微生物学实验教学的革新路径研究范文

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我校环境微生物学实验作为环境工程专业的主干必修课，其实验课程是理论课的重要组成部分。实验课的教学内容要以提高学生综合素质与创新精神为重点。实验教学不仅可以弥补理论课教学的不足，而且还可将理论知识在实验教学中进行延伸，将基础理论与实验技能培训有机结合、合理协调，不断将科研中的新方法转入实验教学中，使实验内容与现代科研有效接轨。首先要重视理论课与实验课的联系与衔接。例如，理论教学中呆板枯燥的微生物的形态特征内容容易混淆，靠死记硬背，效果较差。当进入实验课后，学生们可以借助显微镜观察到书本中描述的微生物各类形态，并与实际形态对号入座。尤其对于环境工程专业来说，可从工厂取样用来处理污废水的活性污泥，观察活性污泥中以菌胶团为主的微生物群，包括细菌、霉菌、原生动物和后生动物（如轮虫、昆虫的幼虫和蠕虫等），有固着型、游动型、单个的、群体的等，使得这些微生物形态特征的描述更加生动，激发学生的学习兴趣。学生通过对活性污泥菌胶团的显微观察，并将观察到的微生物进行归类，还将形态特征记录在实验报告中，同时初步评价活性污泥性能的优劣，做到学以致用。在此实验过程中，活性污泥样品的准备尤为重要，由于要求微生物的种类多样化，并且是活体观察，因此所需样品要现取现制。学生亲手制作标本，并在显微镜下观察到活跃的运动着的微生物时，原先感觉枯燥的形态学内容顿时显得丰富多彩，使学生深刻体会到理论知识需以实验为载体来巩固和加深理解的道理，通过实验来认识微生物，使原本易混淆的模糊内容变得清晰有立体感了。最后通过撰写实验报告，可培养学生归纳总结问题的能力，无论实验成功与否，都要学会用基础理论去阐述解释实验中的现象与结果，还可针对一些问题提出自己独到的见解，提高学生学习的主动性，加强理论与实际的联系。

环境工程专业微生物学实验作为培养环境工程人才的实践性教学环节，对于培养学生运用所学微生物理论知识解决环境问题的能力及开发学生的创新思维至关重要。传统的环境工程微生物学实验大多是经典操作性实验，实验内容偏简单，很少安排与环境相关的设计性实验，且各个实验环节缺乏连贯性，因此无法凸显环境工程专业特点，因此学生很难体会微生物学在环境污染控制中发挥作用及实验意义，达不到培养学生自主创新能力的实验教学效果［6］。而设计性、创新性、综合性实验能较好联结环境工程专业与实际应用，使本专业培养的学生既重视理论教学，又提高其动手能力与创新能力，这是环境工程专业实验教学改革的一个主要方向。为了突出环境工程专业特色，我们对现有微生物实验设置模块进行分析调整，将基础验证实验，包括微生物制片、细菌染色法、革兰氏染色、微生物直接计数、大小测定等内容加以科学整合，例如将细菌的简单染色合并到革兰氏染色实验中，这样可以减少课时，提高实验教学效率。合并调整后的实验内容是一个完整的探索性综合实验（见表1）。从表1中可以看出，对环境中的土壤微生物进行分离与纯化，从中分离出土壤中的细菌、放线菌、霉菌3大类群，这样将原来众多的验证性实验整合成一个连贯的综合实验。实验从土壤样品的采集→浓度梯度法配置稀释液→培养基的制备→接种与培养→分离纯化→稀释平板菌落计数→显微形态观察，既联系了原有的微生物学实验基本操作技术，又紧密地将微生物知识与环境专业结合，这样，学生可以通过实验对自己亲自采集的土壤样品有一个基本的认识，并获取第一手材料。表1微生物学实验教学内容整合优化传统微生物学实验教学内容1、显微技术与微生物形态观察2、微生物简单染色技术3、革兰氏染色技术4、细菌芽孢、荚膜与鞭毛染色5、微生物直接计数与大小测定6、培养基制备与器皿包扎7、微生物接种技术整改后的综合性大实验土壤样品采集，培养基的制备，土壤微生物的分离纯化、计数，土壤中优势菌染色，显微镜形态观察、分类鉴定、生理生化反应结合本次综合性实验，在理论课程教学中，给学生们讲解“土壤之人”，即抗生素之父——瓦克斯曼，经过艰辛的探寻，从土壤中分离出可以分泌抗菌物质的放线菌、结核杆菌的克星，也就是后来治疗肺结核的特效药，开拓了抗生素研究的新领域。其次，在传统的实验教学中，所有实验内容都是指定的，这在很大程度上挫伤了学生的学习积极性，特别是分组实验，一些学生“滥竽充数”、“坐享其成”。针对这种现象，我们在确保基本实验内容的前提下，结合环境工程专业特点，实行实验内容开放、多样化的体制，让学生根据自己对环境微生物的兴趣，如取样不同商家的矿泉水，采集食堂、宿舍、教室、校园内等不同场所的样品至实验室，设计实验路线，自主开展实验，运用所学知识，参照国家卫生标准，对微生物总数进行监测与评价，了解生活环境状况与微生物的关系，增强感性认识，同时也增强学生的环境卫生意识。这样既迎合了他们的学习兴趣，又最大程度地培养学生的创新实践能力。鼓励选题不同的学生开展组间探讨，交流实验心得，使学生在有限的时间内既可完成自己的实验内容，还可分享其他同学的实验成果，拓展学生的思维空间，提高学生实验的探究能力。这样使实验教学不再是枯燥的瓶瓶罐罐，增加了实验教学的趣味性，激发了学生的求知欲望与热情，培养了勇于探索的精神。再者，为了进一步了解与掌握微生物学理论在多种领域中的应用，还可以做些应用环境微生物学实验，如水微生物学检测，从水样采集→培养基制备→水中细菌总数测定→水中大肠杆菌测定，根据最终实验结果，评价水样是否符合饮用水标准或所测水源污染程度如何。微生物学在食品领域中的应用，如酸奶的制作，从原料乳的选择→前处理→巴斯德消毒法→添加发酵剂→发酵后熟到成品，最后亲自品尝自己制作的酸奶，与购买的成品酸奶做比较，对酸奶口感做出评价等。我校2012年举办的酸奶DIY制作大赛，吸引了众多专业的学生踊跃参加，本着“团结、沟通与创新”的比赛精神，每一队参赛学生均努力提出团队的创意之处，并对实验期间可能出现的状况进行分析，同时想出解决方案，对注意事项也进行了详细陈述，参赛人员在大赛最后将自己的作品展示给评委并进行讲解，由评委对各组的作品进行品尝并打分。诸如类似的应用型微生物学实验、竞赛深受学生的喜爱，在实验中可以培养及提高学生的科研动手能力，独立实验能力，拓宽学生的知识面，为就业奠定科研实践基础。

由于传统实验室并不配备多媒体设备，老师在实验课中的讲解难以给学生留下深刻的感性认识。学生大多按照授课老师的讲述与操作演示依葫芦画瓢，这样学生是机械被动地接受知识，不需动脑筋。这种教学形式完全忽略了学生的学习主观能动性，使得他们形成依赖心理。多媒体课件教学具有信息量大、直观形象又生动、易于理解等优点，在教学中发挥着重要作用［7］。因此在环境工程微生物学理论课程教学中，穿插多媒体教学对预备的微生物实验进行演示与讲解，可使微生物学实验课变得更有趣味性，启迪学生的思维。当然也有不足之处，其一，因为并不是真正在实验室现场讲解，所以缺乏示范操作；其二，互动效果较差，再加上幻灯或视频速度快一闪而过，学生印象也不深刻。针对这种情况，我们尝试着建立预习实验报告机制，强化预习环节，提高教学效果，要求学生在理论课后、实验课前，自己查阅实验资料，撰写实验预习报告，针对实验提出问题，并在实验具体操作中解决问题，沟通理论与实践，达到事半功倍的效果。目前环境工程微生物学实验课仍不能作为一门单独课程进行考核，而传统实验考核方式偏重实验结果，不注重实验细节与具体操作，这种考核方式打击了认真动手操作的学生的积极性，助长了学生抄袭实验结果的陋习。而严格的考核方式是一个双向活动，既是对学生实验动手技能与对实验原理的理解及实验疑难问题解析的检查，又是帮助教师发现实验教学中的不足并加以改进，提高教学质量的途径。在考核过程中不仅会加强学生实验技能的培养，还使学生养成科学严谨的态度。例如在整个实验操作过程中，无菌操作贯穿了实验课程的始末，为强化此实验技能的培养，我们将无菌操作、细菌划线分离纯化等作为实验技能的考核内容，让学生明白考核的目的与意义。这样学生的实验考核成绩涵盖了出勤（10%）、预习实验报告（20%）、实验操作技能（30%）、实验问题解答（10%）与实验报告（30%）5个方面。这种考核制度，很大程度上打破了以往实验成绩考核方式的片面性、机械性与重复性等弊端，提高了学生的学习积极性。

经过3a的环境工程专业微生物实验教学的改革探索，我们认为该专业微生物实验内容的重新配置与转变，更能突出环境专业的特色。从对环境工程微生物实验课程的认识入手，以实验教学为载体，提高学生的实践动手能力，加强微生物学理论课程与实验课程的联系，将传统的实验内容进行优化整合，实行实验内容多样化，克服传统实验内容呆板单一的缺点，实现开放创新性实验的大转变，建立预习实验报告制，完善实验考核制，通过这些改革尝试与探索，提高了学生的学习兴趣，拓宽了学生的知识面，培养学生的创新意识，更好地达到环境工程专业培养人才的目标。（本文作者：孔芳、高勇、薛正莲、杨超英单位：安徽工程大学生物与化学工程学院）