改革实验教学内容与方法提高环境微生物学实验课的魅力

2022-09-11

环境微生物学是一门技术性很强的实验学科, 其独树一帜的实验技术在学科发展中占据着突出的位置。而实验课则是锻炼学生观察能力、操作能力、思维能力、运用能力等的一个重要途径, 也是培养学生创新能力和创新精神的一个重要手段。然而现行的环境微生物实验课教学大多为验证性实验, 其教学方式系为灌注式, 大多数学生对环境微生物实验课不够重视, 兴趣不大, 应付过关, 学了就忘, 大大降低了实验课的效果[1]。因此改革实验教学内容与方法, 提高微生物学实验课程的魅力来吸引、引导学生对这门课的兴趣和热情, 从而激发学生积极主动的学习欲望, 是提高环境微生物学实验课效果的有效手段之一[2~3]。

1 强调实验技术的意义, 培养学生认真实践的学习意识

大多数的教师或学生都对环境微生物学实验教学的意义认识不足, 认为环境微生物学实验附属于理论课, 并以验证理论和对形态的观察为主, 忽视了这门课程的技术特点和实践应用价值。众所周知, 环境微生物学是微生物学与环境科学的交叉学科, 纵观微生物学发展史, 从1676年, 荷兰人列文虎克用自制的世界上第一架显微镜, 首次观察并描述了各种形态的微生物开始到19世纪60年代, 法国科学家巴斯德通过著名的“曲颈瓶实验”否定了自然发生说, 在到德国细菌学家柯赫建立纯培养技术, 以及弗莱明发现青霉素, 甚至到今天的基因工程技术的飞速发展, 微生物学发展的每一个时期都与实验技术息息相关。微生物学的发展历史实际上就是一部实验技术发展史。而环境科学从诞生之日起就没有脱离其社会生产实践的外衣, 因此掌握基本环境微生物学实验操作技术, 将为我们今后的学习与工作打下良好的基础。

2 立足基础, 培养学生的基本技能

环境微生物学作为微生物学与环境科学的交叉学科, 有其自身的学科特点。因此在其实验内容设置中我们既保留了原微生物学实验中经典的实验内容如革兰染色、培养基的制备与灭菌、微生物的分离与纯化等, 又考虑到传统的微生物学实验安排彼此孤立, 连贯性不强, 内容重复多, 学生对所做实验缺乏系统综合的概念, 所学知识也难以融会贯通等缺点。因此对此部分实验内容作了调整, 将此部分内容融合到综合性实验内容中。这样学生既掌握了基本操作技巧, 又对其实际应用价值有了更深刻的了解。例如在环境微生物学实验课程中, 我们将革兰染色、芽孢染色、细菌的生理生化反应等内容均作为大肠菌群鉴定的具体内容来实际操作, 而大肠菌群鉴定又作为“水体中微生物的检测”这一综合性实验的一个组成部分来进行。这样做, 不仅明确了每一个实验项目的重要性, 培养了学生严肃认真、一丝不苟的科学态度, 而且提高了知识的系统性, 既节约了实验材料、用品和时间, 又增加了课堂的知识容量;既调动了学生的积极性, 又提高了实验课质量。

3 着眼前沿, 培养学生对尖端实验技术的操作能力

随着生命科学的进一步发展、分子生物学技术芳兴未艾。分子生物学的发展, 使生命科学发生了革命性的变化。以分子生物学为理论基础, 以基因工程为主导的生物技术, 正以其巨大的活力推动着社会生产力的飞速发展。在现代环境科学技术领域, 应用分子生物学技术进行环境监测, 或者利用分子生物学手段构建工程菌进行污水处理等已取得了可喜的进展。着眼于先进的分子生物学技术手段, 我们设计了“应用PCR与基因DNA分子探针监测污染水体大肠杆菌”实验, 使学生在接触前沿学科技术的同时, 更能进一步了解环境微生物学发展的未来趋势。这不仅有利于学生对尖端实验技术操作能力的掌握, 更能加大学生的信息量, 开拓他们的视野, 增强他们对这一学科的兴趣。

4 开发设计性、综合性实验激发学生的学习兴趣, 发挥学生的积极性。

在传统微生物学实验中, 一个突出的问题就是验证、操作性实验相对较多, 设计性、综合性实验相对较少。这种实验体系对培养实用型人才极为不利, 也不利于调动学生的实验兴趣和积极性。而设计性、综合性等实验是对学生实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性大实验, 着重培养学生的分析综合能力、实验动手能力、数据处理能力及查阅参考文献的能力, 使学生能运用已有的知识去发现问题、分析解决问题, 激发学生潜在的创新能力[4]。在环境微生物学实验内容设计上, 我们选择了具有实际应用价值的“含酚废水的微生物降解”作为综合性实验, 通过学生自己查阅文献、综合运用不同实验技术, 设计实验方案, 再通过教师指导和小组讨论确定方案并加以实施。在这一实验中, 学生从样品采集到微生物分离纯化再到微生物驯化, 经过一个综合性实验的训练, 不仅掌握了实验教学内容所纳入的各种需要掌握的实验原理、方法、技术而且多个知识点相互联系, 实验内容逐步加深。同时在实验进程中也提高了学生分析问题、解决问题的能力, 更能增强学生的参与意识及语言表达能力。

5 改革教学方法, 培养学生的独立性

环境微生物学实验课学时有限, 为了能顺利完成本次实验并取得预期的效果, 我们要求学生实验课前做好预习并结合本次实验的内容复习相关理论知识, 思考实验成功的关键点, 并完成预习报告。实验课上让学生阐述实验原理、实验步骤、注意事项等并根据学生阐述的情况, 作适当的点拨、启发、归纳和概括, 然后, 大胆放手, 让学生以实验指导为准则自己动手独立完成实验操作, 让他们依靠自己的思维和能力解决实验中的困难。老师则在实验室内来回巡视, 认真检查, 及时发现问题, 及时给予指导纠正, 必要时和学生共同探讨解决某些困难的方法。这样, 学生在实验过程中就能做到心中有数, 把握重点和关键, 谨慎操作, 准确而熟练的完成实验, 同时还能提高学生的学习兴趣、动手能力以及解决问题的能力。