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摘要：微生物學大實驗是江蘇海洋大學面向生物技術專業本科生開設的大實驗課程，經過多年的教學實踐與探索，實驗教學取得了良好的效果。文章闡述了海洋特色生物技術專業微生物學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過程中需要注意的問題等。微生物學大實驗的實施，有助于學生對微生物學、分子生物學等相關知識的整合，培養學生的創新精神，提高學生的綜合實踐能力和科學研究能力。

關鍵詞：生物技術；微生物學大實驗；實踐

生物技術是21世紀生命科學領域的一門前沿技術，生物技術學科是一門實踐性和應用性均很強的關鍵學科[1]。國家和高等院校對生物技術人才的培養要求很高，投入也很大。實驗教學是高校教學工作的重要組成部分，是培養學生創新思維、創新能力和綜合實驗能力的重要途徑，也是培養高素質應用型人才的關鍵[1-2]。微生物學是生命科學領域一門實踐性很強的專業基礎課程[3]，面向本科生開設的微生物學課程一般都會附帶開設微生物學實驗課程，旨在使學生加深對理論知識的理解，以及掌握微生物學研究所需要的基本操作技術和實驗技能[3-4]。但是微生物學實驗課程在內容設置上存在以下問題：各個實驗項目之間相互獨立，缺乏關聯性，導致學生缺乏對微生物學實驗設計的系統性領會，只零散地掌握了一些實驗技術[3,5]。為培養國家海洋生命科學專業人才和發展國家海洋生命科學事業，江蘇海洋大學（以下簡稱我校）海洋科學與水產學院設立了生物技術專業，并加大專業建設投入，重視培養學生的生物技術技能訓練，使學生掌握最新的生物技術理論和研究方法。為了彌補微生物學實驗課程教學的不足，我校面向生物技術專業本科生開展微生物學大實驗教學；微生物學大實驗教學要求學生根據教師的指導方向，確定實驗選題，自行設計實驗方案，并與同組合作者共同完成實驗任務，撰寫論文式報告，從而強化學生對微生物學、分子生物學等相關知識的整合，進一步鞏固學生的理論知識與實驗技能，培養學生的綜合實踐能力、分析解決問題的能力、創新能力以及嚴謹求實的科學素養，為學生未來從事現代生物技術開發工作打下基礎[2,6-8]。

1微生物學大實驗的實施

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大實驗安排在大三學年第二學期的第18～19周進行，持續兩周時間。任課教師至少應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的經費申請；實驗室教輔人員應協助完成實驗室場所的安排、設備的準備與調試、試劑材料的購買或驗收，應保證實驗場所的及時安排以及實驗設備和實驗材料的充分供應。1.1.2學生的準備任課教師在開課前一個月左右將項目選題計劃、任務書、日程安排表發送給學生，要求學生根據所設項目自由選題，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備、實驗材料，并且盡可能細化到用量大小。任務書要求每組學生完成兩個項目：一是產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，并篩選產某種酶的細菌，學生可以根據興趣或者結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，然后自行設計實驗方案。二是產酶海洋微生物的生物學特性研究與分子鑒定。要求每組學生對所篩選出的一株產酶細菌進行生物學特性研究，如染色顯微觀察、部分生理生化反應觀察、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]。學生要完成前期準備，必須提前查閱文獻資料，按照任務書要求且結合之前所學知識理清實驗思路，設計實驗方案，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大實驗開課時，四人一組，時間持續兩周，具體日程安排見表1。1.2.2實驗流程學生對照微生物學大實驗的日程和任務安排，根據自己的實驗設計方案開展實驗，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。在每日實驗教學結束后，要求學生在離開實驗室之前記錄好當日的實驗過程、實驗數據、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督和檢查學生的實驗開展情況，并有針對性地進行糾錯和答疑。1.2.3評價方式微生物學大實驗的評價內容包括4個方面，具體見表2。由于16SrRNA基因需要送專業測序機構測序，返回時間為3天左右，此外學生還需要根據測序結果進行序列比對、分析，做分類鑒定，因此學生可在兩周之內即暑假開始前將實驗報告交給任課教師。微生物學大實驗要求按照學術論文的格式書寫實驗報告，包括前言、材料和方法、結果與分析、結論與討論、參考文獻五部分，并且有規范的格式要求。教師根據實驗報告條理是否清楚、格式是否規范、內容是否全面、數據是否客觀真實、結果處理是否正確、分析和討論的深度與廣度能否體現出一定的專業基礎等進行綜合評分.

2微生物學大實驗的教學成效

微生物學大實驗教學的開展，不僅激發了學生的學習興趣，調動了學生的學習積極性，而且促進了學生對微生物學知識的理解和掌握，培養了學生獨立開展實驗、分析解決問題的能力。微生物學大實驗的教學成效具體包括以下幾點：（1）學生了解了微生物的生物學特性，掌握了富集培養、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手段對細菌進行分類鑒定。傳統的微生物學實驗教學沒有使用分子生物學手段對細菌進行分類鑒定[3]，但微生物學大實驗組織學生使用基因序列分析法對細菌進行分類鑒定，并通過MEGA軟件進行系統進化分析，從而提升了教學成效，為學生今后的科研工作打下了基礎。（2）學生掌握了實驗數據的分析和處理方法，比如針對一些實驗數據，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）學生初次接觸科研論文的規范書寫，鍛煉了自己的文獻查閱能力、論文寫作能力，為學生畢業論文的書寫打下了基礎。（4）可以為后續的相關實驗提供菌株儲備。在微生物學大實驗教學中，每年兩個班級的生物技術專業學生可以從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，充實了學校海洋微生物菌種資源庫，為海洋微生物資源的開發與利用研究、發現更多的新酶源、開發新型抗菌活性物質、環境污染的治理等提供了菌種這一基礎條件。

3微生物學大實驗教學常見的問題及相應的建議

微生物學大實驗教學一般存在以下問題[6,8]：（1）由于學生要根據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性、合理性。如果學生設計的實驗方案不合理，將影響整組實驗的完成。然而學生缺乏實驗經驗，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，有時需要組間的調配或進行菌株共享，這也需要教師在實驗中及時進行指導。（3）學生在配制培養基或其他試劑時，往往無法合理計算科學用量，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）在開課前加強對學生所列實驗方案的檢查，確保學生所列實驗方案的科學性、合理性，以免實驗出錯或遺漏關鍵事項，從而影響整個實驗的進展和結果。（2）在實驗過程中，雖然學生可自由開展實驗，但任課教師和實驗室教輔人員要做好檢查和輔導工作，督促每位學生積極動手操作，同時須及時發現學生實驗中出現的問題，并提供有針對性的指導，為學生答疑解惑，從而保證實驗的正常進行。（3）督促學生正確使用和維護實驗儀器、實驗設備，減少對實驗材料的損耗，科學合理地取用實驗材料。

4結語

“21世紀是生命科學的世紀，21世紀也是海洋的世紀。”我校堅持藍色海洋教育的辦學特色，面向生物技術專業本科生開設微生物學大實驗，要求學生在掌握現代生物技術理論的基礎上，通過檢索文獻了解海洋微生物產酶的研究現狀及趨勢，利用傳統的微生物學實驗方法與現代生物技術手段如基因序列分析法等，完成微生物學大實驗。如此便彌補了微生物學實驗課的不足，強化了學生對微生物學及分子生物學等相關知識的整合，鞏固了學生的理論知識與實驗技能，培養了學生的綜合實踐能力、創新精神、科研能力，提升了學生對海洋微生物這一重要生物資源的重視程度，從而為后續的科研活動打下了堅實的基礎。

參考文獻

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[4]洪龍.北京大學微生物學實驗課模塊化教學的探索[J].微生物學通報,2014,41(4):744-747.

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[8]李霜,王浩綺,周華,等.科研設計性大實驗在微生物學實驗教學中的應用[J].微生物學通報,2009,36(1):134-136.

作者：陳靜 馬桂珍 呂明生 沈善瑞 單位：江蘇海洋大學海洋科學與水產學院 江蘇海洋大學食品科學與工程學院