前沿導(dǎo)讀在微生物學(xué)課程中的應(yīng)用

閻春蘭 ， 程國軍， 裴國鳳， 李曉華， 何冬蘭

(中南民族大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

微生物學(xué)課程是大學(xué)生命科學(xué)專業(yè)以及師范、農(nóng)、林、藥、醫(yī)、食品、環(huán)境等專業(yè)的必修課程，理論性、實踐性和實用性均很強，該課程的學(xué)習(xí)質(zhì)量直接影響到后續(xù)其他生物課程的學(xué)習(xí)。中南民族大學(xué)正在進行本科專業(yè)課程模塊化教學(xué)改革，力圖改變目前以“知識點講授”、以單一的教材為依托的傳統(tǒng)課程組成形式，實現(xiàn)以“專業(yè)能力提升需求”、以“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提升為目標(biāo)設(shè)置模塊化課程，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣和積極性”，促進學(xué)生更好的將專業(yè)知識與實際結(jié)合，提升專業(yè)運用能力、專業(yè)判斷能力和運用專業(yè)理論分析和解決問題的能力。改革設(shè)計了“三融入”(即融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念、融入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法、融入科研項目研究)式的“前沿導(dǎo)讀+專題研討+項目實訓(xùn)”課程模塊化教學(xué)改革模式，其中，前沿導(dǎo)讀模塊主要闡明專業(yè)課程在學(xué)科領(lǐng)域中的地位及其發(fā)展動態(tài)；專題研討模塊在反思傳統(tǒng)課程實施的取向基礎(chǔ)上，探討專題式課程資源的呈現(xiàn)，促進多種教學(xué)方式的融合；而項目實訓(xùn)模塊主要探討項目主題的選擇、項目展開的過程。全校共有包括微生物學(xué)課程在內(nèi)的十余門課程參與其中。本文以《微生物學(xué)》課程為例，分析探討前沿導(dǎo)讀模塊在該門課程中的應(yīng)用，試圖提供一些思路和借鑒，旨在達到與同行共同探討本科專業(yè)課程模塊化教學(xué)改革的方式、途徑，以達到交流本科教學(xué)改革經(jīng)驗的目的。

1 課程中引入前沿導(dǎo)讀模塊的意義

1.1 有利于推進教學(xué)改革

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進步，專業(yè)知識不斷更新。有資料表明，上個世紀末學(xué)科知識的更新周期在5年左右，而在21世紀，很多領(lǐng)域的知識更新周期在3年左右。因此，教師不斷更新授課內(nèi)容，將學(xué)科的前沿知識和最新的科學(xué)研究成果應(yīng)用于課堂教學(xué)勢在必行，也是高校教學(xué)改革的趨勢與重點[1]。

1.2 有利于激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣和學(xué)習(xí)積極性

對于初學(xué)者而言，一門課程的第一印象非常重要，前沿導(dǎo)讀模塊就起到了第一印象的作用。學(xué)生在了解學(xué)科的性質(zhì)與內(nèi)容、發(fā)展歷史以及學(xué)習(xí)目的與任務(wù)的基礎(chǔ)上，一方面要理清該課程在整個學(xué)科體系中的位置，以及與其他專業(yè)必修課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)選修課程的關(guān)系；另一方面還能接觸到微生物學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)思想、最新的理論知識、科技成果、先進技術(shù)等，從而激發(fā)他們對該課程的專業(yè)興趣和求知欲，促進其站在整個學(xué)科的高度拓寬思路，啟迪思想，調(diào)動其積極性與主觀能動性，樹立學(xué)好微生物學(xué)課程的決心和信心[2-5]。

1.3 有利于提升學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力

通過前沿導(dǎo)讀，將微生物學(xué)領(lǐng)域，包括細菌學(xué)、真菌學(xué)、病毒學(xué)甚至醫(yī)學(xué)微生物學(xué)等領(lǐng)域的研究成果、最新的理念和先進技術(shù)等介紹給學(xué)生，讓學(xué)生了解、掌握學(xué)科最新研究動態(tài)，接觸學(xué)科前沿知識，有利于拓寬學(xué)生學(xué)術(shù)視野；通過適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，將學(xué)生培養(yǎng)成具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，適應(yīng)社會發(fā)展的復(fù)合型人才[6-8]。

1.4 有利于學(xué)生就業(yè)

21世紀是生物的世紀，但是以中南民族大學(xué)生物學(xué)專業(yè)的就業(yè)形勢來看，除去考研進一步深造的學(xué)生之外，本科畢業(yè)后直接從事本專業(yè)的就業(yè)情況并不理想，究其原因，與課本知識滯后于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、學(xué)生理論知識與實踐脫節(jié)、動手能力不強等因素有關(guān)。因此在教學(xué)中融入前沿導(dǎo)讀，將最新的學(xué)科前沿滲透其中，調(diào)整學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，拓寬其視野，無論是考研還是就業(yè)都將大有助益[9]。

2 前沿導(dǎo)讀模塊的實施

前沿導(dǎo)讀模塊是本科專業(yè)課程模塊化教學(xué)改革中的第一大塊，在課程開始的時候即呈現(xiàn)給學(xué)生。該模塊的實施尤其需要注意以下幾部分內(nèi)容：學(xué)科專業(yè)思想(家)的前沿，學(xué)科邏輯體系的前沿以及學(xué)科專業(yè)發(fā)展趨勢與前瞻性問題前沿等。

2.1 學(xué)科專業(yè)思想(家)的前沿

縱觀現(xiàn)代微生物學(xué)的發(fā)展簡史，人類對微生物的認識與研究經(jīng)歷了由表及里、由現(xiàn)象到本質(zhì)、由宏觀到微觀的發(fā)展歷程。在微生物學(xué)創(chuàng)建之前，人類曾經(jīng)長期處于“身在菌中不知菌”或“微生物知識盲(即微盲)”的無知狀態(tài)，表現(xiàn)為“視而不見，嗅而不聞，觸而不覺，食而不查，得其益而不感其恩，受其害而不知其惡”的愚昧狀態(tài)，直到發(fā)明顯微鏡之后，才觀察到微生物細胞的存在，隨后發(fā)現(xiàn)了越來越多的微生物種類，微生物學(xué)作為一門學(xué)科開始形成；接著將微生物與具體的生產(chǎn)實踐聯(lián)系起來，進入到生理水平研究的階段，證明發(fā)酵是微生物活動的結(jié)果，解決了啤酒變酸的問題；證明傳染病的發(fā)生是微生物在體內(nèi)活動的結(jié)果；研制了減緩傳染病的疫苗；純培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)明，細菌染色法等都是這一階段的成果；酵母無細胞壓榨汁中的“酒化酶”發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生酒精和青霉素的發(fā)現(xiàn)將微生物的研究深入到生化水平，使得微生物的研究熱點開始趨向于尋找“有益的微生物代謝產(chǎn)物”。以DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)為首的一系列分子水平的研究成果則將微生物的研究推向了分子生物學(xué)水平，從分子水平闡明微生物活動、代謝的機理。感性認識時期→形態(tài)描述時期→生理水平研究→生化水平研究→分子水平研究，這不僅是微生物學(xué)的發(fā)展簡史，也是人類認識與研究微生物的必經(jīng)過程，對于啟發(fā)學(xué)生的科研想法，以及將來從事科學(xué)研究有很大的幫助。

在微生物的發(fā)展簡史中，尤其要關(guān)注的還有各個階段做出杰出貢獻的微生物學(xué)家們，是他們推動了微生物學(xué)科及其專業(yè)思想的發(fā)展[10-11]。從用自制的顯微鏡觀察到細菌的三種形態(tài)的商人列文·虎克，到微生物學(xué)的奠基人巴斯德 (Louis Pasteur) 和細菌學(xué)之父科赫 (Robert Koch)，再到發(fā)現(xiàn)無細胞酵母菌酒精發(fā)酵過程這一酶促反應(yīng)的布赫納 (Edward Buchner)和青霉素的發(fā)現(xiàn)者弗萊明(Alexander Fleming)，以及DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者沃森 (James D. Watson) 和克里克 (Francis Crick) 等。在介紹這些微生物學(xué)家的時候，不僅要說到他們在微生物學(xué)領(lǐng)域所取得的成就，更要提及他們的工作環(huán)境和生活背景，是他們嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、周密的科研思維、執(zhí)著和不放棄細節(jié)的科研精神才使得他們?nèi)〉眠@些成就。我國微生物學(xué)家們也為微生物學(xué)科的發(fā)展做出了很多的貢獻，如湯飛凡首次分離得到沙眼衣原體，打破沙眼的“細菌病原說”；田波院士在20世紀80年代初用病毒RNA來防治植物病毒獲得成功；說到青霉素，也應(yīng)該提到青蒿素的發(fā)現(xiàn)者—中國學(xué)者屠呦呦等。通過這些中外科學(xué)家們的事跡、成就，將科學(xué)研究手段、科研思路和學(xué)術(shù)思想在潛移默化中傳授給學(xué)生，啟發(fā)感染他們，激勵他們樹立學(xué)好微生物學(xué)的信心和決心[12]。

2.2 學(xué)科邏輯體系的前沿

建立良好的學(xué)科邏輯體系對學(xué)生的學(xué)習(xí)將起到事半功倍的效果，能夠幫助學(xué)生把握住學(xué)科內(nèi)各組成部分的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，將一個一個的知識點串聯(lián)起來，不再是一盤散沙[13]。微生物學(xué)是從分子、細胞或者群體水平上研究微生物生命活動基本規(guī)律的學(xué)科，微生物的生命活動包括微生物的形態(tài)構(gòu)造、微生物的營養(yǎng)、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進化等內(nèi)容[14]。微生物的形態(tài)，根據(jù)微生物三大種類的不同各有不同；認識了微生物的形態(tài)，想要人工培養(yǎng)它們，需要了解微生物的營養(yǎng)；而人類培養(yǎng)微生物是想將其應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵、醫(yī)藥衛(wèi)生和環(huán)境保護等領(lǐng)域，那么首先需要了解的是微生物的生理代謝和生長等過程；在這個過程中，必然涉及到微生物的育種；如何從環(huán)境中篩選更多有益的微生物，則涉及到微生物的生態(tài)分布、分類等內(nèi)容。經(jīng)過這樣的聯(lián)系，可以將該學(xué)科的各個部分有機地緊密結(jié)合在一起，既方便合理組織教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容更具有系統(tǒng)性和連續(xù)性，也更利于學(xué)生理解。

在理清學(xué)科內(nèi)在邏輯體系的基礎(chǔ)上，通過設(shè)置一些與生活實際相關(guān)，或者學(xué)生自己感興趣的問題[7,15]，結(jié)合學(xué)科的發(fā)展歷程和學(xué)科內(nèi)在邏輯聯(lián)系，讓學(xué)生思索可能的解決方案，為后面的項目實訓(xùn)模塊做準(zhǔn)備。

2.3 學(xué)科專業(yè)發(fā)展趨勢與前瞻性問題前沿

微生物學(xué)已經(jīng)為人類文明的發(fā)展做出了巨大的貢獻，仍在發(fā)展的微生物學(xué)必將在推動人類社會的進步中繼續(xù)發(fā)揮自己的重大作用。根據(jù)微生物學(xué)的最新學(xué)科前沿可以看出，微生物學(xué)今后的發(fā)展趨勢將體現(xiàn)在醫(yī)療保健、工業(yè)發(fā)酵、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護、國防建設(shè)以及生命科學(xué)基本理論研究等領(lǐng)域。在講解時，針對每一個領(lǐng)域列舉具體的事例進行案例教學(xué)[9,13,16]，并嵌合最新的科技前沿知識[17]。比如在醫(yī)療保健領(lǐng)域，目前發(fā)現(xiàn)糖尿病和肥胖癥等疾病的發(fā)生與腸道微生物密切相關(guān)，可將腸道微生物用于這些疾病的治療與預(yù)防，以及該如何解決日益嚴重的微生物對抗生素耐藥性的問題；在工業(yè)發(fā)酵領(lǐng)域，微生物在各種代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)上獨具優(yōu)勢，如甘油、乙酸、檸檬酸、水楊酸等，微生物也可用于生物能源的生產(chǎn)，如乙醇、生物柴油等，在解決世界能源危機方面貢獻很大；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，以菌治蟲、治植病的生物防治技術(shù)，以菌增肥、促生長的微生物增產(chǎn)技術(shù)以及以菌產(chǎn)沼氣的沼氣發(fā)酵技術(shù)等都是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的閃光點；在環(huán)境保護方面，石油、塑料等的降解，污水治理和有機廢物處理等都離不開微生物的作用；在生命科學(xué)基本理論研究方面，不可培養(yǎng)微生物以及隨之而產(chǎn)生的宏基因組學(xué)和代謝基因組學(xué)必將會發(fā)現(xiàn)更多的新的微生物種群和新的基因或基因簇，從而克隆和篩選出新的生理活性物質(zhì)。

通過將微生物學(xué)領(lǐng)域的最新理論知識和實驗技術(shù)，有針對性地與實際聯(lián)系起來，就會使學(xué)生對微生物的巨大應(yīng)用前景留下深刻的印象，進而產(chǎn)生濃厚的興趣與求知欲，投入到后續(xù)的微生物課程學(xué)習(xí)中去[18]。

3 結(jié) 語

微生物學(xué)作為生物學(xué)中最活躍的學(xué)科之一，其研究領(lǐng)域不斷延伸，新技術(shù)和新方法的應(yīng)用，以及與其他學(xué)科的交叉融合，會不斷孕育和形成新的學(xué)科。微生物學(xué)課程作為中南民族大學(xué)第一批實施模塊化設(shè)計與改革的專業(yè)課程，前沿導(dǎo)讀模塊的應(yīng)用被列為本課程改革的重點之一。在學(xué)生對本學(xué)科專業(yè)知識結(jié)構(gòu)具有一個整體的理解和把握的基礎(chǔ)上，將微生物學(xué)領(lǐng)域的最新理論知識和實驗技術(shù)等前沿知識融入到現(xiàn)有的教材中，并與之進行有機地結(jié)合，能在很大程度上激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣和學(xué)習(xí)積極性，提升了學(xué)生的專業(yè)能力和創(chuàng)新能力，也為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和其他課程模塊的順利實施奠定了基礎(chǔ)。

作為模塊化教學(xué)改革中的第一大模塊，前沿導(dǎo)讀模塊如何與后續(xù)的專題研討和項目實訓(xùn)有機地結(jié)合起來，是今后的改革中需要解決的問題。將學(xué)科的科技前沿信息，邊緣學(xué)科知識，最新的微生物學(xué)技術(shù)等融入到專題研討和項目實訓(xùn)中，必將進一步深化課程模塊化改革的力度與深度，提高微生物學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，只有這樣，才能有效提高教學(xué)效果，實現(xiàn)促進學(xué)生更好地將專業(yè)知識與實際結(jié)合，提升他們專業(yè)運用能力、專業(yè)判斷能力和運用專業(yè)理論分析和解決問題的能力，實現(xiàn)創(chuàng)新型、綜合性的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

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