微生物學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)踐

張萍華，蔣冬花

(浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，浙江金華321004)

微生物學(xué)是整個(gè)生物學(xué)中第一門具有一套自己獨(dú)特操作技術(shù)的學(xué)科，如制片染色、無菌操作、消毒滅菌、菌種保藏技術(shù)等等，微生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法已廣泛滲透到現(xiàn)代生命科學(xué)的各個(gè)分支領(lǐng)域［1］，它不僅是學(xué)習(xí)、理解、掌握微生物理論知識的重要途徑，也是學(xué)習(xí)分子生物學(xué)、基因工程、發(fā)酵工程等專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)，在本校的教學(xué)大綱中，微生物學(xué)理論課與實(shí)驗(yàn)課占相同的課時(shí)數(shù)，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)被列入本校生物科學(xué)與生物技術(shù)專業(yè)的必修課，獨(dú)立設(shè)課，擁有獨(dú)立的學(xué)分。為了讓學(xué)生全面掌握微生物學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技能，努力培養(yǎng)學(xué)生分析問題及解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，本校多年來一直致力于微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了精心的調(diào)整、完善和更新，按“基本技能訓(xùn)練、綜合能力培養(yǎng)、研究素質(zhì)及創(chuàng)新意識培育”的基本宗旨進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，構(gòu)建了微生物學(xué)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)遵循基礎(chǔ)性、綜合性、研究性、開放性的基本原則，受到師生的好評。

1 開設(shè)基礎(chǔ)性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

偉大的教育家孔子曾說過“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”，可見興趣是學(xué)生發(fā)奮學(xué)習(xí)的催化劑［2］。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)往往有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，容易造成學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的惰性，不利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣，難以發(fā)揮學(xué)生的潛力，但這部分實(shí)驗(yàn)又往往是最基礎(chǔ)也是最基本的一些實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)與訓(xùn)練，是學(xué)生實(shí)驗(yàn)中不可或缺的一部分，為此首先考慮在驗(yàn)證性的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中加設(shè)一些未知因素，以激發(fā)學(xué)生探知結(jié)果的興趣?？紤]到土壤是各種微生物的天然培養(yǎng)基，土壤微生物種類多、數(shù)量大的特點(diǎn)，把培養(yǎng)基配制、微生物分離及純化、微生物染色技術(shù)及形態(tài)觀察、微生物生理生化、環(huán)境因子對微生物生長的影響等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)串成一條線，貫穿在“土壤微生物的分離、純化和初步鑒定”這條主線上，學(xué)生從土壤中分離到微生物后，進(jìn)行形態(tài)的觀察及生理生化試驗(yàn)等，調(diào)整后的實(shí)驗(yàn)都以“土壤微生物的鑒定”為主線展開，實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)聯(lián)系緊密，每一次實(shí)驗(yàn)都是學(xué)生對自己分離到的未知菌的深入鑒定，為加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，在每一個(gè)分散的實(shí)驗(yàn)中都給予標(biāo)準(zhǔn)菌種作為對照，以減少學(xué)生實(shí)驗(yàn)的誤差。經(jīng)過重新組合與優(yōu)化，使原本驗(yàn)證性的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)串合成為一個(gè)探索性、綜合性的大實(shí)驗(yàn)［3］，由于每位同學(xué)分離到的微生物不盡相同，因此每次實(shí)驗(yàn)結(jié)果也各不相同，有效地增強(qiáng)了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的責(zé)任心。同時(shí)實(shí)驗(yàn)完成后要求學(xué)生以“土壤微生物的分離與鑒定”為題撰寫實(shí)驗(yàn)論文，提高學(xué)生綜合分析能力。

2 開設(shè)探究性自選實(shí)驗(yàn)

我校微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)安排在大學(xué)二年級的第3或第4學(xué)期，由于微生物的生長規(guī)律，實(shí)驗(yàn)一般都需要2～3 d甚至更長時(shí)間才能完成，而大二的學(xué)生課程安排較為緊湊，課余時(shí)間較少，因此實(shí)驗(yàn)過程中的一些步驟就由教師代辦，使學(xué)生對整個(gè)實(shí)驗(yàn)的全過程了解不夠，影響了學(xué)生對微生物實(shí)驗(yàn)技能的掌握，不利于學(xué)生創(chuàng)新技能以及分析問題、解決問題等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。因此很有必要在學(xué)生掌握基本微生物實(shí)驗(yàn)技能之后，開設(shè)一個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生完成從選題、設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)及結(jié)果的分析等全過程，使他們有更多的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的機(jī)會(huì)，以充分發(fā)揮他們的創(chuàng)造性和主動(dòng)性。

在完成“土壤微生物的分離、純化和初步鑒定”這一大實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生對微生物實(shí)驗(yàn)技能有了基本的掌握，為激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，給學(xué)生充分鍛煉的機(jī)會(huì)，開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生自由組隊(duì)，一般以2～4人為1組，利用學(xué)到的微生物實(shí)驗(yàn)技能完成一個(gè)自己感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以采用老師提供的參考項(xiàng)目，如“乳酸菌的分離、純化與酸奶的制作”、“固氮菌的分離與鑒定”、“自來水和池塘水中細(xì)菌總數(shù)的測定與大腸菌群的檢測”等，也可以自己選題，只要與微生物學(xué)相關(guān)的都可以，整個(gè)過程實(shí)行“自助式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式”［4］，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自己準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，并完成實(shí)驗(yàn)的全過程，最后以論文形式提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師始終只給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。探究性自選實(shí)驗(yàn)相當(dāng)于一個(gè)課題實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力，拓寬學(xué)生的視野，擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容，有利于引入學(xué)科前沿的成果，既培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣，也鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)和提高了學(xué)生的科研素質(zhì)。在低年級的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生反映能自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)不多，學(xué)生對這樣的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出極大的興趣，能讓學(xué)生充分利用已學(xué)的實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行科研素質(zhì)的培養(yǎng)，通過開設(shè)設(shè)計(jì)性自選實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生動(dòng)手和動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，有利于鞏固已學(xué)的微生物實(shí)驗(yàn)技能，進(jìn)一步規(guī)范學(xué)生的操作技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，也能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，讓學(xué)生感到做實(shí)驗(yàn)的快樂，提高學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的能力。近幾年來，學(xué)生自行設(shè)計(jì)的系列實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目得到不斷的擴(kuò)展，如“油菜內(nèi)生菌的分離與鑒定”、“土壤中產(chǎn)乙醇細(xì)菌的篩選”等等。

3 積極鼓勵(lì)學(xué)生申報(bào)各類省、校、院級實(shí)驗(yàn)課題

高學(xué)歷、高學(xué)分并不代表高能力，更不是人才錄用的唯一標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，理論聯(lián)系實(shí)際能力，特別是創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力是現(xiàn)代大學(xué)教育的共同教育理念。為此，學(xué)校積極引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間參加設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。學(xué)校非常重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革工作，對學(xué)生參與科研和創(chuàng)新活動(dòng)有經(jīng)費(fèi)的資助及相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)政策，學(xué)校設(shè)立有《大學(xué)生能力建設(shè)項(xiàng)目》、《課程實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目》、《學(xué)生研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目》、《實(shí)驗(yàn)開放項(xiàng)目》等，還相繼出臺了《浙江師范大學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐學(xué)分實(shí)施方法》等文件。這些相關(guān)的配套政策對構(gòu)建微生物學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系起到至關(guān)重要的保障作用，有不少學(xué)有余力的學(xué)生在完成微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)后組隊(duì)申報(bào)了與微生物學(xué)知識相關(guān)的省級、校級或院級課題，近年立項(xiàng)的浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃(新苗人才計(jì)劃)項(xiàng)目中涉及微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容的項(xiàng)目就有多項(xiàng)，如《養(yǎng)殖水體中高效反硝化細(xì)菌的篩選》、《酸性α-淀粉酶生產(chǎn)菌株的篩選及酶的特性研究》、《酵母菌谷氨酸脫羧酶基因的克隆及高效分泌型畢赤酵母表達(dá)系統(tǒng)的構(gòu)建》、《昆蟲腸道菌中產(chǎn)纖維素酶菌株的篩選、鑒定及提高產(chǎn)酶能力的研究》、《紅曲多糖高產(chǎn)菌株的篩選及發(fā)酵條件和提取工藝的研究》、《從自然界中篩選高效降解乙醇的生產(chǎn)菌及其高活性菌劑研發(fā)》、《殼聚糖對苦瓜枯萎病的無公害防效性研究》等項(xiàng)目。立項(xiàng)的課題由相關(guān)導(dǎo)師指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)室全方位開放，或直接進(jìn)入導(dǎo)師的科研實(shí)驗(yàn)室，通過課題的研究，使學(xué)生完成無法在正常教學(xué)時(shí)間進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，進(jìn)一步提高微生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)技能，并對實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，以及分析問題和解決問題的能力得到有效的發(fā)展。

4 存在問題和努力方向

新的微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系得到師生的一致好評，學(xué)生樂于上微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，很少有學(xué)生遲到、早退或缺席現(xiàn)象發(fā)生，但是需要教師和實(shí)驗(yàn)員投入大量的精力和時(shí)間，學(xué)生的設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)對于指導(dǎo)教師而言也是一個(gè)新的挑戰(zhàn)，指導(dǎo)教師要分析學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案，審核實(shí)驗(yàn)的可行性，犧牲大量的業(yè)余時(shí)間進(jìn)行指導(dǎo)，同時(shí)還要求指導(dǎo)老師不斷充實(shí)和提高自己，及時(shí)了解本領(lǐng)域內(nèi)最新知識動(dòng)態(tài)［5］。另外新體系還需要進(jìn)一步的改進(jìn)和提高，需要拓展與其他學(xué)科實(shí)驗(yàn)技術(shù)的綜合應(yīng)用，以便更好地培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用生物學(xué)各門課程的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。為此學(xué)校準(zhǔn)備開設(shè)提高型、創(chuàng)新型的高級實(shí)驗(yàn)選修課程，結(jié)合最新的科技成就和科研前沿課題，新增研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如:《16S rRNA為背景的土壤混合細(xì)菌菌群文庫的建立》、《真菌18S rRNA、ITS序列多態(tài)性分析》、《土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化的DGGE分析》等，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)從基礎(chǔ)性、綜合性向研究性、開放性推進(jìn)。今后，學(xué)校將根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不斷完善微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，從培養(yǎng)自主性、創(chuàng)新性、研究性的合格人才出發(fā)，以滿足社會(huì)發(fā)展的需要。

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