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摘要：微生物學(xué)大實驗是江蘇海洋大學(xué)面向生物技術(shù)專業(yè)本科生開設(shè)的大實驗課程，經(jīng)過多年的教學(xué)實踐與探索，實驗教學(xué)取得了良好的效果。文章闡述了海洋特色生物技術(shù)專業(yè)微生物學(xué)大實驗項目的前期準備、大實驗的實施及其效果以及在實踐教學(xué)過程中需要注意的問題等。微生物學(xué)大實驗的實施，有助于學(xué)生對微生物學(xué)、分子生物學(xué)等相關(guān)知識的整合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的綜合實踐能力和科學(xué)研究能力。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；微生物學(xué)大實驗；實踐

生物技術(shù)是21世紀生命科學(xué)領(lǐng)域的一門前沿技術(shù)，生物技術(shù)學(xué)科是一門實踐性和應(yīng)用性均很強的關(guān)鍵學(xué)科[1]。國家和高等院校對生物技術(shù)人才的培養(yǎng)要求很高，投入也很大。實驗教學(xué)是高校教學(xué)工作的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和綜合實驗?zāi)芰Φ闹匾緩?，也是培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵[1-2]。微生物學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域一門實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課程[3]，面向本科生開設(shè)的微生物學(xué)課程一般都會附帶開設(shè)微生物學(xué)實驗課程，旨在使學(xué)生加深對理論知識的理解，以及掌握微生物學(xué)研究所需要的基本操作技術(shù)和實驗技能[3-4]。但是微生物學(xué)實驗課程在內(nèi)容設(shè)置上存在以下問題：各個實驗項目之間相互獨立，缺乏關(guān)聯(lián)性，導(dǎo)致學(xué)生缺乏對微生物學(xué)實驗設(shè)計的系統(tǒng)性領(lǐng)會，只零散地掌握了一些實驗技術(shù)[3,5]。為培養(yǎng)國家海洋生命科學(xué)專業(yè)人才和發(fā)展國家海洋生命科學(xué)事業(yè)，江蘇海洋大學(xué)（以下簡稱我校）海洋科學(xué)與水產(chǎn)學(xué)院設(shè)立了生物技術(shù)專業(yè)，并加大專業(yè)建設(shè)投入，重視培養(yǎng)學(xué)生的生物技術(shù)技能訓(xùn)練，使學(xué)生掌握最新的生物技術(shù)理論和研究方法。為了彌補微生物學(xué)實驗課程教學(xué)的不足，我校面向生物技術(shù)專業(yè)本科生開展微生物學(xué)大實驗教學(xué)；微生物學(xué)大實驗教學(xué)要求學(xué)生根據(jù)教師的指導(dǎo)方向，確定實驗選題，自行設(shè)計實驗方案，并與同組合作者共同完成實驗任務(wù)，撰寫論文式報告，從而強化學(xué)生對微生物學(xué)、分子生物學(xué)等相關(guān)知識的整合，進一步鞏固學(xué)生的理論知識與實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力、分析解決問題的能力、創(chuàng)新能力以及嚴謹求實的科學(xué)素養(yǎng)，為學(xué)生未來從事現(xiàn)代生物技術(shù)開發(fā)工作打下基礎(chǔ)[2,6-8]。

1微生物學(xué)大實驗的實施

1.1實驗準備

1.1.1任課教師與實驗室教輔人員的準備。微生物學(xué)大實驗安排在大三學(xué)年第二學(xué)期的第18～19周進行，持續(xù)兩周時間。任課教師至少應(yīng)提前一個月完成課程計劃表、開課日程安排文件、材料試劑申購清單的報備以及相應(yīng)的經(jīng)費申請；實驗室教輔人員應(yīng)協(xié)助完成實驗室場所的安排、設(shè)備的準備與調(diào)試、試劑材料的購買或驗收，應(yīng)保證實驗場所的及時安排以及實驗設(shè)備和實驗材料的充分供應(yīng)。1.1.2學(xué)生的準備。任課教師在開課前一個月左右將項目選題計劃、任務(wù)書、日程安排表發(fā)送給學(xué)生，要求學(xué)生根據(jù)所設(shè)項目自由選題，并按照四人一組自由組合，合作查閱文獻，撰寫較為具體的實驗方案，列出所有需要用到的實驗設(shè)備、實驗材料，并且盡可能細化到用量大小。任務(wù)書要求每組學(xué)生完成兩個項目：一是產(chǎn)酶海洋微生物的篩選。要求從提供的一種海洋樣品中分離細菌、真菌、酵母菌，并篩選產(chǎn)某種酶的細菌，學(xué)生可以根據(jù)興趣或者結(jié)合在研項目選擇一種酶，如蛋白酶、淀粉酶、甲殼素酶、葡聚糖酶等，然后自行設(shè)計實驗方案。二是產(chǎn)酶海洋微生物的生物學(xué)特性研究與分子鑒定。要求每組學(xué)生對所篩選出的一株產(chǎn)酶細菌進行生物學(xué)特性研究，如染色顯微觀察、部分生理生化反應(yīng)觀察、耐鹽性試驗，并采用16SrRNA基因序列分析法對自己篩選的菌株進行分類鑒定[5]。學(xué)生要完成前期準備，必須提前查閱文獻資料，按照任務(wù)書要求且結(jié)合之前所學(xué)知識理清實驗思路，設(shè)計實驗方案，完成實驗材料的列舉以及實驗流程、實驗方法的完整設(shè)計，并在實驗前和教師溝通交流，確認實驗方案的正確性及合理性。

1.2實施過程

1.2.1具體的實驗安排。微生物學(xué)大實驗開課時，四人一組，時間持續(xù)兩周，具體日程安排見表1。1.2.2實驗流程。學(xué)生對照微生物學(xué)大實驗的日程和任務(wù)安排，根據(jù)自己的實驗設(shè)計方案開展實驗，確定每一步實驗的時間，盡量做到不扎堆、不擁擠，各組成員有序地開展各自的實驗。在每日實驗教學(xué)結(jié)束后，要求學(xué)生在離開實驗室之前記錄好當日的實驗過程、實驗數(shù)據(jù)、實驗體會、實驗疑問，同時制訂好次日要完成的實驗計劃，在整理好實驗臺面和本組的實驗物品后方可離開。任課教師和實驗室教輔人員監(jiān)督和檢查學(xué)生的實驗開展情況，并有針對性地進行糾錯和答疑。1.2.3評價方式。微生物學(xué)大實驗的評價內(nèi)容包括4個方面，具體見表2。由于16SrRNA基因需要送專業(yè)測序機構(gòu)測序，返回時間為3天左右，此外學(xué)生還需要根據(jù)測序結(jié)果進行序列比對、分析，做分類鑒定，因此學(xué)生可在兩周之內(nèi)即暑假開始前將實驗報告交給任課教師。微生物學(xué)大實驗要求按照學(xué)術(shù)論文的格式書寫實驗報告，包括前言、材料和方法、結(jié)果與分析、結(jié)論與討論、參考文獻五部分，并且有規(guī)范的格式要求。教師根據(jù)實驗報告條理是否清楚、格式是否規(guī)范、內(nèi)容是否全面、數(shù)據(jù)是否客觀真實、結(jié)果處理是否正確、分析和討論的深度與廣度能否體現(xiàn)出一定的專業(yè)基礎(chǔ)等進行綜合評分。

2微生物學(xué)大實驗的教學(xué)成效

微生物學(xué)大實驗教學(xué)的開展，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且促進了學(xué)生對微生物學(xué)知識的理解和掌握，培養(yǎng)了學(xué)生獨立開展實驗、分析解決問題的能力。微生物學(xué)大實驗的教學(xué)成效具體包括以下幾點：（1）學(xué)生了解了微生物的生物學(xué)特性，掌握了富集培養(yǎng)、分離純化、具體篩選海洋微生物的基本方法和思路，能夠使用分子生物學(xué)手段對細菌進行分類鑒定。傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗教學(xué)沒有使用分子生物學(xué)手段對細菌進行分類鑒定[3]，但微生物學(xué)大實驗組織學(xué)生使用基因序列分析法對細菌進行分類鑒定，并通過MEGA軟件進行系統(tǒng)進化分析，從而提升了教學(xué)成效，為學(xué)生今后的科研工作打下了基礎(chǔ)。（2）學(xué)生掌握了實驗數(shù)據(jù)的分析和處理方法，比如針對一些實驗數(shù)據(jù)，利用Excel或SPSS軟件繪制圖表并給出標準差或差異顯著性分析。（3）學(xué)生初次接觸科研論文的規(guī)范書寫，鍛煉了自己的文獻查閱能力、論文寫作能力，為學(xué)生畢業(yè)論文的書寫打下了基礎(chǔ)。（4）可以為后續(xù)的相關(guān)實驗提供菌株儲備。在微生物學(xué)大實驗教學(xué)中，每年兩個班級的生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生可以從16～20種不同的海洋樣品中分離純化細菌、真菌、放線菌達幾十至上百株，為實驗室積累了更多不同來源的微生物菌株，充實了學(xué)校海洋微生物菌種資源庫，為海洋微生物資源的開發(fā)與利用研究、發(fā)現(xiàn)更多的新酶源、開發(fā)新型抗菌活性物質(zhì)、環(huán)境污染的治理等提供了菌種這一基礎(chǔ)條件。

3微生物學(xué)大實驗教學(xué)常見的問題及相應(yīng)的建議

微生物學(xué)大實驗教學(xué)一般存在以下問題[6,8]：（1）由于學(xué)生要根據(jù)自己提前制訂的實驗方案獨立完成實驗，因此須確保實驗方案的科學(xué)性、合理性。如果學(xué)生設(shè)計的實驗方案不合理，將影響整組實驗的完成。然而學(xué)生缺乏實驗經(jīng)驗，制訂的實驗方案仍有待完善，任課教師需要花費較多的時間和精力指導(dǎo)實驗方案的制訂，大大增加了任課教師的工作量。（2）由于菌種篩選具有偶然性，有時需要組間的調(diào)配或進行菌株共享，這也需要教師在實驗中及時進行指導(dǎo)。（3）學(xué)生在配制培養(yǎng)基或其他試劑時，往往無法合理計算科學(xué)用量，常常造成實驗材料的浪費。針對上述常見問題，課題組提出以下幾點建議：（1）在開課前加強對學(xué)生所列實驗方案的檢查，確保學(xué)生所列實驗方案的科學(xué)性、合理性，以免實驗出錯或遺漏關(guān)鍵事項，從而影響整個實驗的進展和結(jié)果。（2）在實驗過程中，雖然學(xué)生可自由開展實驗，但任課教師和實驗室教輔人員要做好檢查和輔導(dǎo)工作，督促每位學(xué)生積極動手操作，同時須及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生實驗中出現(xiàn)的問題，并提供有針對性的指導(dǎo)，為學(xué)生答疑解惑，從而保證實驗的正常進行。（3）督促學(xué)生正確使用和維護實驗儀器、實驗設(shè)備，減少對實驗材料的損耗，科學(xué)合理地取用實驗材料。

4結(jié)語

“21世紀是生命科學(xué)的世紀，21世紀也是海洋的世紀?！蔽倚猿炙{色海洋教育的辦學(xué)特色，面向生物技術(shù)專業(yè)本科生開設(shè)微生物學(xué)大實驗，要求學(xué)生在掌握現(xiàn)代生物技術(shù)理論的基礎(chǔ)上，通過檢索文獻了解海洋微生物產(chǎn)酶的研究現(xiàn)狀及趨勢，利用傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗方法與現(xiàn)代生物技術(shù)手段如基因序列分析法等，完成微生物學(xué)大實驗。如此便彌補了微生物學(xué)實驗課的不足，強化了學(xué)生對微生物學(xué)及分子生物學(xué)等相關(guān)知識的整合，鞏固了學(xué)生的理論知識與實驗技能，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合實踐能力、創(chuàng)新精神、科研能力，提升了學(xué)生對海洋微生物這一重要生物資源的重視程度，從而為后續(xù)的科研活動打下了堅實的基礎(chǔ)。

作者:陳靜 馬桂珍 呂明生 沈善瑞 單位:江蘇海洋大學(xué)海洋科學(xué)與水產(chǎn)學(xué)院 江蘇海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院