徐 暉，魏培蓮，申秀英，于林凱

(浙江科技學院 生物與化學工程學院，杭州 310023)

0 引 言

創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達源源不斷的動力。隨著經(jīng)濟全球化進程的加速，創(chuàng)新被擺在了國家發(fā)展全局的核心位置——只有堅持創(chuàng)新發(fā)展，促使科技進步，才能使國力強盛。而要把我國建成創(chuàng)新型國家，除了硬件條件外，更重要的是依靠創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)及其創(chuàng)造活力的發(fā)揮。創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，歸根結底主要靠教育。

微生物學實驗技術是微生物學學科建立和發(fā)展的基礎，也是生物技術等學科發(fā)展的基礎。它已廣泛滲透到現(xiàn)代生命科學的各個領域，并不斷發(fā)揮它的獨特作用。微生物學實驗教學作為生命科學類高等院校教學的重要組成部分，在人才培養(yǎng)過程中顯示著尤為重要的作用。在高教改革不斷深化的趨勢下，為適應生命科學迅速發(fā)展對高素質創(chuàng)新型生物技術方面人才的需求，本課題組近幾年來圍繞創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式對微生物學實驗課的教學進行了一系列的改革與探索，目的是進一步提高微生物學實驗教學效果,培養(yǎng)既具備扎實的理論知識且創(chuàng)新能力又強的大學生。

1 構建新型的教學模式

實驗教學是實施創(chuàng)新教育的重要基礎和手段，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力有著重要的作用。

1.1 教學方法改革

微生物學實驗課是我校生物工程、食品工程和制藥工程等專業(yè)本科生重要的基礎實驗課程之一，根據(jù)當今學科發(fā)展趨勢和社會對人才的需求，結合我校相關專業(yè)對學生培養(yǎng)目標的要求,開發(fā)多樣化的、有創(chuàng)新價值的學習內容，適時更新教學方法，打造優(yōu)質高效的微生物學實驗教學模式，提高教學質量。實驗教師通過采用微課翻轉課堂、對分課堂等教學模式，結合不同的實驗、學生的特點,適時調整將知識傳授與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)融于實驗教學之中。

例如,圍繞微生物學實驗將原先復雜的、綜合的教學分解成微型的、清晰的、可描述的、可觀察的某個基本操作的知識點或重要環(huán)節(jié)展開教與學活動過程，如培養(yǎng)基的制備、高壓蒸汽滅菌、無菌操作倒平板、菌種轉接技術(包括斜面接種、穿刺接種以及液體培養(yǎng)基接種等)、顯微鏡的操作、微生物的制片染色及觀察、微生物的大小測定、顯微鏡直接計數(shù)、樣品采取、微生物的分離純化、菌種保藏等實驗內容都是微生物實驗最基本的操作，將這些必需扎實掌握的內容制作微課教學視頻。每個視頻一般控制時間在5～10 min，學生可以依據(jù)自己的接受能力來決定視頻的觀看次數(shù)，通過觀看這些教學技能操作視頻,可以幫助學生及時進行梳理，加深對實驗原理的理解，更容易掌握實驗的要點和難點，為實驗高質高效完成提供良好的保證。并且，教師對傳統(tǒng)的實驗教學內容進行拓展,開闊學生視野，使學生產(chǎn)生新奇感，吸引學生的注意力，滿足學生對不同知識點的個性化、片段化學習，培養(yǎng)學生的自主學習能力。

1.2 教學內容改革

嘗試從單純的實驗操作驗證型實驗向設計型、探索型實驗教學模式轉變,采用靈活的實驗形式，以學生創(chuàng)新實驗教學內容為重點,建立相應的創(chuàng)新型實驗教學模式,包括自主設計實驗、多元化教學模式。如將原先獨立的實驗內容“培養(yǎng)基的配制和滅菌、微生物的分離與純化、微生物的形態(tài)觀察(包括微生物細胞個體形態(tài)特征和菌落形態(tài)特征)、顯微鏡油鏡的使用、微生物制片染色、微生物大小測定與計數(shù)、生理生化試驗”等進行有機組合為一個“綜合設計型”實驗，先讓學生自己準備實驗所需物品，再進行培養(yǎng)基的配制和滅菌，讓學生明白現(xiàn)在所做的培養(yǎng)基是研究工作的第一步，緊接著，完成分離、純化工作，然后，讓學生觀察目的菌的菌落形態(tài)特征，并經(jīng)微生物制片染色，用顯微鏡觀察形態(tài)特征,采用顯微測微尺進行微生物大小的測定以及利用血球計數(shù)板或平板菌落計數(shù)法進行菌體細胞計數(shù)等，這樣使各個實驗項目緊密有序地銜接在一起，可以使學生清楚地認識到微生物實驗技術是一個連續(xù)、系統(tǒng)的知識體系。

教學是一個逐步積累的過程，教師注意平時對知識與資料的積累，做到厚積薄發(fā)，水到渠成，讓學生真正參與到實驗設計中，指導學生查閱文獻資料，完成相關的實驗設計并提出實驗的預期結果，通過這些鍛煉可大大幫助學生們對理論知識的理解和消化，促進創(chuàng)新能力的極大提高。

1.3 考試方法改革

建立較為科學的、有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的微生物學實驗教學考核評價體系。做到考試方式多元化，使實驗效果的評價標準更加清晰，對學生在實驗中的科學素質等因素進行準確有效的評價，使教學模式更具針對性和實效性，充分調動學生的學習積極性和主動性，促使學生實踐能力、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力逐步提高。

2 構建合理的知識結構

(1)掌握扎實的基礎理論知識。要做好微生物實驗，扎實的微生物學基礎理論知識是必不可少的。針對每一個實驗而言，學生應掌握包括實驗目的、原理、方法、操作步驟等方面的內容。教師通過教學使學生在頭腦中形成具有高度準確、著眼于聯(lián)系的概念，逐步構筑較深厚的專業(yè)知識。比如，讓學生根據(jù)老師的要求以3人為小組錄制單元操作視頻，通過視頻制作，學生會對正確的操作更加明晰，加深對實驗原理的理解。再比如學生做思考題：如果要分離得到極端嗜鹽細菌，在什么地方取樣品為宜？說明理由。學生的答案通常是曬鹽場或鹽湖，可以考慮進一步設問讓學生了解得更為深入：區(qū)分嗜鹽菌、極端嗜鹽菌和耐鹽菌的不同。創(chuàng)造離不開概念組合，學生對概念越明確，相互聯(lián)系越緊密，新觀念越容易形成，創(chuàng)造性思維就越容易展開。教師在實驗教學中做到及時更新、不斷補充完善教學內容，在對學生進行實驗知識和實驗技術傳授的同時，引導學生養(yǎng)成“自我依靠的能力和終身學習的習慣”,激發(fā)學生的積極性和主動性，目的是培養(yǎng)高素質的創(chuàng)新型人才。

(2)強化全面的生物安全知識。微生物實驗室因其操作過程中經(jīng)常會接觸到微生物(包括一些條件致病菌)，在實驗過程中為了保證實驗人員的安全，避免對實驗環(huán)境造成污染，學生需要具備全面豐富的與微生物實驗室相關的生物安全知識，這也是保障得到實驗預期結果的重要條件。首先，應使學生熟練掌握規(guī)范的專業(yè)操作技能，如嚴格的無菌操作技術，掌握相關儀器設備如顯微鏡、超凈工作臺、培養(yǎng)箱、高壓蒸汽滅菌鍋等的使用和維護；另外，還應了解酒精燈及電爐等高溫實驗物品的安全操作要求、實驗室廢物包括有毒危險品的處置辦法、紫外線的防護等。例如，微生物染色實驗中有水洗的步驟，洗下的廢水就不能直接倒入水槽，而應每次收集起來集中交給環(huán)保公司統(tǒng)一做廢液回收處置；顯微鏡的光源在關閉電源前應調至最暗，如果在高亮度時關閉電源，在下次開啟電源的瞬間，光源燈泡很可能壞掉；超凈工作臺應該每周進行清潔，以除去可能影響其殺菌效果的灰塵和污垢；泄露的培養(yǎng)基可使微生物生長繁殖，一定要及時清理；做真菌實驗時必須十分小心，做好防護，因為真菌菌落暴露于很小的氣流時，都會釋放出孢子，打開含真菌的培養(yǎng)皿時，足以產(chǎn)生含孢子的氣流，人很容易吸入真菌孢子而致嚴重的肺部感染等等。只有具備較為豐富的與微生物實驗室相關的生物安全知識，熟練掌握基本操作技能，才能確保目的菌不被污染，表現(xiàn)典型的生物學特性，并保證實驗環(huán)境不被污染，保障整個實驗教學和科研的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。一切以人為本，引導學生在實驗過程中養(yǎng)成良好的實驗習慣，規(guī)范操作。

(3)引導學生關注本學科領域內技術發(fā)展動態(tài)。學生掌握更多的知識，才能在實驗過程中得心應手，才能使出現(xiàn)的問題得到合理的解決。實驗教師重視了解國內外本領域相關行業(yè)的發(fā)展,并融入微生物學實驗中進行教學指導，可以幫助學生構建合理的知識結構，因為合理的知識結構有利于同化原有知識、概念，而形成新觀點、新概念。拉近微生物學實驗教學內容與實際應用之間的距離，使學生深刻體會科學技術的迅速發(fā)展和創(chuàng)新的重要性，激發(fā)學生創(chuàng)新意識。

如“從土壤中分離純化微生物”實驗，讓學生對經(jīng)分離純化獲得的單菌落進行分類鑒定，通過比對顯微鏡下菌體細胞的個體形態(tài)特征和經(jīng)培養(yǎng)所獲得的菌落特征，初步識別4大常見微生物類群：細菌、酵母菌、放線菌和霉菌。并且，引導學生針對分離到的不同類型的菌落，分組繼續(xù)探究。舉個例子，可以引導學生通過查詢文獻，了解放線菌是一類極其重要的微生物資源，尤其是在新藥研制中的貢獻，了解我國放線菌系統(tǒng)學術研究的現(xiàn)狀，對不同的放線菌菌落進行識別分類，認識放線菌的多樣性，關注其在本學科領域內最新的研究內容或科研成果等。事實證明，知識結構越合理，知識的質量越高，創(chuàng)造力也就越高。

(4)與社會生活緊密聯(lián)系。在實驗課上結合具體的實驗適時地將巴斯德、科赫、湯飛凡等微生物學家發(fā)現(xiàn)微生物、研究微生物、利用微生物的內容靈活地穿插其中，引導學生熱愛生命，關注社會生活；時常將生活教育滲透在微生物學實驗教學中，引導學生從課堂和書本中走出來，了解生活中與微生物有關的問題，如了解酵母在發(fā)酵工業(yè)的應用，生物固氮、生物能源以及利用微生物治理污水等。

3 培養(yǎng)創(chuàng)新能力的多種措施

3.1 開展與科研實驗室共享的實踐

鼓勵學生抓住機會盡早進入科研實驗室，提前體驗科研學習氛圍，促進研究性學習。了解更多的實驗技術和儀器應用，了解國內外生命科學領域的最新成果，熟悉當今微生物新技術的廣泛應用。通過介入科研實驗豐富學生的想象力，促使學生逐步提升創(chuàng)造性思維、敏銳的觀察力和較為深刻的分析力等諸多綜合能力。在拓展知識面的同時，努力營造具有創(chuàng)新氛圍的實驗環(huán)境，引導學生更多關注科技發(fā)明，把握前沿，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識，鼓勵學生積極參與各類科技競賽，如大學生創(chuàng)業(yè)知識競賽、大學生生命科學競賽等，使學生在分析問題、探究問題的過程中，自身的能動性、自主性和創(chuàng)造性能得到充分訓練和培養(yǎng)。

3.2 增設開放性實驗

增設開放性實驗，訓練學生的觀察能力、邏輯思維能力、分析問題以及解決問題的能力，注重對學生發(fā)散性思維的培養(yǎng)、完成力的培養(yǎng)。在鞏固學生原有知識的基礎上，啟發(fā)學生結合所學專業(yè)對企業(yè)生產(chǎn)、生活實際進行思考，使學生在學習技能知識的同時鍛煉多向思維，引導學生跳出原有知識經(jīng)驗的圈子，以俯視、審視的態(tài)度來看待已有的知識經(jīng)驗，這樣才會使學生頭腦之中產(chǎn)生似斷實連的內在聯(lián)系，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新、發(fā)散思維。

3.3 鼓勵和支持學生個性化發(fā)展

不斷總結以往教學方式，逐漸形成自主、創(chuàng)新、綜合提高的教學特色,在實驗教學過程中激發(fā)學生自身的好奇和興趣,引導學生靈活地變換對問題的思維角度，不被常識束縛住，不固執(zhí)于一種成見之中,實驗過程中允許學生出錯，但不允許學生不認真，鼓勵學生大膽嘗試新方法。比如，獲取純培養(yǎng)物的方法，可以用稀釋涂布法和劃線分離法，也可以用傾注法等，分離的方法有很多，可以讓學生采用不同的方法，可以是書上沒有的，甚至可以是自己設想的，并且，引導學生對采用不同方法其平板上長出的菌落各自有何不同進行比對。如此一來，學生會對實驗結果進行更加仔細的觀察、并加以分析和評判所采用方法的優(yōu)劣。

在微生物學實驗教學中實驗教師所起的作用是引導而非束縛，不僅僅傳授書面知識，更要成為學生學習的引導者和促進者，讓學生跳出習慣性思維的怪圈，不做“坐井觀天”式的學生。

例如革蘭氏染色實驗，細菌對革蘭氏染色的不同反應，是由于它們細胞壁的成分和結構不同而造成的。革蘭氏染色法是細菌學中最重要的鑒別染色法。那么，如果引導學生結合藥學知識去理解有關常用抗生素的用藥知識，會發(fā)現(xiàn)一般皮膚、耳鼻喉、口腔、呼吸道感染以革蘭氏陽性球菌為主；胃腸道、膽道、泌尿生殖系統(tǒng)感染以革蘭氏陰性桿菌為主等，通過諸如此類“有意識”的引領，既可以引發(fā)學生的濃厚興趣，獲得廣泛的鄰近學科知識，而且，有助于學生不自覺地參與于那些看來已經(jīng)相當完善的知識、領域的創(chuàng)新，交叉、復合、邊緣學科或領域的聯(lián)系，這一點具有很重要的意義。研究證明，有重大獨創(chuàng)性貢獻的科學家除了專業(yè)知識非常雄厚外，多半是興趣廣泛或者研究過其領域之外知識的人。

只有提出與眾不同的新奇想法，才有可能進行創(chuàng)造，鼓勵和支持學生的個性化發(fā)展,促使他們形成獨具特色的思維方式包括視角與維度，能夠自覺地借鑒相關、甚至不相關的方法，應用于實驗，強化學生的創(chuàng)新意識,培養(yǎng)學生的實踐能力,鼓勵學生在創(chuàng)新實驗中勇于探索,不斷豐富想象力，為培養(yǎng)大學生的實踐能力和創(chuàng)新能力提供有力的保障。

3.4 培養(yǎng)學生樂觀的心理品質

培養(yǎng)學生樂觀自信的個性品質，這一點非常重要。因為樂觀自信的人，具有高度的靈活程度、自信心、堅持力和自尊感，不怕失敗、不會墨守成規(guī)、興趣廣泛、好奇心強、富有想象、獨立自主……學生一旦擁有這些優(yōu)良的個性品質，才能促使其投入極大興趣，以堅強的毅力和不屈的精神去探索；才能進行創(chuàng)造性的想象，產(chǎn)生創(chuàng)造性的思維；才能誘發(fā)靈感，達到成功。

4 結 語

總之，對微生物學實驗這門獨立設置的實驗課，授課的總體指導思想是：通過對微生物學實驗教學模式的一系列改革，構建適合于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實驗教學體系，培養(yǎng)學生具有合理的專業(yè)知識結構、獨立思考的能力、豐富的想象力和創(chuàng)造性思維等，激發(fā)學生內在的成才意識，使學生擁有良好的自主學習能力和樂觀上進的個性品質，保持終身學習的興趣，倡導自主合作學習，不斷探究創(chuàng)新，不斷提升學生的科學研究水平，增強社會服務能力，全面提高微生物學實驗教學質量。經(jīng)過多年的教學實踐，微生物學實驗教學效果顯著提高，師生雙雙收獲頗豐、碩果累累。