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摘要微生物学是生命科学类专业的基础课程，在实际教学过程中存在实验课内容单一、零散，学生参与度低等问题。对生物科学专业微生物实验课程内容进行整体性、模块化、多样性等改革。经实践证实，改革后明显激发了学生对该实验课程的兴趣和主动性，教学质量得到了明显提高。
关键词内容体系;微生物实验;生命科学类;教学改革
中图分类号S-01文献标识码A
文章编号0517-6611（2019）02-0278-02
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.02.082
微生物学是生命科学的基础学科，该课程以显微镜为基本设备，核心内容是揭示细菌、病毒、真菌等微小生物的形态和生长规律。该课程是一门以实驗为基础和支撑的课程，课程内容具有较强的应用性。因此，微生物实验教学显得十分重要，它不仅关乎学生对课本知识的理解、实验技能的掌握，而且对学生发掘生活现象、培养学生兴趣具有重要作用。另外，根据各专业学生的培养方案和课程设置，该课程一般开设在大学
二年级第一学期，是学生进入高校以来开设较早的专业课，所以实验技能、实验思想、实验习惯的好坏直接影响以后的其他实验课程甚至科研水平[1]。近年来，笔者不断梳理和总结微生物实验课程的优缺点，吸取兄弟院校的有关经验，结合河北科技师范学院的实际情况，对微生物学实验教学内容进行了全面、深入改革。经过改革调整后的实验内容包括实验室常规介绍及一般实验设计思路、基础性实验、综合性实验、工厂实地考察四大模块。笔者结合河北科技师范学院实验室的具体情况以及学生基础等实际情况，对改革前后微生物实验内容进行了归纳和总结，以期为河北科技师范学院应用型大学的建设提供理论基础。
1微生物学实验教学中存在的问题
随着现代生物技术的飞速发展，微生物学发生了巨大的变化，也极大地推动了微生物学理论和研究方法、手段的发展，同时随着科研团队协作的不断深化等，使得微生物实验教学显现出诸多问题。首先，重理论、轻实验。实验课时数少，理论课时数多，实验课程结构整体联系松散，缺乏整体性，学生不能学以致用。经过近几年的教学改革与实践，实验课时数得到较大提升。其中，生物科学类专业（包括生物科学专业、生物技术专业）微生物学课程总课时数64，实验课时数26，实验课课时数占总课时数的40.6%;植物生产类总课时数46，实验课时数20，实验课课时数占总课时数的43.5%;资源与环境总课时数36，实验课时数10，实验课课时数占总课时数的27.8%;植物科学类总课时数54，实验课时数20，实验课课时数占总课时数的37.0%;植物保护专业总课时数46，实验课时数20，实验课课时数占总课时数的43.5%。其次，实验内容缺乏整体性、系统性。微生物实验课程内容大多为验证性实验且限于单一性实验，各实验间缺乏连贯性。由于课程内容较为零散，难以调动学生的兴趣以及对科学问题的探究热情，学生处于一种被动式接收的状态。再次，理论知识与社会需求脱节。传统的微生物实验课内容只需要学生按照书本或写好的实验步骤按部就班地完成任务即可，一般很难将理论与实践相结合，与当今社会需求脱节，无法激发学生的求知欲，甚至容易养成学生的依赖思想，非常不利于课程学习。最后，普通高校微生物学理论课程和实验课程基本都是独立开课，实验教学往往滞后于理论教学，导致二者不能较好结合。此外，还存在由于教学资源不足、大班滚动式教学等带来的教学质量不高问题。
2教学内容的优化整合
由于微生物实验课大多为验证性、基础性实验，所以要通过实验内容改革构建新的整体性、设计性、开放性、探究性的实验体系。改革后的实验内容分为四大模块[2-3]。
2.1模块一：实验室常规介绍及一般实验设计思路（2学时）
该模块主要包括4个方面的内容。首先，介绍实验室守则及注意事项，实验室是进行实验教学、科研技能训练、专业技能训练的重要场所，由于实验室存放一些剧毒、易爆化学品以及可能对身体造成潜在损伤的试剂与仪器设备，所以要求学生进入实验室必须穿白大褂，严禁在实验室吃东西、喝水、打闹嬉戏等。其次，常规药品的配制，可通过教师讲解和实际操作，让学生掌握常规实验试剂的配制原理与方法，母液与工作液的关系以及注意事项等。第三，实验室常用仪器设备的使用，主要讲解使用方法、注意事项和规范操作，如移液器、灭菌锅、离心机、超净工作台等。最后，给学生介绍一般研究性实验的设计思路。
2.2模块二：基础性实验（16～18学时）
该部分主要由8个实验组成，包括微生物显微技术介绍和细菌3种形态的观察、培养基的制备、微生物的接种方法、细菌的革兰氏染色、酵母菌与霉菌形态的观察、微生物大小测定、微生物显微计数、环境中微生物的检测。
2.2.1培养基的制备与灭菌（2学时）。根据要求清洗各种玻璃器皿，并进行包扎。配制液体培养基和固体培养基，并进行高压蒸汽灭菌，要求学生掌握培养基的配制流程、试剂计算以及高压蒸汽灭菌锅的实验方法。
2.2.2微生物显微技术介绍和细菌3种形态的观察（2学时）。光学显微镜的使用方法及注意事项，观察内容有球菌、杆菌、螺旋菌、放线菌以及细菌的特殊结构（如荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢）等。
2.2.3微生物的接种方法（2～4学时）。①平板画线法。通常是从平板培养物上挑取单菌落，移种至斜面培养基上。要求接种环灼烧灭菌，接种时从底部开始向外画蛇形线，此处注意区分单菌落和卫星菌落。②液体接种法。在火焰附近将盛有液体培养基的三角瓶打开，将挑取的菌落或菌液接种于液体培养基内。细菌平板置于37 ℃恒温下培养18～24 h;酵母菌置于28 ℃培养箱培养1～2 d;霉菌和放线菌置于28 ℃培养箱培养2～3 d。菌落长出后，观察菌落形态特征。
2.2.4细菌的简单染色及革兰氏染色[4]（2学时）。细菌的简单染色主要利用细菌带负电荷的特点，将美蓝、甲紫、碱性复红、孔雀绿等带正电荷的碱性染料使其着色。大致流程主要包括细菌的干燥固定、细菌染色、水洗、第二次干燥、镜检等步骤。 细菌革兰氏染色是利用细菌分解糖类产酸后正电荷增加，加入带负电荷的酸性染料使其着色。主要过程有涂片、初染、媒染、脱色、复染、镜检等环节。
2.2.5酵母菌与霉菌的形态观察（2学时）。酵母菌属于单细胞真核生物，通过镜检可以观察酵母菌的形状、大小、构造、内含物及出芽生殖情况。将酵母培养液滴加在美蓝液中，加盖玻片后镜检。根据镜检的颜色，判断酵母菌的状态，死细胞为蓝色，而活细胞为无色。
霉菌形态较为复杂，有分支的菌丝体和分化的繁殖器官。观察方法如下：取乳酸-石炭酸液置于载玻片中央，然后将菌丝置于溶液中，加上盖玻片后镜检。在高倍镜下观察孢子囊柄、孢子囊及子囊孢子。
2.2.6环境中微生物的检测[5]（2学时）。空气中微生物的检测：盛有固体培养基的平皿在空气中停滞5 s，盖好平皿，37 ℃下恒温培养48 h后进行觀察。自来水中微生物的检测：取自来水400 μL，涂布于直径90 mm的LB培养基平皿中，37 ℃下恒温培养48 h后进行观察。
其他位置微生物的检测：将含有LB培养基的平皿分成6等份，从背面依次标记为A、B、C、D、E、F。A部分用手指轻轻按下手印;B部分用自来水清洗后，按下手印;C部分用香皂清洗手后，按下手印;D部分用70%乙醇洗手后，按下手印;E部分牙签挑取牙垢后，涂布于平皿上;F部分对照或自选。
2.2.7微生物细胞大小的测定（2学时）。微生物细胞大小是微生物学的基本知识，该部分是各专业学生必须掌握的知识点。根据教学经验，测微尺的使用方法是教学难点，个别学生不容易掌握。 测定步骤主要包括：接目测微尺的安装和标定、大小的测量。需要注意观察时从低倍镜到高倍镜的顺序，每个样本测量10～20个细胞，取平均值作为该菌的大小。
2.2.8微生物显微计数（2学时）。该实验使用血球计数板对微生物进行计数，根据多年的教学经验，应给学生讲清楚血球计数板的计数原理，因为涉及到数学、单位换算等问题，所以计数原理的介绍是该实验的难点。
上述实验基本为验证性实验，各实验间相互独立且更注重对学生实验操作技能的训练。
2.3模块三：综合性实验和设计性实验（4～6学时）
根据各专业学生的基础以及专业要求和特点，可以对原有课程设计进行一些改动并增设一些综合性和探究性实验，以科学研究形式鼓励学生参与[6]，例如增加综合性试验（如毛皮动物肠道微生物的分离、纯化等）。根据各专业学生的课时数，该综合实验还可以增加革兰氏染色、分离菌的种属鉴定等。
设计性实验在实验设计方面更具有整体性和独立性。志趣相投的学生可以组成学习小团队，团队以科研课题的形式设计试验。全体成员查阅文献，撰写研究进展、试验思路、项目可行性、预期结果等，学生通过深入学习，不仅可以培养其思考问题和解决问题的能力，而且有利于激发学生的团队精神[7]。例如，设计性实验采取自由结组的形式，团队成员参与实验全过程。 团队成员提出试验方案，再由教师进行改正和完善，由学生独立完成，并分析试验现象和数据，做出总结。
2.4模块四：与社会接轨（2学时）
教师可带学生参观微生物相关产业工厂，如华夏长城干红酒厂、茅台干红酒厂、朗格斯酒庄等。深入生产车间进行实地考察与学习，并与工作人员面对面交流，了解一线员工的实际需求，让学生将课本的知识应用到现实生产生活中。
3建立开放型实验室，让学生自主安排实验
对于微生物学实验，很多学生都不认真思考和操作，针对这类问题，利用7 d左右时间进行开放性实验。学生可根据自己的兴趣爱好自由结组，也可以单独申请，自行设计试验、配制试剂，完成自己的实验方案[8]。例如，学生可以进行酸奶乳酸菌的分离纯化及酸奶的制作等与理论课程密切相关且自己非常感兴趣的课题。此外，开放型实验室作为学生独立设计实验的一个场所，该课程结束后可以继续申请[9]。
4利用网络技术，进行多媒体互动实验教学
多媒体互动教学是利用多媒体实验室，将微生物画面直接呈现给学生，这种模式十分直观，另外教师也能够实时掌握学生的操作情况，有针对性地纠正学生的问题，实现师生之间的互动[10]。
例如，在细菌革兰氏染色实验中，教师可以利用真实的图片给学生呈现阴性菌和阳性菌的细胞壁构造，使学生对革兰氏染色原理进行讲解，这样不仅使学生接收的信息更加直观形象，而且能够激发学生的学习兴趣，缩短学习时间，提高学习效率。
5结语
根据各专业的特点和对微生物理论和实验的不同要求，对四大模块内容进行有机整合。在模块二中，以微生物接种、革兰氏染色、微生物大小和显微计数为重点内容。微生物教学改革的道路还很漫长，希望在微生物实验教学模式更加合理的情况下，能够提高学生学习的积极主动性，培养学生的团队意识，养成独立分析问题和解决问题的好习惯，不断提升自身科研素质，为今后的工作或更进一步深造奠定良好的基础，成为真正的创新型科技人才。
参考文献
[1]
王金龙，张虹，任国领.生物技术专业微生物学实验教学改革：以大庆师范学院为例[J].安徽农业科学，2015，43（35）：383-384.
[2] 洪龙.北京大学微生物学实验课模块化教学的探索[J].微生物学通报，2014，41（4）：744-747.
[3] 乔维川，虞磊，叶菊娣.环境微生物学综合性实验教学改革[J].微生物学通报，2017，44（6）：1500-1506.
[4] 王碧玉，刘雪梅，唐正宇.微生物实验中常用细菌染色方法的改良[J].生物技术世界，2012（3）：23.
[5] 余阳，吴小倩，杨静，等.环境微生物实验教学体系改革和管理[J].实验技术与管理，2016，33（4）：194-197.
[6] 焦振霞，郑卫北.改革微生物实验教学 强化技能训练[J].微生物学通报，2012，39（9）：1328-1332.
[7] 乔永超，何玉林，黄大林，等.微生物学综合设计性实验教学改革探析[J].华夏医学，2014，27（1）：148-149.
[8] 魏建宏，罗琳.微生物学综合性设计实验教学中存在的问题与探索[J].微生物学通报，2017，44（1）：225-231.
[9] 苏春.微生物实验教学的现状与改革策略[J].科学大众（科学教育），2017（9）：123.
[10] 陈雯莉，胡胜.课堂之外——微生物学“翻转课堂”的改革实践[J].微生物学通报，2016，43（4）：735-741.
关键词内容体系;微生物实验;生命科学类;教学改革
中图分类号S-01文献标识码A
文章编号0517-6611（2019）02-0278-02
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.02.082
微生物学是生命科学的基础学科，该课程以显微镜为基本设备，核心内容是揭示细菌、病毒、真菌等微小生物的形态和生长规律。该课程是一门以实驗为基础和支撑的课程，课程内容具有较强的应用性。因此，微生物实验教学显得十分重要，它不仅关乎学生对课本知识的理解、实验技能的掌握，而且对学生发掘生活现象、培养学生兴趣具有重要作用。另外，根据各专业学生的培养方案和课程设置，该课程一般开设在大学
二年级第一学期，是学生进入高校以来开设较早的专业课，所以实验技能、实验思想、实验习惯的好坏直接影响以后的其他实验课程甚至科研水平[1]。近年来，笔者不断梳理和总结微生物实验课程的优缺点，吸取兄弟院校的有关经验，结合河北科技师范学院的实际情况，对微生物学实验教学内容进行了全面、深入改革。经过改革调整后的实验内容包括实验室常规介绍及一般实验设计思路、基础性实验、综合性实验、工厂实地考察四大模块。笔者结合河北科技师范学院实验室的具体情况以及学生基础等实际情况，对改革前后微生物实验内容进行了归纳和总结，以期为河北科技师范学院应用型大学的建设提供理论基础。
1微生物学实验教学中存在的问题
随着现代生物技术的飞速发展，微生物学发生了巨大的变化，也极大地推动了微生物学理论和研究方法、手段的发展，同时随着科研团队协作的不断深化等，使得微生物实验教学显现出诸多问题。首先，重理论、轻实验。实验课时数少，理论课时数多，实验课程结构整体联系松散，缺乏整体性，学生不能学以致用。经过近几年的教学改革与实践，实验课时数得到较大提升。其中，生物科学类专业（包括生物科学专业、生物技术专业）微生物学课程总课时数64，实验课时数26，实验课课时数占总课时数的40.6%;植物生产类总课时数46，实验课时数20，实验课课时数占总课时数的43.5%;资源与环境总课时数36，实验课时数10，实验课课时数占总课时数的27.8%;植物科学类总课时数54，实验课时数20，实验课课时数占总课时数的37.0%;植物保护专业总课时数46，实验课时数20，实验课课时数占总课时数的43.5%。其次，实验内容缺乏整体性、系统性。微生物实验课程内容大多为验证性实验且限于单一性实验，各实验间缺乏连贯性。由于课程内容较为零散，难以调动学生的兴趣以及对科学问题的探究热情，学生处于一种被动式接收的状态。再次，理论知识与社会需求脱节。传统的微生物实验课内容只需要学生按照书本或写好的实验步骤按部就班地完成任务即可，一般很难将理论与实践相结合，与当今社会需求脱节，无法激发学生的求知欲，甚至容易养成学生的依赖思想，非常不利于课程学习。最后，普通高校微生物学理论课程和实验课程基本都是独立开课，实验教学往往滞后于理论教学，导致二者不能较好结合。此外，还存在由于教学资源不足、大班滚动式教学等带来的教学质量不高问题。
2教学内容的优化整合
由于微生物实验课大多为验证性、基础性实验，所以要通过实验内容改革构建新的整体性、设计性、开放性、探究性的实验体系。改革后的实验内容分为四大模块[2-3]。
2.1模块一：实验室常规介绍及一般实验设计思路（2学时）
该模块主要包括4个方面的内容。首先，介绍实验室守则及注意事项，实验室是进行实验教学、科研技能训练、专业技能训练的重要场所，由于实验室存放一些剧毒、易爆化学品以及可能对身体造成潜在损伤的试剂与仪器设备，所以要求学生进入实验室必须穿白大褂，严禁在实验室吃东西、喝水、打闹嬉戏等。其次，常规药品的配制，可通过教师讲解和实际操作，让学生掌握常规实验试剂的配制原理与方法，母液与工作液的关系以及注意事项等。第三，实验室常用仪器设备的使用，主要讲解使用方法、注意事项和规范操作，如移液器、灭菌锅、离心机、超净工作台等。最后，给学生介绍一般研究性实验的设计思路。
2.2模块二：基础性实验（16～18学时）
该部分主要由8个实验组成，包括微生物显微技术介绍和细菌3种形态的观察、培养基的制备、微生物的接种方法、细菌的革兰氏染色、酵母菌与霉菌形态的观察、微生物大小测定、微生物显微计数、环境中微生物的检测。
2.2.1培养基的制备与灭菌（2学时）。根据要求清洗各种玻璃器皿，并进行包扎。配制液体培养基和固体培养基，并进行高压蒸汽灭菌，要求学生掌握培养基的配制流程、试剂计算以及高压蒸汽灭菌锅的实验方法。
2.2.2微生物显微技术介绍和细菌3种形态的观察（2学时）。光学显微镜的使用方法及注意事项，观察内容有球菌、杆菌、螺旋菌、放线菌以及细菌的特殊结构（如荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢）等。
2.2.3微生物的接种方法（2～4学时）。①平板画线法。通常是从平板培养物上挑取单菌落，移种至斜面培养基上。要求接种环灼烧灭菌，接种时从底部开始向外画蛇形线，此处注意区分单菌落和卫星菌落。②液体接种法。在火焰附近将盛有液体培养基的三角瓶打开，将挑取的菌落或菌液接种于液体培养基内。细菌平板置于37 ℃恒温下培养18～24 h;酵母菌置于28 ℃培养箱培养1～2 d;霉菌和放线菌置于28 ℃培养箱培养2～3 d。菌落长出后，观察菌落形态特征。
2.2.4细菌的简单染色及革兰氏染色[4]（2学时）。细菌的简单染色主要利用细菌带负电荷的特点，将美蓝、甲紫、碱性复红、孔雀绿等带正电荷的碱性染料使其着色。大致流程主要包括细菌的干燥固定、细菌染色、水洗、第二次干燥、镜检等步骤。 细菌革兰氏染色是利用细菌分解糖类产酸后正电荷增加，加入带负电荷的酸性染料使其着色。主要过程有涂片、初染、媒染、脱色、复染、镜检等环节。
2.2.5酵母菌与霉菌的形态观察（2学时）。酵母菌属于单细胞真核生物，通过镜检可以观察酵母菌的形状、大小、构造、内含物及出芽生殖情况。将酵母培养液滴加在美蓝液中，加盖玻片后镜检。根据镜检的颜色，判断酵母菌的状态，死细胞为蓝色，而活细胞为无色。
霉菌形态较为复杂，有分支的菌丝体和分化的繁殖器官。观察方法如下：取乳酸-石炭酸液置于载玻片中央，然后将菌丝置于溶液中，加上盖玻片后镜检。在高倍镜下观察孢子囊柄、孢子囊及子囊孢子。
2.2.6环境中微生物的检测[5]（2学时）。空气中微生物的检测：盛有固体培养基的平皿在空气中停滞5 s，盖好平皿，37 ℃下恒温培养48 h后进行觀察。自来水中微生物的检测：取自来水400 μL，涂布于直径90 mm的LB培养基平皿中，37 ℃下恒温培养48 h后进行观察。
其他位置微生物的检测：将含有LB培养基的平皿分成6等份，从背面依次标记为A、B、C、D、E、F。A部分用手指轻轻按下手印;B部分用自来水清洗后，按下手印;C部分用香皂清洗手后，按下手印;D部分用70%乙醇洗手后，按下手印;E部分牙签挑取牙垢后，涂布于平皿上;F部分对照或自选。
2.2.7微生物细胞大小的测定（2学时）。微生物细胞大小是微生物学的基本知识，该部分是各专业学生必须掌握的知识点。根据教学经验，测微尺的使用方法是教学难点，个别学生不容易掌握。 测定步骤主要包括：接目测微尺的安装和标定、大小的测量。需要注意观察时从低倍镜到高倍镜的顺序，每个样本测量10～20个细胞，取平均值作为该菌的大小。
2.2.8微生物显微计数（2学时）。该实验使用血球计数板对微生物进行计数，根据多年的教学经验，应给学生讲清楚血球计数板的计数原理，因为涉及到数学、单位换算等问题，所以计数原理的介绍是该实验的难点。
上述实验基本为验证性实验，各实验间相互独立且更注重对学生实验操作技能的训练。
2.3模块三：综合性实验和设计性实验（4～6学时）
根据各专业学生的基础以及专业要求和特点，可以对原有课程设计进行一些改动并增设一些综合性和探究性实验，以科学研究形式鼓励学生参与[6]，例如增加综合性试验（如毛皮动物肠道微生物的分离、纯化等）。根据各专业学生的课时数，该综合实验还可以增加革兰氏染色、分离菌的种属鉴定等。
设计性实验在实验设计方面更具有整体性和独立性。志趣相投的学生可以组成学习小团队，团队以科研课题的形式设计试验。全体成员查阅文献，撰写研究进展、试验思路、项目可行性、预期结果等，学生通过深入学习，不仅可以培养其思考问题和解决问题的能力，而且有利于激发学生的团队精神[7]。例如，设计性实验采取自由结组的形式，团队成员参与实验全过程。 团队成员提出试验方案，再由教师进行改正和完善，由学生独立完成，并分析试验现象和数据，做出总结。
2.4模块四：与社会接轨（2学时）
教师可带学生参观微生物相关产业工厂，如华夏长城干红酒厂、茅台干红酒厂、朗格斯酒庄等。深入生产车间进行实地考察与学习，并与工作人员面对面交流，了解一线员工的实际需求，让学生将课本的知识应用到现实生产生活中。
3建立开放型实验室，让学生自主安排实验
对于微生物学实验，很多学生都不认真思考和操作，针对这类问题，利用7 d左右时间进行开放性实验。学生可根据自己的兴趣爱好自由结组，也可以单独申请，自行设计试验、配制试剂，完成自己的实验方案[8]。例如，学生可以进行酸奶乳酸菌的分离纯化及酸奶的制作等与理论课程密切相关且自己非常感兴趣的课题。此外，开放型实验室作为学生独立设计实验的一个场所，该课程结束后可以继续申请[9]。
4利用网络技术，进行多媒体互动实验教学
多媒体互动教学是利用多媒体实验室，将微生物画面直接呈现给学生，这种模式十分直观，另外教师也能够实时掌握学生的操作情况，有针对性地纠正学生的问题，实现师生之间的互动[10]。
例如，在细菌革兰氏染色实验中，教师可以利用真实的图片给学生呈现阴性菌和阳性菌的细胞壁构造，使学生对革兰氏染色原理进行讲解，这样不仅使学生接收的信息更加直观形象，而且能够激发学生的学习兴趣，缩短学习时间，提高学习效率。
5结语
根据各专业的特点和对微生物理论和实验的不同要求，对四大模块内容进行有机整合。在模块二中，以微生物接种、革兰氏染色、微生物大小和显微计数为重点内容。微生物教学改革的道路还很漫长，希望在微生物实验教学模式更加合理的情况下，能够提高学生学习的积极主动性，培养学生的团队意识，养成独立分析问题和解决问题的好习惯，不断提升自身科研素质，为今后的工作或更进一步深造奠定良好的基础，成为真正的创新型科技人才。
参考文献
[1]
王金龙，张虹，任国领.生物技术专业微生物学实验教学改革：以大庆师范学院为例[J].安徽农业科学，2015，43（35）：383-384.
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[8] 魏建宏，罗琳.微生物学综合性设计实验教学中存在的问题与探索[J].微生物学通报，2017，44（1）：225-231.
[9] 苏春.微生物实验教学的现状与改革策略[J].科学大众（科学教育），2017（9）：123.
[10] 陈雯莉，胡胜.课堂之外——微生物学“翻转课堂”的改革实践[J].微生物学通报，2016，43（4）：735-741.