微生物学实验课程教学改革与实践

[摘 要]文章从课程组织、课程纪律、激励方式、课程考核、教学案例、效率效果分析六个方面阐述微生物学实验课程的教学实践经验和改革效果。经过改革，微生物学实验课课堂纪律严明，教学效果显著提升。

[关键词]微生物学实验;教学改革;纪律

[中图分类号] G642.423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2021）11-0099-04

微生物学实验课是实验性质的课程，必须在微生物学實验室里进行，以30人为一个标准班，每周一次实验，每次实验4课时。

微生物学理论课，共48学时，3学分， 从第1教学周开始上课。微生物学实验课是理论课的补充，它对理论课具有依附关系，但是又独立成为一门课程，共32学时，1学分，从第5教学周开始上课，持续9周，每周一个实验，共8个实验，最后一周观察第8次实验的结果。

微生物学实验课程选取8个实验，分别是：（1）显微镜的使用、细菌单染色及革兰氏染色;（2）培养基制作、器皿包装及仪器使用;（3）细菌的分离培养、纯培养和倒平板;（4）微生物生理生化实验（Ⅰ）;（5）微生物生理生化实验（Ⅱ）;（6）抑菌试验;（7）常见真菌的形态观察;（8）酸奶制作。

本文主要探讨微生物学实验课程的教学实践经验和改革成果，以期为同行提供参考和借鉴。

一、微生物学实验课程的组织

（一）课前

实验员准备好实验所需要的物品。任课教师提前2周为各个班级建立QQ群，用于交流。第5教学周开始第1次实验课，提前1周提醒学生不要迟到和缺勤。

任课教师通过QQ群发放实验预习文件，并准备好课程教案、讲稿、大纲、日历、点名册、座位图、实验物品明细等。实验课课前，任课教师提前2～3个小时进入实验室检查、摆放实验物品，封存暂时不用的实验物品，熟悉实验环境，写好黑板。课前20分钟开门让学生入座，只准学生穿实验服坐到座位上，让学生将书籍、资料等物品放到书包里，书包、羽绒服等则放到远离实验台的指定位置。

（二）课中

第1次实验课让学生自选座位，并固定下来，以后每次都坐在自选的座位上，由学习委员在座位图上填写各个学生的姓名。组织学生入座后，教师先做自我介绍，然后点名学生，接着讲话激励学生，强调纪律，概述课程信息及考核规则，最后导入第1次实验课的内容。

以后每次实验前，首先检查学生入座情况，及是否携带不必要的物品;接着点名、强调纪律;然后总结上次实验情况;最后导入本次实验课的内容。实验结束后，安排值日小组打扫卫生，学习委员招募“志愿者”清洗玻璃器皿。参与清洗玻璃器皿的学生给予加分，加分按照小时计算。例如微生物学实验课程，若学生32小时挣96分，那么每小时挣3分，则折算成课程总分里的3分。参与清洗器皿的学生并非越多越好，如果每个学生都参与清洗玻璃器皿，不仅不能保证清洗效果，在洗1个玻璃器皿时还会扔掉一副手套，造成浪费。

（三）课后

学生课后写实验报告，实验报告在3天后上交，教师尽快批阅实验报告，下次实验课发放给学生，教师总结概述实验报告的常见问题集中进行答疑解惑。最后一次实验结束后花15分钟进行小测验。测验试卷为25道单项选择题，每道题4分。考试结束后马上讲解答案。最后一次实验完成之后的下一周组织学生观察最后一次实验的结果，并公布小测验成绩，成绩以分数排名，为了让更多的学生收获得奖的喜悦，分数前3档依次获得虚拟的金牌、银牌、铜牌。首先公布第10名（实际是第10档）的名字和分数，然后依次公布第9、8、7…4名，最后公布季军、亚军、冠军。第10名以后的不公布，只公布最低分和最高分。课程综合成绩及排名通过QQ群公布，并虚拟发金牌、银牌、铜牌，留有悬念，将金牌得主留到最后公布。

二、微生物学实验课程的纪律

（一）实验课程的安全

安全无小事。微生物学实验可能要用到酒精灯、滚烫的培养基、病菌、电源插座、有毒药品、有害药品、玻璃器皿、贵重仪器等，这些都有安全隐患。因此必须清理实验台非必需物品，只摆放实验必需物品。学生只准穿实验服，特殊情况需要记录数据的可以携带纸和笔。严格的纪律是实验安全的重要保证。教师要尽可能详细地罗列存在安全隐患的事项，根据实验进程，每次都认真写实验日记，记录学生不好的表现和好的表现，下次课或者以后课堂上逐条分析讲解，让学生意识到自身实验操作的不足之处。

（二）实验课程的规章

第1次实验课课前，教师宣布实验规章，具体如下：（1）不准在实验室里吃东西、喝水、咬笔头、吃手指;（2）不准在实验室内谈恋爱、嬉闹、开玩笑;（3）不准在实验室内大声喧哗;（4）不准乱扔垃圾、玻璃、病菌、毒药、化学药品、烫手物;（5）不准偷、抢他人实验物品;（6）不准造谣诽谤、诬蔑他人，当面诋毁，妄加评论;（7）不准自作主张、自以为是;（8）不准速度太快、慌忙毛躁;（9）不准随意摆放危险物品;（10）不准将实验物品移位;（11）不准随意浪费;（12）不准将琼脂培养基扔入下水道;（13）不准遗留碎玻璃;（14）不准笑;（15）不准做无聊的事;（16）不准将自己的实验报告交给别人参考;（17）不准一哄而上，抢先求快;（18）不准使蛮力拧仪器旋钮;（19）不轻易搭腔、插嘴、传话、起哄、捣乱;（20）不准把注意力放在异性身上;（21）不准把玻璃放在桌子边沿;（22）不准忘记标记。

教师结合实际和案例逐条讲解规章。例如第（14）条“不准笑”，做实验时应该意识到安全隐患很多，注意力应该高度集中，严肃紧张地完成实验过程。这样，根本就不会有说笑的机会，笑是放松的表现，所以在实验中不应笑。例如第（15）条“不准做无聊的事”，无聊的事有很多，例如翻弄接种棒，将涂布棒放在鼻子上，用移液器奏乐，男生拨弄正在做实验的女生的头发，把粉笔头扔向正在做实验的同学头上，等等。

三、微生物学实验课程的激励方式

（一）通过自我介绍和亲历事迹激励

笔者是世界植物病理学会主席Maria Lodovica Gullino的留学生，当笔者讲述国外研究经历和感悟时，学生能聚精会神，洗耳恭听。例如，植物病原菌多半是真菌，笔者从抗性堆肥中分离筛选抗性菌株。黄瓜种子播种百分百发芽，加入疫霉百分百倒下，播种在“C12”这种堆肥中，再加疫霉，二十粒黄瓜种子能活十七八，说明这种堆肥抗性强。笔者的工作就是从这种抗性堆肥中分离筛选抗性菌株，为抗性有机菌肥提供菌源。

笔者还是国际生物固氮学会秘书周俊初的研究生，是农业微生物学国家重点实验室的毕业生。笔者结合自身研究经历，给学生讲解：拔起豆科作物根部，就会发现根瘤，根瘤菌就在根瘤中固氮。“根瘤菌”这名字不太好听，可它不是病原，没有毒，也不臭，是个“好人”。在微生物学领域笔者也有一些专利授权。教师的过去经历可能就是学生的未来写照，课堂上讲述给学生听，参考意义很大，学生都愿意集中注意力倾听。

（二）通过具体事迹激励

九江学院向教授团队通过不断的实验研究获得了效果好的农用抗性菌株，他们申请专利并卖给公司，公司所生产的产品十分畅销，短短几年就赚了十亿，向教授因此获得“最美龙江教师”称号，荣获国家科技进步二等奖。这样的事例为学生树立了很好的榜样，很多学生暗下决心，立志报考。

有的学生认为考研、搞科研是极少数人的事，而且需要很强的意志和毅力，因此对考研和从事科研工作缺乏自信，为此教师可以通过具体事例来激励学生。比如某公司博士起薪九千、硕士六千、本科三千，进一步让学生明白搞科研很辛苦，但是对社会和个人的回报也很丰厚。另外，让学生明白搞科研并不是极少数人的事，发达国家就有三分之一的人搞科研。

（三）通过实验课程本身激励

微生物学历来都是各类高校生命科学学院及医学、药学、农学、林学、食品学等有关专业本科生的必修专业基础课，地位十分重要[1]。微生物学实验课是重要基础课，出国搞研究，打基础还得在国内，否则，出国研究大半年，无菌操作总污染，实验失败浪费材料、时间，最后收获的是别人的愤怒和自己的沮丧，这就是微生物学实验基础不牢固的可能后果。相反，基础打好了，进入研究状态快，实验进展顺利，产出成果质量和数量具有分量，以后职业道路广阔而平坦。

针对真菌容易污染，教师可以结合下列事例进行讲授：做霉菌实验就像养蜜蜂，有人在实验室培养霉菌，其他人同屋做其他细菌、细胞等实验几乎全被污染。封膜密封有时也不好使，所以做霉菌实验要求更加严格一些。笔者在国外时看超净工作台无菌风一直嗡嗡响好几个小时，于是曾关过一次，因此遭到导师严肃批评。实验室的规矩是：每天提前半个小时杀菌，开无菌风，无菌风必须一直开着，直到当天下班或者当天不再使用。实验要求严格可见一斑。

四、微生物学实验课程的考核

（一）课程成绩组成

课程成绩采取综合评定方式。出勤是基础，占比20%，满分100分，请假扣5～10分，旷课扣10～20分，迟到适量扣分。实验效果占比20%，实验主要目的是学习，容忍失败。染色、接种、生理生化、抑菌实验效果好，表扬3人，给予加10分，最多加到满分。没按规程操作效果不好的扣分，每次扣10分，效果一般的基础分为80分，上下加分和减分，满分100分封顶。实验报告占比25%，以7次实验报告平均分作为分数。小测验占比25%。生技1705班先考试，平均分少5分， 1705班每人加4分。其他占比10%，忘拔插头的扣10分，实验室里喝水的扣10分，显微镜布罩不整齐的扣5分，迟交实验报告的扣10分，忘带实验服的扣10分，打扫卫生敷衍了事的扣10分，逃脱值日的均要扣分。按要求修改群名片的加分，志愿刷平板试管的1个小时以上加30分，学习委员任劳任怨，加10～20分，值日生刷平板试管加10分，满分不封顶，基础分60分。实践表明，这种综合评定方式有效且合理。

（二）实验报告成绩的评定

学生的实验报告有时不能客观反映实际水平，“借鉴”现象普遍存在，最后“借鉴”的实验报告往往可以综合各方长处[2]，效果良好，于是独立完成实验报告撰写的学生心里不乐意给其他同学“借鉴”，可又碍于情面不好意思拒绝。这该怎么办？教师可在课堂上明确禁止将实验报告给同学抄袭，给学生拒绝他人抄袭一个“法理依据”。虽然明確禁止抄袭他人的实验报告，但学生依然是想抄就抄，教师无法鉴别，效果不好。但是实验课堂宣布不准让别人抄袭，就让想抄的抄不到，可以显著减少抄袭现象，实际效果更好。

实验报告成绩占课程总成绩的25%，实验报告是主观打分，如何避免让主观打分变成随意打分呢？教师可以先总体翻阅所有实验报告，了解一下总体情况，找出常见的错误和不足，按优、良、中、差进行大致分类;然后综合各方面情况给予评分，例如实验报告内容是否齐全、数据是否准确、分析是否具有逻辑性、表格或图形是否规范、字迹是否工整、排版是否美观等。实验报告成绩评定以4分为一个档次，如果某份实验报告仅有极少量不足的可以给96分，以此类推，给92分，88分……控制90分以上的在五分之一左右。争取让每一分都有依据。8次实验写7个实验报告，生理生化两次实验写一个报告。8次实验报告的平均分为实验报告的考评分。这样，实验报告出现前后标准不统一，给分不客观的误差显著减少。如果两个学生的实验报告几乎一样，分数结果也一样，说明标准尺度基本一致。

（三）实验课程成绩的分析

学生都能认真做好实验， 实验效果特别好的当场表扬，一共有3位学生， 这3位学生加10分。实验效果成绩评分不适合的当场挨个打分，因为这样会把实验课堂教师和学生的注意力转移到效果分数上，而且教师的尺度标准不好控制，学生甚至会出现讨价还价、闹情绪的情况。只要态度认真，效果好的可能是各个细节把握得特别好，效果不好的不一定就是没做好实验，没做好实验的原因有很多，不一定全是学生本身的原因，例如染色后30秒做下一步，结果位置被占用。

实验课程小测验设置25道单项选择题进行考查， 在最后一次实验完成后进行。单项选择题都是客观题，题目围绕考试大纲，以8次实验的原理、内容、结果分析等为主题，选择实验关键技术、容易混淆的知识点，制订出至少3套题目。结果表明，刚做完实验就测验正确率比较高，因为刚学过大家都会。小测验完成后马上给出标准答案以及解析标准答案，很多学生听完标准答案后都恍然大悟。例如革兰氏阳性菌是什么颜色？很多学生答错，答案是无色，因为所有细菌都是无色，革兰氏阳性菌没有染色自然也是无色的。又如革兰氏阴性菌用结晶紫染色后是什么颜色？答案是紫色。知识掌握模棱两可的学生只记得革兰氏阴性菌经过革兰氏染色后是红色，所以答错。小测验不仅可达到客观反映学生实验理论知识掌握情况的目的，还可进一步促进学生巩固知识，同时减少仅仅用实验报告评分的误差。

五、微生物学实验课程的教学案例

（一）实验环境微生物密度和浓度的估测

无菌操作技术是微生物学实验的重要内容和技术，建立牢固的“无菌概念”，严格无菌操作很重要[3]。首先需要正确评估实验的污染风险。要想评估无菌操作实验的污染风险，必须正确估测实验环境微生物的密度和浓度。无菌操作实验中，手上皮肤表面、自来水、空气等环境中的杂菌浓度和密度估测对评估污染风险至关重要。为了让学生能有个更精确的估测，教师提问：“土壤中有微生物吗？”学生答：“有。”教师问：“有多少？”学生答：“很多。”教师再问：“空气中有微生物吗？”学生答：“有。”教师问：“有多少？”学生答：“很多。”教师接着问：“自来水中有微生物吗？”学生答：“有。”教师问：“有多少？”学生答：“很多。”

教师最后总结：“几个问题的答案都是一样的，是不是一样多呢？密度和浓度差距可大啦！肥沃的土壤微生物密度大，贫瘠的土壤微生物密度小。肥沃的耕作层土壤微生物密度每克土壤细菌约108，放线菌孢子约107，霉菌孢子约106，酵母菌约105，藻类约104，原生动物可达103左右[4]。按照我国生活饮用水标准，总大肠菌群（MPN/100 mL或CFU/100 mL）不得检出，菌落总数小于100（CFU/mL），这下你们可以估测自来水的微生物浓度了吧？空气中的微生物密度会有多少呢？空气中常有‘飞舞的真菌孢子，真菌孢子尺寸为微米级。空气质量PM2.5指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5微米的颗粒物，它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。按照我国的标准，24小时PM2.5平均浓度35微克/立方米以下是优的空气质量标准，75微克/立方米以下是良的空气质量标准，75微克/立方米以上达到污染的级别，对人体有一定的危害，300微克/立方米以上是重度污染。美国的标准是12微克/立方米以下为优，超过35微克/立方米不达标。我们可以推论：如果这些漂浮物全都是真菌孢子，优质空气真菌孢子浓度小于25个/立方米。况且空气中的漂浮物不全是真菌孢子，当然一个细胞中可以有病毒达千个以上。这样，学生对空气中的微生物浓度就有一个更精准的估测了。自来水本身微生物浓度并不大，样品少甚至可能没有，用消毒剂或者洗涤剂洗手可减少手上皮肤表面的菌密度。至于呼吸的空气微生物密度，留着同学们自己分析推测。”

（二）设计情景剧加深印象

教师拿着PDA固体培养基平板提问：“手上有菌的请举手。”然后寻找志愿者在平板上按个手印，看看能长出什么菌落。待志愿者按完手印之后教师故意做出惊恐的样子责问：“这培养基有剧毒，你怎么敢用手直接摸呀？”学生辩解：“这不是您让我按手印的吗？”教师反问：“我的话你也轻信呀？假如我是个坏蛋老师，明知有毒，蓄意让你按手印，或者说我是个混蛋老师，谁都知道有毒，而我却不知道还让你按手印，该怎么办？你怎么这么不谨慎呢？”这种自编自演的情景剧可达到活跃气氛、吸引注意力、加深印象的作用。教师解释：配制培养基必须非常清楚培养基的组成成分，有的成分有毒，有的未必有毒，但是致癌，例如重铬酸钾是一级致癌物。当然PDA成分是土豆、葡萄糖、琼脂粉，它是无毒的，大家不用担心。

六、微生物学实验课程的效果和效率分析

（一）效果分析

如果实验能让学生记忆数十年，那么效果就比较理想。例如无菌操作过程经常要用到酒精灯，酒精灯中酒精容量的必须为酒精灯容积的1/3～2/3。笔者通过讲授的方式告诉学生自己做过这个实验，做实验时首先进行安全防护，做好灭火准备，然后看看酒精装满后点燃灯芯会有什么结果，結果是灯芯火焰烧烫了酒精灯瓶口导致酒精喷出变成喷火，然后再看看酒精装很少会有什么结果，结果是火焰烧进酒精灯瓶口内部导致酒精燃烧。亲自做过这个实验能记忆数十年，听说过实验也能记忆较长时间，只知道酒精容量必须为酒精灯容积的1/3～2/3，而不加以分析推理，记忆的时间就会很短。

实验课时间紧张，有的学生拿平皿手都发抖，只学一次，可能过1周或者1年就逐渐淡忘了，不可能熟练掌握。要想熟练掌握，必须另外单独练习。不准帮助他人做实验是无菌操作必须强调的要求，因为无菌操作目的就是训练个人的操作技能技术，他人帮助就达不到实验目的了。教师应多关注学生容易出现错误的细节，并及时记录下来，同时逐条讲解容易出现的错误，以提高教学效果。

课前激励可以调动学生的主观能动性，意识决定行为， 如果学生觉得知识有用、有价值、真的很重要，那么他们就会自觉主动认真学习实践。实验课程只能保证教会，却难保证教熟。例如配制培养基分离纯化菌株，学生独立自主多次完成整个过程，自然就操作熟练了。每个实验室都有监控，监控可以约束大部分学生，但是个别学生在监控面前反而更淘气耍怪了。教师应摸透学生接受知识的本质规律，然后施予针对性教学。例如染色原理，可以先在黑板上画两个符号“+”和“-”并打个圈，然后解释符号，细菌蛋白质等电点一般为pH2-5，所以在中性溶液中带负电，染料有色离子为阳离子，带正电，属于碱性染料，正电和负电相互吸引，于是蛋白质分子就和染料有色离子结合带上颜色，蛋白质染色了，细菌细胞就染色了，这里要注意：细菌染色主要指的是染蛋白质;环境pH可以改变蛋白质的带电性，从而改变染色表观结果。

（二）效率分析

理论课可以合班上课，但是实验课必须在实验室里上，实验室只能容纳30人，可一周重复让各专业不同班级学生做实验，这样安排可以提高效率。赵斌主编的《微生物学实验》有86个实验[5]，周德庆主编的《微生物学实验》有98个实验[6]，我们只做8个。进一步提高效率的方法有很多，十分钟左右的视频，往往花费大量时间，却可以提高某个知识点的教学效率，但是微课只是个别知识点的学习，微生物学实验有很多知识点。有一次，在比赛前笔者制作了一个微课“梯度稀释涂平板制单菌落”，花了数十天时间，由于初次参赛，缺字幕，只录一次，没有经验，所以没有获奖，虽然没有获奖，但是一样可以提高教学效率。试管稀释，玻璃吸管移取1毫升液体等传统实验效率低、使用不方便、误差大，早就应该被淘汰，移液器和吸头方便使用、误差极小，应多加使用[7]。教学是一门艺术，能否上好微生物学实验课，关键在于教师[8]。好的教改成果應该推广应用[9]，教改成果往往耗费了教师大量的时间、精力和财力，当然推广应用需要受众认可和接受，缺乏广泛的推广应用就违背了教改初衷。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 陈向东.开放式教育潮流下的我国微生物学教学改革与人才培养[J].微生物学通报，2018（3）：471-472.

[2] 姚佳，马悦，徐文，等. 基于微课的翻转课堂在医学微生物实验教学改革中的探索[J].微生物学通报，2019（9）：2426-2435.

[3] 彭方，谢志雄，李文化，等.激发学生好奇心，提升微生物学实验教学效果[J].微生物学通报， 2018（3）： 655-660.

[4] 周德庆，徐德强. 微生物学教程[M]. 3版. 北京：高等教育出版社，2012.

[5] 赵斌，何绍江.微生物学实验[M].北京：高等教育出版社，2012.

[6] 周德庆，徐德强. 微生物学实验[M]. 3版. 北京：高等教育出版社，2012.

[7] 刘保平，魏颖. 传统微生物梯度稀释法的改进措施探讨[J].黑龙江畜牧兽医， 2017（8）： 94-95+291-292.

[8] 宋渊，王世伟，陈芝，等. 微生物学教学改革的几点思考[J].微生物学通报， 2018（3）： 616-621.

[9] 刘保平.浅议微生物学教学综合改革[J].微生物学杂志，2014（4）： 101-104.

[责任编辑：黄春香]