验是我校针对生物技术、生物科学专业于开设的一门基础实验课程。同时开设的必修及选修的课程包括基础生物学实验、细胞遗传学实验，生物化学实验，分子生物技术实验和发酵实验课等。随着教学改革的深入，必须理顺各课程之间的关联关系，特别是学科范畴中以微生物为研究对象的内容及实验技术进行合理分工。我院微生物学实验课程只有48 学时，决定了课程不可能面面俱到，课程设置必须同相关各课程协同才能构建全面而合理的生物实验技术教学和培训链。例如，关于显微镜的使用，在基础生物学实验有所涉及，微生物学实验则侧重于油镜的使用。细胞计数器、显微测微尺的使用，过去是细胞遗传学实验与微生物学实验均有涉及，现保留于微生物学实验中。发酵工程实验与微生物学实验属于学科的上下游关系，因此微生物学实验课以平板技术为主，液体培养技术延伸到试管、摇瓶液体培养为止。同样的对于微生物的核酸提取及基于16S rDNA序列分析的系统发育学分析列为选修实验，提供给有探索兴趣的学生备选。通过相关课程的设置的梳理，避免了相关课程技术内容的交叉重复，也确立了基础的微生物学实验以无菌操作技术为核心展开课程的合理设置。

2 改革实验的流程，建立以科研流程为顺序的实验课流程

传统的微生物学实验课内容是附属于微生物学的理论教学，因此实验课的顺序基本上是按理论教学的内容顺序安排。如以显微镜使用、染色技术、计数和大小测定、生理生化等顺序进行[3]，并且在时间的安排上也尽量做到配合理论教学的时间安排，这样的安排有利于配合教学进度对不同微生物如模式细菌、真菌的认知，有其时代的合理性，但实验技术安排的碎片化，易造成对对微生物学实验技术构成脉络缺乏全面理解。尽管实验课程独立成课已经有很长一段时间，课程设置仍因袭传统思维。随着实验课的单独设立，对微生物学实验的教学提出了更高的要求，通过对实验内容间的时序性和关联性思考，我们调整教学方案和改变实验内容编排，在原微生物学实验着重训练学生对微生物直观认识的基础上，将实验按照实际科研流程串联起来。改变染色观察、培养基配制、微生物分离筛选、生理生化实验的流程顺序。在无菌技术培训后，直接进行培养基配制、灭菌及土壤微生物分离实验。对学生而言这是研究生从事微生物科研的基本顺序。

它促使学生按一般实验流程掌握基本实验技能，更加全面地理解实验编排的意义，亦可减少实验材料的浪费和实验准备时间[4]。从培养基的配置到无菌操作和目标菌种的分离，学生对自己分离的目的菌种进行保存，并可以连接微生物染色、显微观察、大小的测量、计数、环境因素对菌种的影响、微生物生理生化及其他后续实验，达到本科实验训练的有机整合。

从实验课一开始就开设综合性实验是一个大胆尝试。通过4年的实践，收到良好的效果。进行实验顺序调整后，每个小实验之间的时序性和连贯性得到增强。例如：培养基配置和灭菌环节与后续的生物分离和培养等实验的成败有直接关系，若处理不当或实验失误可能会造成菌种生长的限制或者杂菌侵入，学生可以在熟悉基本实验技能训练的同时从中获得经验和教训；另外，无菌操作的规范性也会影响后续所有实验，这样可以促使学生更好地理解每一步之间的关联性，提高分析问题、解决问题的能力，同时还能灌输学生系统性实验的理念和增加其对自己独立分离到的目的菌种的实验兴趣。

3 完善实验课的评价方式，建立课前、课中、以及学期考核的实验体系

随着近年来本科教学改革，生均教学资源分配得到提高，针对上述现象，为保证教学质量，增加教学班次进行，进行小班化教学。加强学生动手能力培训，大部分实验每名学生独立操作，保证最多两名学生一组进行实验。建立了完善的课前、课中、以及学期考核结合的实验课考核体系。提高了学生学习主动性积极性，客观反映课堂教学效果，收到良好成效。

4 引导学生对学科的兴趣，建立开放实验室平台

随着实验课程系列教学改革的推动，对微生物学实验教学从一刀切的课堂授课模式，到对微生物技术学习传授方式进行了细分。在开设基础性实验和综合性实验, 学习基本微生物操作技术。在此基础上进一步开始设计性实验，设计性实验采用学生自主实验的开放式教学模式。学生可以根据自身的兴趣与能力自选题目、查阅资料、设计实验方案、准备材料和配制试剂、进行实验操作、观察分析实验结果, 并自己解决实验中出现的问题、撰写出规范的实验报告。对引导学生建立生物学科的学习兴趣起到了推动作用[6-8]。

在传统的实验教学中，学生只能利用实验课上有限的时间接触某个实验及其所涉及到的仪器设备，而这有限的课程时间对于学科兴趣浓厚的学生是远远不够的，因此我们建立了开放型微生物学实验室平台。在实验室所在新校区坚持值班制度，从人力物力上保障学生的探索性、设计性实验的进行。学生可通过预约的方式来获得使用实验室的机会，有针对性地进行自主学习，实验教师提供仪器、药品, 教会学生使用和维护仪器,任课教师充当指导者、监督者和服务者的角色, 引导学生合理选题、制定切实可行的方案。在实验过程中, 教师定期和学生交流, 听取学生汇报实验进程, 启发学生解决实验中遇到的问题。对学生不能解决的问题,教师提出解决的建议。学生以阶段论文的形式进行总结。设计性实验培养了学生综合运用微生物知识从事与微生物相关的科学研究、技术开发等创新性工作的能力。多年来开放实验平台从学生联系参与实验课程的准备等基本操作开始，到学生选作教学大纲所列的设计性实验，再到学生自主选题、设计并实施。实验中进一步夯实基础知识和技能，充分调动同学们求知的欲望，既能使学生直接感受到科研的乐趣又增强了创新意识，激发了学生的创造力。

在实验室开放平台上，学生先后进行过内容贴近生活并吸引学生兴趣的设计性实验。例如，传统食品中抗生素抗性菌分离、有色稻米酿发酵、酸奶制备、葡萄酒发酵、高产淀粉酶真菌分离、拮抗金葡放线菌筛选等。结合教师部分成熟科研成果，现已首次将其编排入本科生微生物学实验教学的“蛭弧菌分离及噬菌裂解实验”[9]，在开放平台上同学们全程参与了其实验的重现性及方法的改进。利用现有开放实验室平台和课余实验，部分学生通过合作实验，逐渐向科研性实验过渡，组队申报了能力提高项目、大学生创新创业训练计划项目和大学生挑战杯创业计划大赛项目等。2013年我校组队参加亚洲区国际遗传工程的机器设计竞赛IGEM参赛队员就有长期坚持在开放实验平台训练的学生。

5 结束语

我们通过以上改革，理清基础微生物学实验课的基本边界，确立了以无菌操作技术训练为课程核心。依据科研系统性原则，通过调整实验教学顺序、嫁接部分科研实验和开展贴近生活并吸引学生兴趣的综合性实验等，将本科生微生物学实验训练和研究性科研进行有机结合。完善考核方式，提高学生对学习微生物操作技术的积极性。同时，建立开放实验教学平台，激发学生的探索欲望。

我们进行的本科阶段微生物学实验改革采用一种多元化、阶梯式的渐进模式，即注重基础能力培养的同时，辅以先进的教学手段，形成从知识到技能、从教学到科研的渐变过渡模式。希望我们的实验改革能在学科建设中起到积极的作用，也希望通过我们的不断完善，能培养出既具有扎实理论基础，又有较高实验技能和实验创新能力的未来生命科学工作者。

[1]翁潞梅.论经济全球化对当代大学生素质能力的新要求[J].辽宁行政学院学报，2007(9):239-240.

[2] 张小燕.微生物学实验课程新思路探索[J].教育教学论坛，2013(10):191-192.

[3] 王梦瑶，于佳，于正洋，等.依据科研系统性原则改革本科微生物实验教学[J].实验技术与管理，2013, 30(8):157-160.

[4] 赵银娟.微生物学实验课程的教学改革体会[J].实验室研究与探索，2013, 32(3):140-142.

[5]陈莉, 杨双全, 孙慧.浅析微生物实验教学改革[J].贵州教育学院学报：自然科学版，2009, 20 (6) : 25-27.

[6]刘洋，韦策，谢宁昌，等.本科阶段微生物实验多元化、阶梯式改革的探索与思考[J].教育教学论坛，2012(31):179-181.

[7]胡廷章, 涂昀, 王贵学.微生物实验的多层次递进式教学模式研究[J].实验科学与技术，2011, 9 (1):85-87.

[8]何晓青，李志茹.微生物学实验课程教学内容与方法改革的研究与实践[J]. 现代教学装备， 2012,151(15)：39-46.

[9]汪红，李洋，张杰，等.微生物实验创新教学中开设蛭弧菌实验研究[J].实验技术与管理，2012, 29(9):59-62.

Practice and Experience on the Reform of Microbiology Experimental Course

ZHANG Jie, ZHAO Jian, WANG Hong

(School of Life Sciences, Sichuan University, Chengdu 610065, China)

Microbiology experiment is the basic of the life science courses. By furthering microbiology experiment reform, four aspects were discussed in this paper. The first is to clarify the basic boundary of microbiology experiment course according to the aseptic technique training. The second one is to adjust the experimental teaching order according to the process of research experiment course. The third one is to strengthen the experimental preview and process assessment to improve the evaluation methods. The last one is to establish open platform for the students. The combination of teaching and scientific research could cultivate and enhance students’ comprehensive ability．

microbiology experiment; teaching reform; innovation ability; experimental skills

2014-10-31

教育部教改基金资助项目：试点学院生物技术专业综合改革。

张 杰(1968-),男，博士，副教授，主要从事微生物学教学与研究。

Q93-3；G

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2015.03.025