微生物技术实验教学改革探索与实践

石 楠，李红梅，张秀敏，辛 琪

(河北大学 生命科学学院，河北 保定 071002)

实验教学是高等院校培养高素质复合型人才的重要组成部分，在学校教学环节占据重要地位。其中微生物学是生命科学领域发展迅速、影响广泛、作用重大的学科之一，微生物学实验教学更是生物类专业中培养专业人才的重要实践教学环节[1]，同时在其他相关学科如食品、医药、环境、检验检疫等专业领域也是培养学生实验技能、提高其创新实践能力的主要组成[2-4]。微生物学技术实验是河北大学生命科学学院为生物技术专业、生物工程专业和“菁英班”(河北大学“生命科学菁英班”由学校与中国科学院微生物研究所联合设立)开设的专业发展核心课程，在每四年一次的教学大纲修订及日常教学实践过程中，逐步实现了实验教学体系的改革，突出了综合性、设计性、创新性和自主性的特点，初步取得了成效。

1 微生物学技术实验教学改革的必要性

微生物实验教学通常包含以普通微生物实验为基础的验证性实验教学，以及在其基础之上开设的各种不同深度和不同类型的探究性实验教学，如微生物检验、微生物分类、微生物发酵工艺等内容，以及相应实验内容的动态完善与更新[5]。而微生物技术作为一系列相对完整又系统的技术体系，本身的连续性较强，除一些基本操作可以相对独立的分开教授以外，其他的相关技术通常具有一定的融会性和综合性。仅仅按照理论课程去配套进行相关的实验，缺乏整体布局，在学生的课外科研活动中或者毕业论文阶段，甚至是以后的科研工作阶段，容易令学生的知识和技术体系形成断层，不利于知识与技术的系统运用，也不利于应用型、创新型、复合型人才的培养；而这些不利因素恰恰有悖于实验教学的主旨[6]。因此，将微生物技术实验发展改革为综合性、设计性实验，势在必行。

2 微生物学技术实验教学改革措施

2.1 改善实验室教学硬件条件

依托河北大学省级生物学强势特色学科省级生物实验教学示范中心等的建设，在学校和学院各级领导的重视和支持下，微生物技术实验室由原来的黑板板书教学改为多媒体教学，方便教师进行实验相关图片和视频的展示，可以进行更直观的教学。

实验室教学资源不足在其他院校中也是普遍现象[7-8]。针对这一问题，一方面尽力增加实验基础设备的数量，如电子天平、灭菌锅、恒温摇床、超净工作台、分光光度仪等；另一方面加强规范管理，固定实验用品的存放位置，督促学生形成良好的实验习惯，最大范围实现资源共享，实验室之间互通有无。同时，简化实验用药品耗材的购置程序，鼓励任课教师和实验师根据实验要求，按需购置试剂耗材，保证实验教学的顺利进行。

2.2 优化实验课程结构与形式

本课程由最早的面向生物技术专业三年级本科生开设，逐步调整为面向生物技术、生物工程、菁英班二年级学生，令更多的学生提早接触自主实验形式，同时调整课时，从大局出发，明确课程在该专业学生整个学习阶段的位置，均衡与其他课程的比例，配合各专业培养方案的总体布局。

在实验教学内容上，改变分散性实验为综合性大实验；在形式上，增加自主设计实验的比例。“以就业为导向，以能力为本位、以学生为主体”的思想，虽然最早是针对职业教育提出的[9]，但对于普通高等院校人才培养也具有一定的指导意义。河北大学“河北省生物实验教学示范中心”秉承的原则也是“以生为本、师为先导、能力培养和素质教育优先”。因此从完善学生技术体系、提高学生综合技能的角度考虑，同时借鉴兄弟院校的经验[10-11]，本课程将分散的小实验整合为设计性的大实验，将若干项彼此相关的实验内容整合为小课题的形式；由学生参与实验方案的设计和规划，教师在设计性实验中“放手但不放任”，采用“引导式”教学手段[12]，配合学生的设计方案进行指导和规定，确保实验课教学的顺利完成。

本实验课先行尝试了综合型实验——“营养缺陷型菌株的筛选、鉴定与原生质体融合”，实验内容包含了诱变育种的原理与操作、营养缺陷型突变株的作用及筛选方法、原生质体育种的原理与操作，实验涉及微生物育种学中不同育种手段的综合运用，有利于学生将学到的知识在实践中融会贯通，在三年级同学中取得了较好的效果。本实验课调整到第4学期后，针对二年级学生专业知识尚为薄弱的实际情况，将实验内容进行了浅化与扩展，调整为“活性芽孢杆菌的分离、鉴定及诱变育种”实验，依然为综合性大型实验。实验周期贯穿实验课所在学期的前半个学期，实验内容包括：活性菌株的分离筛选与纯化、不同诱变育种方法的基本原理和操作、正交试验优化发酵条件、原核微生物多相分类的方法和技术、微生物菌种的基本保藏方法。内容涵盖了微生物学、微生物育种学、微生物系统学、发酵工程等专业课程的知识，引导学生体会不同专业课程间的联系，增加整体学习的主动性。

在实验教学形式方面，基础实验中通常由实验教师负责将实验课上的实验器材、实验菌种等物品提前准备好，学生课上只需学习基本操作即可。而在本实验教学中，将学生分成2～3人小组，由学生自行设计实验方案，同时所有环节都由学生亲自动手完成。这就敦促学生主动查找相关资料，在实验课前主动预习实验内容，一改学生坐等教师布置实验内容的局面。另一方面，由于微生物培养的要求，无法实现所有实验环节都只在课上进行，加之各组同学的实验方案不同，实验进度也有差别。于是采取教师轮流指导的形式将实验室向学生开放，学生可以利用课余时间完成实验的部分环节，如菌种的预先接种或活化、菌株转接、实验结果的观察记录等。以上这些都极大增加了学生的主动性，学生由原来的被动等待教师指示实验进度，变为主动向教师汇报下一步实验安排以便调整好时间、保证实验的顺利进行。

这种模拟课题的模式可以让学生体会和了解科研的基本流程，同时在学生中产生了一种良好的科研惯性，有越来越多的学生积极参与到不同专业教师的科研项目中，并且在毕业论文环节，也有越来越多的学生主动要求早进实验室，并在毕业论文实验环节具有较好的科研积极性和主动性。教师在整个实验环节的“放手但不放任”，可以使能力出众的学生脱颖而出，充分发挥其优势；也可以保证能力普通的学生不掉队，正常完成全部实验内容。

本实验课的另一部分实验内容是乳品检验实验，要求按照国家标准进行实验的准备、操作及结果记录分析。经过前半阶段综合性实验的训练，学生们在面对有现成实验方法可以参照的实验时，也表现出了更好的主动性和实验热情，各组之间分工合作、配合默契，可以做到灵活安排实验，与任课老师进行协商或提出合理建议，在保证其他课程正常秩序的前提下使实验课顺利完成。由此可见，实验课内容与形式的优化改革，在学生中收到了良好的效果。

2.3 建立设计性实验考核评价体系

设计性实验的教学目的在于培养学生的综合素质，因此仅以实验结果和实验报告来评定学生的实验成绩不够合理。故本课程中除了保留与基础实验相同的实验报告、实验结果、实验操作等评判内容外，课程伊始实验设计方案的可行性和科学性、方案讲解汇报的条理性和规范性、实验进行中进度的正常性、实验结束时的完成质量等诸多方面都作为考评的内容，实验内容结束后在学期末增加笔试部分，将本学期实验内容的基础知识做总结和回顾，从而综合考查学生对于知识和技术的掌握程度，充分体现学生之间能力与水平的差异，给出客观公正的最终成绩。在成绩比例分配上，实验报告和实验设计以及学生整体表现占总成绩的70%，最后的笔试环节分数占30%。各班学生的最终成绩几乎都可以呈现或接近正态分布，验证了这种评价体系的合理性与可行性。

3 结束语

微生物技术实验是一门正在逐步完善和成熟的实验课程，通过本课程的学习和训练，使学生能够在实验课上系统而全面的了解并掌握微生物相关技术的原理和方法，全面锻炼学生的动手能力，提高学生的主观能动性，培养学生的科研素养，使学生形成关于微生物实验领域的较为完整的知识与技术体系。伴随着教学改革的继续深入，乘河北大学入选“中西部高校综合实力提升工程”建设的东风，相信本课程会为学生的全面发展做出贡献，在提高微生物实验教学质量方面发挥重要作用。