微生物学自主设计性实验教学与体会

微生物学自主设计性实验教学的探索与体会
摘要:本文探讨了在微生物实验教学中开展自主设计性实验的
方法,证实了自主设计性实验不但可以加强学生的基本技能,而且
使学生对科研工作全过程有了初步认识,并具备了一些科研素质。

此外,自主设计性实验对教师教学及科研水平的提高也有积极作用。

关键词:科学研究自主设计性教学相长
微生物学实验是微生物学教学的重要组成部分,通过实验教学,
可以加深学生对微生物学基础理论的理解,使学生获得实验技能,
并提高他们分析及解决问题的能力。

传统微生物学实验教学的模式是教师依据教学计划安排实验内容,准备实验材料,执行教学程序,学生按部就班地完成实验并写出实验报告。

不足之处在于:内容大多为简单的验证性实验,只能训练学生的基本操作技能,分析和解
决实际问题的能力不但得不到发挥,反而会形成思维定势,甚至会
使一些思想活跃的学生产生厌烦情绪[1]。

此外,学生无法全程参与实验,缺乏对实验过程的整体认识,导致其在遇到实际问题时,眼高手低。

针对传统实验教学的缺陷,我们在微生物学实验教学中,结合生命科学学院院办企业、微生物学教研室的在研课题,将一些科研内容引入到本科生实验教学中,通过让学生自主选择,设计试验,对实验教学进行了一些探索。

一、目的及内容
根据高等学校培养高素质人才的需要,结合微生物学实验的特点,
在微生物学实验教学过程中,进行了自主设计性实验的教学探索。

目的是希望通过这些探索,充分发挥学生的积极主动性,提高学生
的动手能力,并培养学生的自主创新能力。

自主设计性实验涉及环境微生物学、资源微生物学、发酵工程、生物转化等领域。

内容包括: 酸奶的制作与乳酸菌发酵活力的测定;普通饮用水与商业纯净水细菌学检查;土壤中固氮菌的分离、纯化与鉴定;阿糖尿苷的生物转化;天然红色素的深层液体发酵及提取;真菌α-淀粉酶高产菌株的筛选与诱变等。

二、教学程序
设计实验方案。

在本科生的第三学年,随着微生物学课程的学习,当学期进行到一半时,学生有了一些基础理论知识,也具备了一些
操作技能。

此时,教师开始布置任务,让学生根据自己的兴趣,组成研究小组(4人),两周时间内选定一个实验项目并设计实验方案。

初步方案完成后,提交给指导教师,教师根据实验室条件及方案的可
行性提出修改意见,并对实验内容在深度与广度上加以把握,既要
防止内容太少太易,无法有效地与专业知识相融会;又要避免内容
太多太难,不能在有限时间内获得结果[2]。

而后,学生根据教师的意见修改。

执行实验方案。

实验方案确定后,学生研究小组利用课堂、课余、周末等时间到实验室开展实验。

微生物实验教学实验室、教师科研实验室以及生命科学学院实验教学示范中心对学生全天开放。

专职实验员协助学生领取所需的实验材料并协调仪器的使用。

完成实验报告。

自主设计性实验一般要求在6~8周内完成,完成后,学生撰写实验报告,并将报告制作成幻灯片,小组内部交流后,
推选一人在全班范围内进行交流。

教师对实验进行点评,肯定取得的成绩,并指出实验中存在的不足。

三、教学效果
经过几个学期的自主设计性实验教学,学生反响强烈。

经过不断总结,我们认为学生至少在以下几个方面有所受益。

基础知识理解的加深。

通过“酸奶的制作与乳酸菌发酵活力的测定”和“普通饮用水与商业纯净水细菌学检查”实验,学生对发酵的生化机理更加清晰。

此外,学生在设计实验时,不可避免地要查阅相关文献,一则掌握了资料的获取方法;二则丰富了微生物学知识
体系,对基础理论知识的理解更加透彻。

实验技能的加强。

这是传统实验教学无法达到的效果。

传统实验教学中,学生每次实验课学到的往往是单纯的一项或几项实验技术,而在自主设计性实验中,学生要综合应用多种技术,反复实践、操练。

例如,经过自主设计性实验教学,学生对菌种分离、纯化、培养基配制、无菌操作、显微观察技术等基本技术已非常熟练。

对一些较复杂的技能如发酵罐操作等也有所掌握。

研究思路的掌握。

通过自主设计性实验,学生掌握了一些微生物学的研究方法,并熟悉了微生物学实验的准备、执行、得到结果的全过程。

如通过“土壤中固氮菌的分离、纯化与鉴定”试验,不但了解了菌种的筛选、分离与纯化方法,而且掌握了微生物的常规及
分子生物学的鉴定程序。

表达能力的提升。

实验小组要求按正式发表论文格式完成实验报告。

学生在撰写报告的过程中,提高了写作能力。

此外,每个小组选一名同学进行汇报讲解,不但锻炼了口头表达能力,而且使他们对自己的研究思路又做了一次细致地梳理。

科研素质的积累。

微生物学实验的特点是工作量大,周期长。

每次实验都需要将大量培养基、玻璃器皿及相关器材进行灭菌,还要在整个过程中进行严格的无菌操作。

这使他们深刻体会到团队协作的重要性,同时品尝到了科研的艰辛。

自主设计性试验使学生对科研工作有了新的认识,使他们具备了一些必要的科研素质,为以后的继续学习和深造奠定了基础。

四、教师的体会
通过几年来的教学,我们发现自主设计性实验可以激发学生的创新意识,有利于提高教学质量。

此外,也深切体会到自主设计性实验对教师来说也是一个挑战,其对教师的科研能力提出了更高要求。

教师在审核学生的设计方案时,如果不查阅大量文献并不断学习,就无法对方案的可行性进行判断。

因此,教师在学习过程中,不知不觉地提高了科研素质,反过来对教学也起到了积极作用,实现了教学相长的良性循环[3]。

当然,实验教学过程中也出现了一些问题,比如个别同学不参与实验,做实验的旁观者;教师和学生在时间安排上的冲突等。

这些都说明教学改革的路还很漫长,如何解决这些问题,使自主设计性实验的水平不断提高,是我们下一步努力的方
向。

参考文献:
[1]卜宁,陶思源.实施“三高”教学,创建“微生物学实验”课程新体系.微生物学通报.2006年33(1):169-172
[2]李霜,王浩绮,周华,袁丽红,谢宁昌.科研设计性大实验在微生物学实验教学中的应用.微生物学通报.2009年36(1):134-136.
[3]辛明秀,王纯,孙正刚,吴登峰.微生物学自主设计实验教学改革探索.中国大学教学.2005年2:30-31
作者单位:河南师范大学国家级生命科学实验教学示范中心。