微生物学实验教学方法改革研究——以山东建筑大学市政与环境工程学院为例

钟传青，曹广祥，张春明，王珊珊，张素

（1.山东建筑大学 市政与环境工程学院，山东 济南 250101；2.山东省医药生物技术研究中心，山东 济南250062；3.济南大学 医学与生命科学学院，山东 济南 250200）

微生物学实验教学方法改革研究
——以山东建筑大学市政与环境工程学院为例

钟传青1，曹广祥2，3，张春明1，王珊珊1，张素1

（1.山东建筑大学 市政与环境工程学院，山东 济南 250101；2.山东省医药生物技术研究中心，山东 济南250062；3.济南大学 医学与生命科学学院，山东 济南 250200）

为提高大学生微生物学实验课学习效率，拓展微生物学实验教学内容，文章以山东建筑大学市政与环境工程学院为例，分析了微生物学实验教学的实验课与理论课知识脱节、不能有效理论联系实际，教学手段单一、教学内容不系统，学生不思进取得过且过、忽略了对实验课的考察流程等存在的问题及现状；阐述了进行微生物学实验教学方法改革研究的重要性与必要性；提出了注重微生物学理论知识学习，丰富教学手段、提高学生主观能动性，严格微生物学实验课程考察，重视毕业论文环节等改革措施。

微生物学实验；实践；实验教学，毕业论文

0 引言

微生物学实验是生物技术专业、生物工程专业与生物制药专业的专业实践课，通过该课程的学习，本专业学生能够掌握微生物学的相关理论知识，学会基本的微生物培养和操作技术，了解微生物在人类生产生活和科学发展过程中发挥举足轻重的作用［1－2］，能够参与微生物相关的科学实验。优秀的大学生不仅要扎实掌握各种理论基础知识，还要具备基本的科学研究能力；与此同时，高校教师在教学过程中不但要进行理论知识的传授，还要特别注重培养学生从事科学研究的实践能力。

然而，受现有微生物学教学方法的限制，再加上微生物“肉眼看不到、摸不着”的特点，作为山东建筑大学市政与环境工程学院生物工程专业学生，更多的是采用死记硬背本课程的理论知识，而不清楚如何利用微生物开展科学研究或应用研究，在微生物学实验教学过程中也存在着不重视动手操作，只重视微生物学实验报告撰写的现状，因此需要对现有微生物学实验教学方法进行改革，在保证学生扎实掌握基本理论知识和操作技术的同时，引导学生将理论知识与科研实践有效结合起来，通过开放性课题激发学生的学习兴趣，拓展学生的科学研究能力，最终提高学生的专业素养。

目前关于微生物学实验教学方法改革的研究较少，主要侧重于实验教学条件、实验设备等硬件的添加与改革［3］，或者则着重研究实验教学模块的建立［4］。微生物学实验作为一门实践性非常强的学科，在培养高校生物工程专业学生动手能力、发挥主观能动性方面发挥着举足轻重的作用［5－6］，因此进行微生物学实验教学改革势在必行，只有这样才能培养学生的实践能力，减少目前大学生群体存在的浮躁心态，还可以利用该实验教学过程来培养学生的科研能力，锻炼学生观察现象、发现问题、独立思考、解决问题的能力，同时提高学生的自主创新能力与团队协作能力。

1 微生物学实验教学存在的现状与问题

目前国内外微生物学实验教学过程中普遍存在“只重视理论知识的学习与记忆，忽略动手操作和科研能力的培养”现状，学生以考试过关和高分数为最终目标，教师则满足于重复实验指导书的现状，以完成教学任务为己任，忽略了对生物工程专业学生综合素质的培养。这些问题的存在，严重影响了学生对微生物学实验课的理解与掌握，影响了学生基本实验技能的培养与拓展，使学生毕业后不能运用专业课理论知识与实验技能解决实际社会生活及生产中的系列问题。

通过调查山东建筑大学市政与环境工程学院生物工程专业学生，发现部分同学存在死记硬背书本知识、操作技能生疏、专业素养缺乏、考完就忘等问题，不能正常发挥学生主观能动性，因此我们有必要对微生物学实验教学方法进行改革，同时还要注重微生物学实验课程操作技能的培养，让学生融合贯通。

1.1 实验课与理论课知识脱节，不能有效理论联系实际

微生物学实验是一门动手能力特别强的课程，需要学生从培养基配制、无菌操作到接种等基本操作开始练手，才能进行后面蛋白酶产生菌的分离与鉴定等系统实验课程。这些课程内容的讲授需要与微生物学理论知识有效结合起来，既能避免死记硬背课堂知识，又能减少微生物学实验不知如何操作的现状。在传统微生物学实验教学过程中，由于学时有限，实验步骤较多，实验时间较长，为了让更多学生参与操作，往往上课铃一响就开始分组操作，不进行实验原理的讲述，只注重对实验步骤的具体操作，不能让学生有效理论联系实际，不能让学生理解为什么要这么做，最终学生只“知其然而不知其所以然”，无法起到实验课程事半功倍的效果。

1.2 教学手段单一，教学内容不系统

在微生物学实验课程讲授过程中，目前仍然存在教学手段单一的现象，教师不能有效结合多媒体等现有手段，仍然以口头讲述为主，实验操作以演示为主，忽略了学生的主导作用，不能使每名学生都能进行动手操作，大大压制了学生积极性，不能有效激发学生兴趣。

微生物学实验教学计划是按照教学大纲严格设定的，从最基本操作开始，以综合实验结束，注重对学生动手操作能力的训练及培养。教师在授课过程中为了赶进度，统筹安排所学内容，忽略了教学内容的连续性与系统性，只以简单完成教学任务为准，不能让学生系统学习微生物学知识。

1.3 学生不思进取，忽略了实验课的考察流程

部分学生不认真对待实验课程，想当然地认为只要出勤就能通过微生物学实验课程，忽略了微生物学实验课程是一个应用能力实践强的学科，忽视了对动手操作熟练程度、实验报告等多个环节的考察，忽略了实验课的考察流程。

2 微生物学实验教学的重要性

作为一门实验基础课程，微生物学实验课主要讲授微生物学研究过程中的基本操作，如无菌操作、培养基的配制与灭菌、微生物接种及纯化、微生物染色观察和微生物种类鉴定等，具有很强实践性，是山东建筑大学市政与环境工程学院生物工程专业重要教学实践环节。作为生物工程专业课程体系的重要组成部分，微生物学实验课程主要以微生物学理论教学中的基本原理、基本概念为指导，通过实验环节帮助学生更加系统地理解与巩固所学理论课内容，培养学生理论联系实际以及独立思考、发现问题并解决问题的能力，支持学生进行相关科学研究。

目前大学生本科教育阶段依然处在知识学习、传承与应用层面，微生物学实验的讲授是综合考察学生理论与实践技能掌握情况的重要步骤，也是引导大学生能够独立分析与解决实际应用问题的重要教学实践环节。在中国现有教育体系下，学生从小学、中学直到大学毕业，普遍缺少独立系统地探求探求科学的过程，缺乏独立思考、对现有应用问题的解决能力，加强实践与实验过程是弥补此缺陷的一个重要环节，具有特殊地位，发挥着其不可替代的重要性。

3 微生物学实验教学方法改革措施

微生物学实验课程具有实践性强、应用范围广等特点，是考察微生物学理论与实践技能掌握情况的重要步骤，也是引导大学生能够独立分析与解决实际应用问题的重要教学实践环节。针对目前部分本科生存在实验课程学习懈怠、动力不足等现状，文章中重新审视教师角色，为提高学生动手操作能力、激发学生学习兴趣、培养学生创新能力，提出注重微生物学理论知识的复习、加强课前预习，提高学生主观能动性、严格微生物学实验课程考核、增设开放性课题、重视毕业论文环节等具体举措。

3.1 注重微生物学理论知识的复习

作为生物工程专业的一门专业基础课程，微生物学理论课主要讲述微生物细胞的形态与结构、生理与生化特征、遗传与变异特征及其生态环境与变化等，在每堂微生物学实验课之前，都需要简单回顾与实验课相对应的理论课内容，比如在学习培养基配制与灭菌时，应该简单回顾微生物营养相关内容，包括微生物自身化学组成、生长所需碳源和氮源种类以及微生物不同营养类型等；在学习无菌操作时，有必要回顾微生物学历史上最早纯培养及其给人类生产与生活带来的重大变革、不同微生物的生理特征等以便于将微生物进行分离与纯培养。只有这样，才能将实验课与理论课内容有机结合起来，巩固与加强理论课的学习，理论联系实际，同时培养学生的专业实践能力。

3.2 丰富教学手段，提高学生主观能动性

针对学生学习主观能动性没有完全激发起来，上课兴趣不高的现状，微生物学实验教师应该提高对学生的要求，将该过程细化。不但要强调课前预习，通过上课提问等传统方法来督促学习，还要强调认真上课的重要性［7］。目前部分学生在大二开始，学习动力开始松懈，学习态度不端正，再加上受社会上“学习无用论”的影响，学习积极性与主观能动性大为下降。因此微生物学实验课讲授过程中激发学生对微生物学实验课学习的兴趣尤为重要，要注重课程与现实生活的联系，增加相关实验操作项目，比如酸奶制作等项目，培养学生兴趣，同时强调学好这门课程的重要性，提高学生学习积极性。概括说来，主要包括以下几个方面。

（1）课前预习

预习是高校学生学习过程中的关键步骤，通过预习学生可以提高听课效率，加强对难点的学习与理解，提高自学能力［8－9］，激发学生学习的兴趣。这就要求任课老师提前给学生制定学习计划、明确学习内容、以思考题的形式加强学生对预习的重视。对于微生物学实验课来说，有刚结束的理论课教学作为支撑，实验课的预习更需要强调实际操作的工作原理、实验目的以及要解决的实际科研问题及其举例等。除此之外，通过课堂预习，学生可以有的放矢，减少对任课老师的依赖，增强学习独立性，培养学生的科学思维能力。学生带着问题来听课，会起到事半功倍的效果。

（2）实验准备

微生物学实验课的准备比较繁琐，工作量较大，以前都是任课老师与实验室老师一起准备。为增加学生主观能动性，提高学生学习压力与动力，需要以学生为主，全班同学分组轮流准备实验。学生在课前做好预习之后，与老师沟通并列好该实验需要准备的详单，老师在场指导学生利用课余时间准备实验。从如何刷三角瓶、洗培养皿、包培养皿、包吸管等小的方面到灭菌锅的使用、离心机的配平等具体仪器操作，都要严格按照要求进行，这样不但培养了学生主观能动性，还可以加强学生与教师的沟通，使指导教师有时间对学生进行职业规划等课程以外方面的适度引导。现在很多学生眼高手低，指导老师应该加强督促、严格要求、提醒学生注意实验室的安全，以保证实验的顺利开展。这样不但提高了学生学习的主观能动性，转变了学生学习的态度，变“让我学”为“我要学”，使学生发现学习的乐趣，更加系统地完成微生物学实验课的学习。

（3）拓展实验教学内容

为培养学生对实验操作与实验结果的观察与分析，微生物学实验主要考察学生对显微镜操作、革兰氏及芽孢染色、培养基制备及灭菌、接种、微生物的分离、纯化、计数与鉴定等技能的掌握［10－12］。因此对于这部分内容，应该让每位同学熟练掌握，分组时应该注意让每位同学都能练手，避免少数同学滥竽充数的现象。为了激发学生兴趣，拓展学生知识面，可以增加微生物的鉴定内容，除了 IMViC实验、糖发酵实验之外，可以增加与微生物鉴定相关的其他内容，如16S rRNA的测序等分子生物学内容，提高学生对微生物学实验的兴趣，加强微生物实验课与分子生物学实验课等的联系，使学生意识到学好微生物学实验课的重要性，只有这样才能充分调动学生学习的积极主动性。

另外，在微生物学综合实验环节“蛋白酶产生菌的分离与纯化”部分，可以提前给学生定下有可能分离出蛋白酶产生菌的样品，并告知取样所应注意事项，然后由学生选择取样种类及取样地点，自己对样品进行稀释，然后进行蛋白酶产生菌的分离与纯化；或者在“环境中微生物的分离与检测“部分，给每组同学分配任务，要求每组选用2～3种方法验证自己的检测结果。从实验方案设计、实施及结果记录、得出结论等多个环节锻炼学生的动手操作能力，为后面的毕业论文环节奠定基础。

通过拓展实验教学内容，激发了学生的兴趣，可以引导学生去现实生活中发现与微生物相关的知识，还可以提高学生自己发现问题、解决问题的能力，避免实验内容重复、实验报告抄袭等现象。

（4）增设开放性课题

在开展微生物学实验教学过程中，通过前期微生物学实验课的学习，学生基本掌握了微生物学实验的基本操作，并且完成了微生物学实验教学大纲规定的综合实验，学生对相应专业知识有了系统掌握。对于部分感兴趣的同学，可以增设相应开放性课题，在指导老师的带领下，组成开放性课题小组，充分利用学院开放性实验室，指导学生进行科研活动。对于开放性课题来说，学生要在遵守开放性实验室各项规定的前提下，进行实验方案的设计、实验的准备以及实验结果的预期与分析，整个过程要由学生在老师的指导下独立完成。

开放性性课题的重要核心部分是实验方案的设计与实施［13－14］。学生在掌握实验原理与研究目的前提下，要对实验方案进行科学性、可行性、实用性与合理性的论证。在实验进行过程中，指导教师要协助学生使用各种实验仪器设备、提供相应耗材及试剂，先示范操作后再要求学生独立操作，保证实验室的安全。指导学生认真记录与分析实验结果，特别是当实验数据不能验证已有结果或者与预期不相符时，指导老师要与学生一起寻找原因，不要轻易训斥、否定学生。例如学生进行“环境中微生物的分离与检测”实验时，有时候会发现培养皿上根本没有微生物生长，指导老师先从实验试剂与样品有效期、稀释度、无菌操作、取样等入手一起分析实验失败的原因，然后与学生一起重新回顾实验教学内容，得出最终结论。

除此之外，在开放性课题实施过程中，指导老师还要提醒学生注意实验室的微生物学安全问题，严格按照微生物学实验操作进行，不要在实验室饮水、吃饭等，防止实验室意外感染的发生［15－16］。

3.3 严格微生物学实验课程考核

对于实践教学来说，少数同学存在侥幸心理，认为只要实验报告交上了考核就不会不合格，要在开课前就通知学生对微生物学实验课进行考核的各个环节。微生物学实验课不但要考察学生个人动手操作能力，还要考核学生团队协作能力。因此在课程考核环节，任课教师应该加强对其动手操作能力的考核，通过分组过程中每个学生的表现，将理论知识掌握情况、平时成绩、实验报告等均加到考核项目中，综合考察学生对微生物学实验内容的掌握情况，才能反映出学生的真实水平，才能公平评价学生的实际课程成绩。

3.4 重视毕业论文环节

毕业论文是对生物工程专业学生综合能力的考核，也是支持大学生进行本专业科学研究的重要部分［17－18］。作为各种课程实验的延续与提高，生物工程专业的学生可以通过毕业设计来系统复习微生物学实验课程，温故而知新。微生物学实验课程更注重基础知识与基本技能的掌握与锻炼，而毕业设计则是建立在课程实验基础上，并且更加注重对学生科研与创新能力的培养，两者必不可少。指导老师要从严要求学生，严格按照实验型论文要求，根据毕业论文评审表上各项意见来约束学生，在论题选择、文献阅读、实验设计等多个环节严格把关，提高实验型毕业论文的质量，减少目前大学生群体存在的浮躁心态，为社会培养合格的大学生［19］，鼓励学生进行科学探索，提高实验型毕业论文质量及生物工程专业毕业生的综合素质。

4 结语

当前中国高等教育更加注重大学生综合素质的培养，生物工程专业的教师更应该注重学生科学研究能力的培养，优化各课程实验教学过程，发挥本专业学生的主观能动性，培养学生自主创新精神。同时指导教师需要在总结多年实践经验基础上，融入新的教学手段，进行相应教学改革，改进实验教学的内容与学时安排，提高和完善生物工程专业的实验教学过程，培养出更加优秀的应用型专业人才。

［1］ 周远清.素质教育是体现中国教育方针性的教育思想［J］.中国高教研究，2011（1）：1－3.

［2］ 杨友联，周雪林.微生物学教学中本科生科学研究能力的培养［J］.六盘水师范学院学报，2014（2）：77－79.

［3］ 夏帆，余知和.改革微生物学实验教学培养学生创新能力［J］.微生物学通报，2007，34（5）：1024－1026.

［4］ 周宜君，刘越，戴景峰，等.微生物学实验教学改革探索与实践［J］.微生物学通报，2009，36（10）：1609－1613.

［5］ 王海舟，刘江成，李红，等.微生物学实验教学的改革与实践［J］.萍乡高等专科学校学报，2013，30（6）：102－104.

［6］ 刘胜贵，邹娟，刘卫今.优化微生物学实验教学过程培养学生创新能力［J］.怀化学院学报，2014（5）：91－93.

［7］ 厉荣玉，董群，刘辉.PBL教学法在医学微生物学实验教学中的初探［J］.继续医学教育，2014（9）：79－81.

［8］ 年四季，袁青，叶迎春，等.以培养实用性人才为目标加强医学微生物学的实验教学改革［J］.科教文汇，2014（22）：89－89，95.

［9］ 李哲，周密，马琳，等.医学微生物学实验教学改革构想与实施［J］.中国实验诊断学，2014（8）：1388－1389.

［10］魏雅冬.微生物学实验教学方法改革的研究与实践——以绥化学院为例［J］.中国电力教育，2013（35）：142－143.

［11］Gorsky P.，Blau I..Online teaching effectiveness：A tale of two instructors［J］.International Review of Research in Open and Distance Learning，2009，10（3）：1－27.

［12］ LuzardoN.，VenselaarJ..Bio-based targeted chemical engineering education；role and impact of bio-based energy and resource development projects［J］.Procedia Engineer，2012，42：214－225.

［13］葛新，张晓雷，邢杰.医学微生物学开放性实验教学体会［J］.卫生职业教育，2014，32（15）：99－100.

［14］曹广祥，姜媛媛，钟传青.大学生专业创新能力培养与第二课堂建设［J］.科技视界，2014（36）：67.

［15］景嵘，景明.浅谈我地区实验室生物安全管理之见解［J］.药物与人，2014（10）：19.

［16］杨杰，胡晓梅，饶贤才.医学微生物学实验室管理探讨［J］.基础医学教育，2014，16（6）：445－447.

［17］Kuldell N..Authentic teaching and learning through synthetic biology［J］.Journal of Biological Engineering，2007，1（10）：8.

［18］Abdullah S.，Takriff M.S.，Mohamad A.B.，et al..Programme outcome achievements of chemical and biochemical engineering graduates through exit survey［J］.Procedia-Social and Behavioral Sciences，2012，60：294－299.

［19］王越旺.困窘与失矩—当前本科毕业论文存在问题的分析［J］.华北电力大学学报（社会科学版），2010（1）：135－139.

Reform on microbial experiment teaching method：A case study on School of Municipal and Environmental Engineering in Shandong Jianzhu University

Zhong Chuanqing1，Cao Guangxiang2，3，Zhang Chunming1，et al.
（1.School of Municipal and Environmental Engineering，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China；2.Shandong Medicinal Biotechnology Centre，Jinan 250062，China；3.College of Medicine and Life Science，Jinan University，Jinan 250200，China）

In order to stimulate students interests and pursue of teaching practice with microbial experiment，the studies are focused on the current circumstances of college students.Taking School of Municipal and Environmental Engineering in Shandong Jianzhu University as an example，after analyzing current situation of detachment between theory and practice，the single teaching method，the non-systematic teaching content，and lack of powder during learning，concrete solutions are put forward including preview before class，experiment preparation，teaching content expanding to improve students’subjective initiative to impress the importance and necessities of teaching reform.Rigorous assessment during microbial experiment course，additional open experiment，teaching content expanding，and teaching approaches enriching，which can attach importance to graduation thesis，are advised to strengthen college students’comprehensive quality and encourage students to carry out scientific exploration.The authors involve with beneficial teaching practice for many years and put forward original ideas and concrete measures to reform on microbial experimental teaching and cultivate outstanding undergraduates of biological engineering.

microbial experiment；practice；experimental teaching；dissertation

G645

A

1673－7644（2016）05－0506－05

2016－08－09

山东省自然基金项目（ZR2015EM018）；济南大学教学研究项目（JZC1445）

钟传青（1977－），女，副教授，博士，主要从事生物工程等方面的研究，E-mail：zhongchq＠163.com