工業(yè)微生物學應用型實驗教學與改革初探

李會東，金元昌，李玉峰，張大為，張 潔

(湖南科技大學a.煤炭資源清潔利用與礦山環(huán)境保護湖南省重點實驗室;b.生命科學學院，湖南湘潭411201)

工業(yè)微生物學是生物工程專業(yè)的一門重要的理論課程，而工業(yè)微生物學實驗課在整個專業(yè)教學體系中，它將微生物學理論與實踐緊密聯(lián)系在一起［1］。而且作為一門先導課微生物實驗技術還輻射到生物化學、分子生物學、基因工程以及發(fā)酵工程等課程的實踐教學中［2，3］。然而，我院工業(yè)微生物學實驗教學由于實驗條件等因素的限制，應用型、實踐性實驗開設明顯不足，多以驗證性實驗為主，明顯地限制了該課程的作用，進而影響到后續(xù)課程開設的效果。因此，工業(yè)微生物學實驗應用型教學改革勢在必行［4，5］。

一 完善實驗教學模式，改革實驗教學內(nèi)容

以前實驗課教學模式是由教師先詳解實驗目的、基本原理、儀器和用品、操作步驟和注意事項。重點示范關鍵步驟，學生模仿操作，得出已知結果，這樣學生往往只知道實驗怎么做，而不知道為什么要這樣做。在教師設計好的實驗中，學生沒有發(fā)揮主觀能動性。這種教師主體、學生客體的教學模式不能使學生“學會求知”，這種教學模式與應用型人才的培養(yǎng)目標不相適應［6］。

以往的微生物學實驗內(nèi)容均是獨立、簡單、枯燥的驗證性實驗。由于實驗結果是已知的，學生對實驗缺乏興趣和熱情，應付了事。雖然學期結束后實驗做了不少，但對實驗技術和方法不甚明了，不能從容地面對一個具體課題。為了加強實驗課這一重要實踐教學環(huán)節(jié)，我們把實驗課從理論課中分離出來，使實驗課既密切配合理論課，又具有獨立性。我們對微生物學實驗教學內(nèi)容進行了改革，先開設基本實驗，占總課時的1/3，再開設設計性實驗，占總課時的2/3?；緦嶒灻咳?組，設計性實驗每3～4人1組。通過基本實驗，使學生掌握光學顯微鏡的正確使用、微生物的形態(tài)與染色、無菌操作技術、微生物的計數(shù)方法和大小測定、培養(yǎng)基的配制與滅菌等基本實驗技能。

工業(yè)微生物學實驗的開設目的是培養(yǎng)應用型人才為主［7］。因此，以小課題的形式安排設計性實驗內(nèi)容，課題可以和老師的科研項目相關，也可以是學生感興趣的。例如食用菌栽培、酸奶制作、啤酒搖瓶發(fā)酵以及生物質能源等，課題內(nèi)容必須涵蓋工業(yè)微生物學實驗中必須掌握的實驗內(nèi)容，如無菌操作技術、接種和分離技術、培養(yǎng)技術和細菌、放線菌、酵母菌、霉菌4大類微生物培養(yǎng)觀察技術等，實驗選題由教師提供或學生自擬，學生選定課題后要完成從實驗步驟的設計、實驗準備和實驗過程的每一步，并以論文格式提交實驗報告。

二 “注重學生動手動腦能力培養(yǎng)”實踐研究

設計性試驗分組后，選一人為組長，其他人明確分工。課前圍繞實驗主題，通過討論、查資料、完善實驗細節(jié)、確定實驗方案，準備器材、檢查實驗條件。在實驗實施前后，重點強調(diào)人人參與，培養(yǎng)學生的動腦、動手能力、獨立操作能力及合作精神。杜絕以往實驗過程中“一人動手大家看”這種現(xiàn)象出現(xiàn)。學生做完實驗必須查看實驗結果，無結果或結果不理想，查找資料，注意排查，分析原因，重新補做實驗。通過反復思考，不斷親力親為，最后取得理想結果，使學生獲得成就感，初步培養(yǎng)了學生愿意動手的科研興趣。逐步建立起失敗中學會總結，鍥而不舍，敢于挑戰(zhàn)困難的意識和精神。

在上述實驗教學模式中，確定以學生為主，教師為輔，人人參與，激發(fā)學生主動學習興趣，提高學生主觀動手的能力。

三 培養(yǎng)學生從事科學研究工作的綜合能力

在工業(yè)微生物學應用型實驗教學中，通過“確定主題-查閱資料-提煉觀點-設計方案-組織實施-分析結果”這一整套環(huán)節(jié)的實施，不僅培養(yǎng)了學生實驗中動手動腦的能力，而且提高了學生觀察問題、分析問題和解決問題的綜合能力。在應用型實驗實施中，因為前期做了詳細的準備工作，使學生思路清晰，細節(jié)難點明確，避免了以往實驗中按部就班、機械盲目地重復;實驗結果的不確定性激發(fā)了學生對未知事物的好奇心，初步培養(yǎng)了從事科學研究的興趣;實驗操作過程中鼓勵學生不懂不確定就及時提出問題，教師現(xiàn)場規(guī)范操作與解答，鞏固并規(guī)范了學生基本實驗操作技能;對學生的一些獨到的見解給予充分肯定，并鼓勵學生嘗試自己想辦法解決問題，培養(yǎng)學生從事科研工作的信心。根據(jù)實驗室可利用的條件，鼓勵學生開展經(jīng)過合理論證的嘗試性試驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。整個實驗過程中嚴格要求學生認真觀察各種實驗現(xiàn)象，詳細記錄實驗數(shù)據(jù)，強調(diào)實驗記錄的重要性，使學生充分領會細節(jié)決定成敗的意義;注重對實驗結果的分析，培養(yǎng)學生嚴謹細致、實事求是的科學態(tài)度。要鼓勵學生多問幾個“為什么?怎么辦?”培養(yǎng)學生的理性思維，使學生善于提出問題、分析問題和解決問題。

四 小結

工業(yè)微生物學應用型實驗教學首先在2009級生物工程專業(yè)學生開始實施，在原有實驗教學計劃的基礎上減少真菌形態(tài)觀察驗證性實驗，增加草菇、平菇等食用菌的栽培實驗。實驗內(nèi)容包括菌種的分離純化、培養(yǎng)基的配制、滅菌、無菌操作、菌種形態(tài)的觀察以及棉塞的制作等多個小型試驗。把原來4個獨立的實驗有機融合成一個應用型大實驗。試驗周期相對較長，學生有足夠的課上課下時間用于查資料、定方案、討論與實施。分離菌種的材料來自學生自己購買于菜市場的鮮菇，清洗、消毒、接種、分離、純化、做母種、一級種等，均是學生親力親為培養(yǎng)了學生動手的能力。用自己分離的菌種和實驗室保存的母種分別用于食用菌的栽培試驗，使得學生躍躍欲試，熱情高漲，調(diào)動了學生的主觀能動性。實驗過程中提出了很多問題，說明學生自己動腦想問題了，加以輔導，最終問題得以解決，使得學生觀察、分析和解決問題的能力得到了鍛煉。通過這樣一個應用型實驗的開設，不僅完成了規(guī)定的實驗教學內(nèi)容，而且極大地激發(fā)了學生學習的興趣，并且培養(yǎng)了學生動腦思考問題和動手解決問題的能力。

在上一年實驗課開設的基礎上，2010級生物工程專業(yè)學生的實驗課又加以改進，開設了酸奶制作的應用型實驗。酸奶的制作本身對學生就有著極大的興趣，所以課前學生報以極高的熱情，查閱資料、做方案、實驗過程中關鍵步驟以及細節(jié)問題均準備的非常詳實。通過此實驗，使學生掌握了酸奶制作原理與工藝，乳酸桿菌與嗜熱鏈球菌培養(yǎng)的最佳條件，前酵與后酵的目的、發(fā)酵過程中的關鍵控制點以及酸奶的營養(yǎng)價值等。此實驗的開設也極大地調(diào)動了學生自主學習的積極性，當喝到自己做的酸奶時，學生收獲更多的是成就感。

通過對兩屆學生的應用型實驗教學改革與嘗試，效果良好。課后許多學生自主找到任課教師，要求參加到課題組從事自己感興趣的科研工作。2009級6位同學參加了生物質能源即纖維素降解生產(chǎn)乙醇的課題組，由于具備了較好的實驗操作技能和濃厚的科研興趣，部分同學考取了中科院廣東能源所，上海生科院巴斯德研究所等繼續(xù)深造。2010級5位同學參加了生物質能源即淀粉生物轉化生產(chǎn)乙醇課題組，一邊做實驗一邊積極努力備考碩士研究生。

綜上所述，工業(yè)微生物學應用型實驗教學與改革在培養(yǎng)實用型人才中，充分調(diào)動了學生的主觀能動性，培養(yǎng)了學生的動腦、動手實踐操作能力，鍛煉了學生提出問題-分析問題-解決問題的綜合能力。

［1］沈筱玉.微生物學實驗教學改革在人才培養(yǎng)中的作用［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2008(7):56-58.

［2］陳向東，唐 兵.國家級重點教材“微生物學”的教學使用體驗［J］.微生物學通報，2002(2):96-99.

［3］肖美燕，孫萬邦.生物工程專業(yè)微生物學實驗教學改革與實踐［J］.科技信息，2008(19):20.

［4］肖美燕，孫萬邦.生物工程專業(yè)微生物學實驗教學改革與實踐［J］.科技信息，2008(19):20.

［5］劉森林.微生物學實驗創(chuàng)新教學體系的研究與實踐［J］.微生物學通報，2005，32(4):153-157.

［6］胡國元，吳元欣，程 波.生物工程專業(yè)微生物學教學改革與實踐［J］.微生物學雜志，2005，5(3):110-112.

［7］賈艷萍，張?zhí)m河，鄭 勝.體現(xiàn)不同專業(yè)特色的微生物學實驗教學改革研究［J］.微生物學通報，2013(4):700-705.