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微生物学学科相关课程实验的教学改革初探

微生物学学科相关课程实验的教学改革初探

摘 要:针对现有微生物学学科相关课程实验教学中内容分散和系统性差的状况,提出整合相关的实验课程,分阶段开展不同性质实验的教学改革思路,从建立循序渐进的实验系统和分阶段考核制度两方面对相关课程实验教学改革进行了探讨。

关键词:微生物学相关课程;实验教学;改革;整合

微生物学学科是生命科学领域涉及面广,应用性强的一门学科,除了在生物学中占有重要位置之外,还与医学、农学、环境科学以及化学等学科密切相关。目前,在综合性院校中,微生物学相关课程主要包括微生物学、微生物生理学、微生物遗传学和生物工艺学等。传统的微生物学学科课程都有各自的实验环节,且教学过程注重教师在实验课中的主导作用,但忽视了学生主观能动性的发挥,强调教师在实验课中基本知识的传授而忽视了学生能力的培养。更为严重的是,各门实验课程内容各自为政,缺乏有机联系,即使同一实验课程,由于受到实验时间的限制,也往往只能开设一些以增强感性认识为主的验证性实验,缺乏系统性实验或者设计性实验,导致尽管学生做了很多实验,但对如何设计实验、准备实验、分析实验等了解甚微,不仅脱离了生产实际,而且不利于应用技术的掌握和实验技能的训练,更谈不上创新能力的培养。因此,通过整合各门实验课程的教学内容,打乱原有的实验课程设置,开设涵盖各门实验课程的综合性实验和设计性实验,增强实验的系统性,同时运用科研手段,将科研思想、方法和技术引入实验,变学生被动学习为主动探索,对于加强学生动手能力和分析问题、解决问题的能力的培养具有重要意义。

1 整合各个相关学科实验内容,建立循序渐进的实验体系

通过深入研究微生物学科各门实验课程的基本内容和要求,在兼顾基本实验操作和经典实验内容的情况下,设计出以综合性实验和设计性实验为主、循序渐进的微生物学实验课程体系,即首先集中开展基本实验技能讲授和训练,然后开展综合性和设计性实验,最后由学生设计课题和实验细节,开展科学研究和科研能力训练。

1.1 基本实验技能的集中讲解和训练

整合微生物学学科相关课程实验的内容,将课程中的基础性实验技术综合在一起,集中讲授、演示。这些项目包括:所用器皿的洗涤、包扎和灭菌,无菌操作,显微观察及制片,培养基的配置,微生物生长的测定,发酵罐的使用,菌种保藏等。在原来的实验设置中,这些基本技能被作为验证性实验来开展,相互之间或与其他实验项目间连贯性不强,也较为简单,但却是进行许多后续实验项目,包括综合性、设计性实验的基础,是进行科研实践的基础。我们将这些内容集中在一起,作为一个基本实验操作专题来进行演示和讲解,并据此开展基本实验技能大赛,鼓励和督促学生将这些基础技能掌握扎实。

1.2 整合实验课程核心内容,设置系统性或设计性实验

打破课程内容设置局限,将原有分散于各门实验课程中的验证性实验整合为系统实验和设计性实验,在保持核心实验内容不变的前提下,将实验技术连贯起来,环环相扣,组成一个有机的整体,使学生能够在掌握基本实验技能的基础上,独立自主设计实验环节,独立分析、操作,有利于学生学习素质、科研素养的提高。

例如,以微生物学实验课程为核心,我们设置了以“柯赫法则的验证”为题目的设计性实验。该实验以柯赫法则为主线,将许多实验技能贯穿起来,首先学生需要“配制培养基”,然后到田间取样,“分离纯化”出可能的病原微生物,将病原微生物“扩大培养,再次接种健康寄主,待确定病原微生物后,再通过“微生物的显微观察”以及“微生物的鉴别染色”对微生物进行初步鉴定,最终通过“v.p”等实验对该菌株进行生理学研究。

在生物工艺学系列实验中,我们以“丙酮酸发酵”为主线,首先进行“菌株的诱变,通过“平板快速筛选”得到高产丙酮酸的菌株,对菌株进行多次“分离纯化”和“菌种保藏”。然后“配制丙酮酸培养基”进行“摇瓶发酵”,其间通过“比浊法”绘制出发菌株的“生长曲线”,然后进行“发酵罐发酵”,最后再进行“丙酮酸的提取”。

1.3 结合大学生创业大赛,开展自选课题式实验和科研能力训练

全国大学生创业计划大赛,简称“挑战杯”,是一项全国大学生课外学术科技作品竞赛,微生物学学科相关课程以及实验的授课对象为二年级、三年级学生,是参加挑战杯的学生主体,对开展课题式实验具有很高的积极性。我们结合微生物及生物工程教研组目前的科研课题,给出一些备选方向,作为自选课题式实验供学生选择。在课题式实验中,以学生为主体,教师给出研究性实验的框架和最终目标,学生在教师的指导下,结合已经掌握的实验技能,同时查阅大量文献,拟定具体实验方案,并独立完成实验。这种课题式的实验方法不仅使学生能尽快熟悉生物技术资料,对科研的艰巨性有所了解,同时充分发挥了学生的积极性和主动性,提高了学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力,培养了学生的创新能力和科研能力。

1.4 开放实验室,鼓励学生利用课余时间参与科学研究

在微生物相关课程实验体系开展的过程中,我们发现一些学生对该领域兴趣浓厚,动手能力强,有很好的科研素养,通过与相关研究生导师沟通,我们对部分有意愿的学生开放实验室,鼓励其深入参与科学研究,提高科研素养。

2 教学方法和考核方法的相应调整

微生物相关学科实验课程整合以后,原有的教学方法和考核方法也随之做出调整。

2.1 实验课教学方法及教学模式的调整

实验课程教学的改进主要是改变学生在实验课堂上的被动局面,通过教师指导下的“课题式”实验,激发学生的学习兴趣,使学生由被动学习变为主动探索,同时提高学生把握学科发展动态和解决实际问题的能力。但“课题式”实验不等同于放任不管,在实验过程中,教师要对学生进行全程指导,随时发现并纠正学生在实验过程中出现的问题,对操作能力较差的学生给予积极鼓励,利用启发式教学,充分调动学生的学习积极性。

在改革教学方法的同时改变固定的教学模式,根据实验进展情况随时调整课时,如微生物培养需要24~48小时,所以全天开放实验室,保证学生能够及时完成实验。

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