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微生物学进展范文1
摘 要：目前，高效低耗去除水中氮磷污染物是国内外广泛关注的环境问题，污水反硝化脱氮除磷技术则是当前的研究热点。本论文针对反硝化脱氮除磷技术的核心——反硝化除磷菌的微生物学性能进行了研究，以深入理解反硝化除磷现象，也由此才能充分利用其优越性来提高和优化生物脱氮除磷效率和工艺。
关键词：污水处理；反硝化脱氮除磷；微生物学；反硝化除磷菌
到目前为止，国内外学者普遍关注反硝化除磷工艺的试验及影响因素，但对反硝化除磷脱氮微生物及其种属的研究较少，尚处于起步阶段，而针对反硝化除磷菌种在生理生态方面的特性研究则更少。本论文针对反硝化脱氮除磷技术的核心——反硝化除磷菌开展微生物学研究，更进一步理解反硝化除磷现象，提高生物脱氮除磷效率。
1.反硝化脱氮除磷的微生物机理 Seyoum Yami Gebremariam, Marc W. Beutel, David Christian, et al. Research advances and challenges in the microbiology of enhanced biological phosphorus removal-a critical review. Water Environment Research, 2011, 83(3): 195-219.
微生物学进展范文2
磁性微球的制备方法较多,不同类型的磁性微球制备方法不同。大致可分为物理法和化学法。物理法有喷雾干燥、热处理法和冷冻凝聚法。化学法有乳液聚合法、悬浮聚合法、分散聚合法、自组装法和生物合成法等。
1.1喷雾干燥法
喷雾干燥法是将磁流体分散在基体材料的溶液中,利用喷雾干燥制得磁性微球。王强斌等〔7〕将纳米磁流体分散在聚丙烯腈的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中,混合均匀后进行喷雾,得到外形规整、粒径分布较窄、磁含量约15%的聚丙烯腈磁性微球,得到的磁性微球可作为固定化酶的载体。
1.2热处理法
热处理法是将蛋白质分散在磁流体中,在超声激烈搅拌下加热,使蛋白质稳定,可得到蛋白质包覆的磁性微球。Jchatterjee等〔8〕采用此法得到了分散性良好的人血清白蛋白(HSA)磁性微球。将HSA加入到磁流体中,然后将混合液倒入棉子油中,先在低温(4℃)下高速超声搅拌,然后加热到130℃,同时保持高速的搅拌,持续一定时间,然后冷却洗涤。得到的磁性微球分散良好,稳定性较化学交联蛋白质得到的磁性微球更好。
1.3冷冻凝聚法
冷冻凝聚法是将磁流体分散在基体材料中,再加入液体石蜡,搅拌。低温冷却后加入有机溶剂搅拌、过滤、洗涤可得到包覆Fe3O4的磁性微球。张胜〔9〕等利用冷冻法制备了包裹超微Fe3O4和平阳霉素的明胶磁性微球。此微球具有较好的靶向性和缓释性。
1.4乳液聚合法
乳液聚合法是将磁流体分散在高分子单体中,加入乳化剂,高速搅拌剪切乳化。同时高分子单体在乳液滴中发生聚合反应,形成了磁性颗粒均匀分散的磁性高分子微球。谢钢〔10〕采用乳液聚合法制备了PS(聚苯乙烯)/Fe3O4复合微球,并研究了不同的分散稳定剂对所制备的复合磁性微球的影响。悬浮聚合和乳液聚合类似,将磁流体加入到高分子单体中,不加乳化剂的情况下,借助高速搅拌的作用将单体分散成小液滴,单体在小液滴中反应,得到磁性高分子微球。王胜林〔11〕等采用悬浮聚合法制备了聚苯乙烯磁性微球。将Fe3O4磁性粒子用一种复合分散剂进行表面处理后分散到苯乙烯中,从而形成苯乙烯磁流体,在磁流体中加入引发剂单体二乙烯基苯(DVB),然后将磁流体分散在水中,经过高速剪切乳化,形成稳定的微悬浮液,在稳定的温度下发生聚合反应。最后过滤分离,得到包覆良好的磁性微球。乳液聚合与悬浮聚合法得到的磁性微球的粒径不同,采用乳液聚合法可得到纳米级的磁性微球,而悬浮聚合法得到的磁微球一般为微米级。乳液聚合法制备磁性微球过程中需加入乳化剂,因此,需要进行洗涤、热处理等一些后续的处理。采用不同的聚合方法,可制备不同粒径的磁性微球。邱广亮〔12〕等采用分散聚合法制备了Fe3O4/P(St-CBA)复合磁性微球。采用分散聚合法,在磁流体存在下,以乙醇-水为分散介质,以聚乙二醇为分散剂和稳定剂,进行苯乙烯(St)-马来酸酐(CBA)-二乙烯基苯的三元共聚,合成出了粒径比较均匀、磁响应性较强的高分子磁性微球。
1.5自组装法
ZhuYihua〔13〕通过在微球上连续的组装Fe3O4纳米颗粒和高分子电解质,得到了具有粒径和组成可裁剪的磁性SiO2微球。层沉积的条件是当Fe3O4和高分子电解质所带的电荷相反时,利用静电吸引形成了多层组装。由此形成了在SiO2微球上Fe3O4和高分子电解质交替组装的结构。微球表面层数可通过层层吸附的方法控制,从而控制微球的大小。得到的微球表面包覆着均匀纳米颗粒。这种尺寸大小可控的磁性微球具有广阔的应用。
1.6生物合成法
生物合成法是指自然界中的一种向磁微生物,这些生物在沿着地球磁力线移动时,在体内合成生物膜包覆的磁性超微粒子。
2磁性微球的应用
磁性高分子微球具有高分子微球的特性,可通过共聚、表面改性赋予其表面多种反应基团,如—COOH,—NH2,—OH,—COH等,与生物活性物质的交联吸附能力大。同时,又因微球内部含有磁性粒子,具有超顺磁性,可在外加磁场的作用下快速运动。因而,在生物医学、细胞学和生物工程等领域有着广泛的应用前景。
2.1固定化酶
固定化酶是指利用物理吸附或化学结合法将自由酶固定到载体上以提高酶的操作稳定性和反复回收利用酶的技术〔14〕。磁性微球用于固定化酶利于固定化酶从反应体系中分离和回收,操作简便。同时利用外部的磁场可控制固定化的运动方式和方向,可替代传统的机械搅拌,提高酶的催化效率。任广智〔14〕等制备了用于固定化酶的磁性壳聚糖微球。首先用化学共沉淀法制备了磁流体,随后在磁流体存在下进行壳聚糖和戊二醛的共聚反应。该微球具有良好的磁响应性,在外加磁场下可被快速的从溶液中分离出来。磁性纤维素微球和磁性聚2-羟乙烷甲基丙烯酸酯-乙烯基二甲基丙烯酸酯(HEMA-EDMA)微球上固定脱氧核糖核酸酶,此固定化酶可用于染色体和DNA质粒的分解。BohuslavRittich〔15〕制备并研究了此固定化酶的特性。磁性纤维素微球的制备是在纤维胶中分散磁粉,通过纤维胶溶胶-凝胶的转变制备。磁性聚(HEMA-EDMA)微球是通过分散聚合2-羟乙烷甲基丙烯酸酯(HE-MA)和乙烯基二甲基丙烯酸酯(EDMA),同时加入磁粉。在磁微球表面引入氯三嗪(Chlorotriazine),使脱氧核糖核酸酶能通过化学键固定在磁微球上。GuoZheng〔16〕等制备了聚联乙烯苯-乙烯醋酸包裹纳米尺寸的Fe3O4的磁性微球,得到的聚合物微球具有多孔结构。在微球上固定脂肪酶,酶的固定速度快,载酶量大,脂肪酶与磁性微球之间结合紧密,固定化的脂肪酶活性高,热稳定性好,重复使用6次后,酶的活性仍能保留74%,表明固定化酶有较长的使用寿命。
2.2靶向药物
靶向给药,尤其是抗肿瘤靶向药物是近年来国际上研究的一个热点,良好的药物靶向治疗有助于增加病灶部位药物浓度,减少药物用量,降低不良反应,具有良好的应用前景。UrsHaKfeli〔17〕在磁性微球上标定β-放射铼(Re)-188,磁性载体是由金属铁和活性炭组成。由于磁性载体(MTC)能有效靶向到肿瘤部位,所以Re-MTC能集中对肿瘤部位辐射治疗,减小了对周围组织和器官的辐射。MuniyandySaravanan〔18〕制备了用于治疗关节炎的二氯苯二磺酰钠凝胶磁性微球。二氯苯二磺酰钠是一种抗炎和止痛药,能用来治疗关节炎。由于生理半衰期短,需要持续频繁的注射以维持其治疗效果,需要缓释以长期维持其浓度。同时这种药物具有很强的副作用,如胃溃疡、肠胃出血、过敏性反应等。制备凝胶磁性微球靶向药物到需要的部位,实验表明此微球的药物释放超过18天,采用超声波能加快药物的释放。
2.3细胞的分离
有效的细胞分离是临床和免疫学的基本而重要的步骤。磁性微球在细胞分离中的应用之一是血液中红细胞的分离;另一种应用是在临床进行自身骨髓移植时用于清除骨髓中已转移的癌细胞、异体骨髓移植时清除骨髓中的T细胞等。康继超等〔19〕用物理吸附和化学键共价结合的方法,将抗人膀胱癌单克隆抗体连接到预先制备的聚苯乙烯磁性微球表面,构建了能特异地与靶细胞结合并赋予其磁响应性的免疫磁性微球(Immunomagneticmicrospheres,IMMS),用于从骨髓中分离癌细胞。实验证明,所构建的IMMS可有效地和靶细胞结合。用IMMS从动物骨髓中分离癌细胞的初步实验表明,IMMS可有效清除癌细胞,而骨髓细胞仅有很少量的损失。JhunuChatterjee〔20〕用血凝素修饰聚苯乙烯磁微球和白蛋白微球,用于红细胞的分离。用血凝素修饰聚苯乙烯微球和白蛋白微球后,其具有良好的结合红细胞的能力。白蛋白微球与合成的聚合物微球相比较更具优势。因为经白蛋白微球分离后的红细胞能重新注射进入病人的体内。
微生物学进展范文3
关键词：高级微生物学；硕士研究生；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）01-0154-02
研究生的培养不同于本科生，按教育部下发的《关于深化研究生教育改革的意见》（教研1号）所说，培养高层次人才的主要途径是研究生教育，它是国家创新体系的重要组成部分。该意见要求在研究生学习阶段，课程学习和科学研究要有机结合，强化培养学生的创新能力。高级微生物学是生物科学与工程学院生物工程专业学位研究生和微生物学学术型研究生必修的一门课程，是微生物学理论和实践相结合的一门课程，在研究生的课程中，具有举足轻重的作用。随着现代生物技术的飞速发展，新理论、新材料、新方法、新技术的不断推广应用，《高级微生物学》课程的教学内容也逐步变化，旧的理论、实验设备及实验方法有些已淘汰，新的已经补充。为了使研究生及时了解本学科国内外的发展现状与动态，提高其从事科学研究、教学与科技管理、指导生产实践的能力，本教学团队在多年的教学基础上，对研究生的“高级微生物学”课程进行了改革探索。主要针对教学内容、教学方法、考核方式等方面进行了改革，努力提高教学质量，积极培养研究生的创新能力。
一、修订教学大纲，优化教学内容
江西农业大学1957年创建了微生物学科，国内知名学者黄其望、欧阳谅等老前辈创建本学科。半个多世纪历经几代人的辛勤耕耘，微生物学科得以发展壮大。2003年本学科经教育部批准为硕士点，开始招收微生物学专业硕士研究生，而“高级微生物学”一直被列为微生物学专业硕士研究生的一门重要专业核心课程，该课程没有固定教材，讲授相关领域的最新研究进展是主要的教学内容，同时设定一定学时的讨论课。随着研究生扩招，研究生掌握的微生物学基础知识参差不齐。为了使研究生的微生物学基础知识得以强化，为了拓宽研究生的知识背景，“高级微生物学”课程以周德庆主编的“微生物学教程”和沈萍主编的“微生物学”为主要教材，教师讲授部分内容，学生自学部分内容。
根据学科发展和进步及时修订和完善教学大纲，新的教学内容分几个部分：
（1）简要介绍微生物学发展史，微生物研究与发展现状，巩固本科学习阶段的内容，夯实研究生学习高级微生物学的基础；
（2）根据微生物的特点，沿着微生物的形态结构、生长发育、新陈代谢、代谢调控等基本理论主线，阐述微生物资源开发利用和学科的最新成就；
（3）围绕微生物学基本技术和最新的技术方法，从微生物生态学研究与应用实践，微生物的分类与鉴定两方面讲解。
教师在授课过程中，要尽量结合科研和生产的实例，阐明微生物学现代技术方法、原理和应用，使学生掌握科学研究应具备的科研思路和常用的微生物学技术，引导学生在科研设计和实验中去提出问题，分析问题和解决问题。教师在结合国内外微生物学科的一级期刊以及Science、Nature等杂志上新近发表的微生物学相关研究成果授课过程中，让学生了解微生物学领域中的源头创新及科学效应，及时更新教学内容，使教学内容与时展保持同步。
二、改革教学方法，培养学生创新能力
大多数研究生认为研究生学习期间关键是要把实验做好，课程的学习不重要，学习目的不明确，学习态度不积极，所以经常有大量的学生缺课。有的研究生为了获取学分，不是深入探索学习相关知识，而是通过考试前死记硬背一些考试内容过关。如果老师要求写文献综述，很多学生为了完成任务，就在网上收集一些论文资料，不做任何分析，敷衍了事。研究生教育要求学生不但知识背景要宽泛，而且要有扎实的基础理论和专业知识，要达到这种目的必须是通过课堂教学而不是通过实验完成。因此我们试图改变教学方法，提高学生学习兴趣。我们将理论教学分解为精讲部分、讲座部分、自学讨论三个部分。把以教师为中心变为以学生为主体，充分发挥教师的引导作用和学生的主观能动作用。首先布置课前文献报告，再组织课堂交流，讨论文献相关问题，最后监督讨论后的研究报告和进程，把知识灌输改变为以重视能力培养为目的的传授知识。通过探究式、激发式教学方式，提高教学水平，培养研究生创新能力和创新意识。
三、开展专题演讲，锻炼学生综合能力
完成理论基础知识的讲解部分内容后，给每个学生设立一个主题，如重金属的微生物代谢研究进展、微生物来源天然产物的生物合成和组合生物合成、微生物代谢组学、细菌的信息交流、环境微生物基因组学、土壤微生物生态工程、微生物蛋白组学、未能培养微生物、新基因发掘和功能研究、农用抗生素的研究等，要求学生结合自己将来的研究工作进行选题。学生可利用互联网、图书馆查阅文献资料综合分析，写成5000字左右的综述（不含参考文献），制作PPT，安排一定的课时要求学生轮流上台演讲，其他学生和老师作为评委，根据其幻灯片制作是否精美、语言表达是否流畅、内容是否条理清晰、回答问题是否恰当等指标为演讲的同学综合评分。研究生通过这些新知识的学习，开阔了的学习视野，启发了思维，强化了学术研讨和文献调研的能力，奠定了科研课题研究工作的基础。
四、增设实验环节，增强学生实践能力
由于招生规模逐年扩大，研究生生源多样化明显。不同的生源掌握的微生物学实验技术差别明显，新生现状给研究生教学提出了新的挑战。由于是第一学期开设高级微生物学课程，很多学生尚未进入实验室，为了培养研究生严谨的治学态度和持之以恒的科学精神。我们在课程改革中增设了实验环节。在实验安排中，首先设计的是一些基础性的实验，如，土壤中好氧微生物的分离、纯化及无菌操作技术；细菌与酵母、放线菌与霉菌的菌落特征识别；普通光学显微镜的使用与放线菌染色技术及其形态和结构观察。随后根据学生将来的研究方向选题，设计实验方案，在老师指导下开展实验。例如微生物次级代谢产物研究方向的研究生，我们确定的题目是“放线菌发酵培养物对土壤及植株养分的影响”通过实验了解不同浓度的链霉菌代谢产物处理水稻种子，对种子萌发率、可溶性糖、叶绿素含量及根系活力的变化进行综合分析；以稻瘟病菌为病原菌对三叶一心期的水稻进行处理，以观察链霉菌对水稻幼苗抗病效应的影响。通过这个创新实验环节，一方面提高了不同生源学生的实验操作技能，另一方面培养了学生的学习主动性，同时，学生的团队协作精神也得到了提升。
五、规范考核模式，强化基础知识，考查思维创新
研究生课程考核模式主要有三种，提交课程论文、开卷考试和闭卷考试等。但这些考核方式均存在弊端，如课程论文，学生只是在网上拷贝现有的论文，不做任何的归纳总结。开卷考试则是学生把试卷拿回去，在网上搜索相关答案直接照搬照抄。闭卷考试时，学生就在考试前突击，死记硬背。总结经验，我们对高级微生物课程成绩的最终评定做了许多调整，量化各项指标。我们将考核内容设定为考勤5%+课堂交流25%+课外作业15%+期末考试55%，考勤考查的是到课率，课堂交流包括课堂问题的交流和由学生选定的专题演讲，课外作业为布置的每章节的作业，期末考试主要是讨论型的题型。增加平时成绩和讨论分析题型的比例，可以有效避免学生考前突击，考后就忘的现象，引导学生真正地用脑学习。
为了顺应现代生物技术的飞速发展，教师不仅要有宽泛的生命科学理论知识，而且其技术知识层次也要跟上现代生物实验技术不断更新的步伐。因此我们在研究生的高级微生物学教学过程中，随时关注高水平期刊文献，更新补充知识，及时引导学生密切关注最新的研究。教师从学习者实践体会方面得到宝贵信息和教学资源，促进了知识结构的不断更新，提高了教学水平，有效地实现了教学相长。
国内许多生物相关专业院校都开设了《高级微生物学》课程，各院校在教学内容组织、教学方法和手段、学生实践等方面各有所长，有许多值得我们学习和参考的做法。例如南京农业大学充分利用英文原版教材提供的课程网站、各类多媒体技术等教学手段，提高教学信息质量，关注前沿动态和最新科研成果，采用双语教学试点部分教学内容、建立网络交流平台的做法值得我们学习。当然在进行课程改革的过程中，会遇到一些问题，如在安排课程实验时，需要课时的保证和实验场地，由此影响了原来的教学安排，这就需要协调实验室和师资安排。我们将进一步探讨课程改革的可行性，尽可能地完善高级微生物课程教学模式，促进研究生研究性、自主性学习，完善知识背景和提升研究能力。
参考文献：
[1]于汉寿，杨冰.研究生高级微生物学课程教学改革与实践初探[J].微生物学通报，2011，38（7）：1112-1116.
[2]马富英，余洪波，张晓昱等.试论研究生高级微生物学教学定位[J].教育前沿：理论版，2009，（3）：24-27.
微生物学进展范文4
关键词：微生物学实验课程；多学科融合；教学改革；教学质量；创新能力
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）47-0108-03
微生物学是生物学和生命科学领域中极为重要的基础性学科，同时也是生物工程和生物技术专业的核心课程。由微生物学的发展史不难看出，该学科最重要的特征就是具有实验性和实践性，同时具有很强的应用性。微生物学实验教学既是对微生物基本理论的深化和巩固，又是培养学生观察能力、动手能力、分析问题和解决问题能力的最有效途径，更是培养学生创新能力、科学思维和提高对本专业学习兴趣的重要手段。因此，在开设微生物学课程时，微生物学实验也是既重要又十分必要的课程。我校的生物工程、酿酒专业和生物技术三门本科专业尽管分属于工科、理科性质，但均侧重于培养本领域具有国际视野、创新思维和解决实际问题的高素质人才。特别是我校“国家生命科学与技术人才培养基地”的人才培养目标明确定位为“培养适合社会发展的具有创新精神、实践能力和创业能力的新世纪高层次工业生物技术人才”。同时，微生物学是多个相关学科的联系纽带，特别是生物化学、分子生物学、细胞生物学和发酵工艺学等本专业的学科平台课程和专业核心课程，均依赖于微生物学科的支撑。同样，微生物学和微生物实验课程的知识体系、基本理论和前沿进展又离不开其他学科的支撑，因此，在学科交叉与知识融合的背景下，在本科课程设置和教学模式改革中，我们特别注重微生物学实验教学的教学模式改革和实践效果。
一、微生物学实验课程的传统教学模式及不足
微生物学实验是微生物学的重要组成部分，也是微生物学教学的重要环节。从培养人才目标上来看，微生物学实践教学与微生物理论教学具有同等重要的地位，甚至更高。就我校生物工程专业，微生物学理论课程设定40学时，而实验课程设定48学时，这也从一定程度上反映了实验教学的重要性。传统的实验教学虽有区别，但总的来看多以单元操作实验、结果验证实验为模块进行课程设置，其出发点是以掌握基本实验技能，加深基本概念和理论为目标的。就其出发点来看，传统的实验教学设置课程体系是发挥了良好的效果。但是，对照培养高素质、宽口径和创新型生物工程人才的培养目标来看，传统的实验教学仍有一些不足之处，概况起来有以下几点。一是在主观认知上，认为实验课的目的是验证课堂讲授的理论内容，常采用实验课堂上教师单纯讲解示范，学生一味跟踪模仿，造成了学生被动接受知识的效果。长此以往，实验教学形式僵化，学生上课兴趣降低，导致最终的教学效果很难达到预期目标。二是实验教学内容的设计上呈现点状式、碎片化特征，验证实验过多，综合型、设计型实验环节较少。这种实验内容的设计优点是强调对基础实验技术的掌握，但是很难充分激发学生的创新思维和探索未知世界的兴趣。三是实验安排上采取每周有实验，理论课和实验课并行的特征，导致一些连续性的实验难以及时完成。这种实验课程学时的安排布局看似合理，实则不符合微生物学实验的基本规律，因为有些微生物学实验需要半天、一天甚至更长时间才能完成，而零碎的时间打断了实验的节奏，导致不可预知的实验结果，更为重要的是没有给学生充分的时间去思考、分析和吸收消化所学知识，教学效果肯定大打折扣。为此，我们在吸收、总结传统实验教学精髓的基础上，根据工科专业人才的培养特征，探讨和尝试了一些微生物学实验课教学的新举措。
二、微生物实验教学改革的探索与实践
1.微生物实验课程的体系改革。传统的微生物学实验主要包含无菌技术、染色技术、纯培养技术、显微技术这四大技术。如前所述，一方面，这些实验技术是基本的微生物学实验操作，随着生命科学特别是微生物学科的快速发展，仅仅开设这样实验内容是跟不上学科发展的步伐的，因此微生物实验教学体系结构也要有相应的改革和创新，必须体现新内容、新技术、新方法和新进展。另一方面，实验课程通常将这些实验技术分散在相对独立的实验单元中，各单元之间缺乏方法和内容的有机结合，形成割裂的教学效果，难以有效地培养学生完整的知识体系，融会贯通的理解能力。这种传统的教学形式不利于创新型人才的培养。因此，我们在课程实验教学环节，重构课程实验的教学内容和课程体系，增加综合和设计型实验比重，进行基本技能和创新能力的交叉递进式培养。
首先，通过单元操作技能训练，培养学生的基本实验技能（即染色技术、显微技术、无菌技术、纯培养技术）和动手能力。本部分内容主要包括细菌、放线菌、酵母和霉菌的形态学特征；微生物培养基的配制和接种；微生物培养基的配制与灭菌等。单元操作训练是认识微生物、了解微生物的入门技能，也是开展微生物学研究和微生物工程必备基本技能。在开展单元实验过程中，为提高学生的积极性和实验兴趣，首先结合教学录像进行讲解，在实验的关键点设置思考题，在观看录像过程中，老师随时就问题和学生互动，让学生对实验原理不仅要知其然，还要知其所以然。在问题设置上要能够从细节入手，让学生学会知识的交叉运用、思维方式的灵活拓展。如在进行培养基灭菌实验中，首先设置问题1：常见的灭菌方式有哪些？其适用范围和特点有哪些？根据所学理论知识和老师引导，学生很容易回答这个问题。接着，设置问题2：无菌操作时，超净台面和双手表面如何杀菌？通过这个问题与接种操作技术结合起来。设置问题3：我们在消毒时为何用70%左右的酒精而不是用无水乙醇？通过这个将微生物学和生物化学两个学科进行了有机交叉，实现了知识的融合。紧接着设置问题4：如果工程发酵罐中发现了噬菌体污染，如何消毒？这个问题将理论问题与发酵工程相结合，该问题要求学生既要掌握理论知识，也要熟悉发酵工业才能很好地进行回答。通过四个环环相扣的问题实现了知识的迁移、交叉和融合。其次是通过综合实验设计，强化学生基本实验技能和微生物学基础理论知识的应用。在这一部分中，首先由教师将一系列独立单元实验设计成围绕为解决某一模拟课题而展开的系列关联的实验环节，然后学生利用微生物理论知识结合基本实验技能，在遵循微生物基本原理基础上在一定范围内自主选择实验对象。让学生学习和掌握相关的实验技术和方法并学会对不同实验结果进行分析比较。以自来水中大肠杆菌菌群检测为例，利用微生物的生理生化实验进行微生物的鉴定，并对照水质检测的国家标准来安排实验。在这个实验过程中，不仅利用了微生物学基本实验操作，而且还将大肠杆菌的形态学特征、生理生化特征以及菌种鉴定等知识融合到实验中。更为重要的是，让学生直接认识到微生物特别是大肠菌群在水质监测中作为指标菌的重要应用。再次，通过设计型实验，提升学生利用微生物学理论和实验技术开展工业微生物菌株选育的能力。在这一层次上采用学生自主设计、老师负责把关的开放式实验教学模式，强化工程概念和实践特征。学生通过完成前面两个阶段的实验，对微生物基本理论和实验技能有了较好的理解和掌握。在此基础上，开放式的实验教学按照自由组合分组、独立设计实验方案、协同完善内容安排、时间分配，强调团队合作的基本原则开展实验。老师在整个过程中要起着引导、启发作用。例如：以“从自然界中筛选产酸性淀粉酶（或有机酸）的芽孢细菌”研究课题开展实验为例。学生需要完成如下工作：通过生境分析明确采样地点；完成采样并查找或自行设计快速检出方法；进行富集和选择培养；筛选获得相对优良的产生菌株；初步鉴定和发酵实验。整个环节的完成不仅可以提高学生对实验课的学习兴趣，强化团队协作能力，更重要的是使他们获得一个真实的实验研究过程的锻炼。最后，设置交叉学科的创新课题，引导学有余力的同学积极参与授课老师的相关科研课题，激发学生对生物工程和生命科学的兴趣。如前所述，微生物与分子生物学、生物化学、遗传学、生物信息学等学科有着广泛的交叉与联系，当今工业微生物育种技术在多学科交叉融合的发展趋势下取得了长足的进步。因此，培养创新潜力大、科研素质高的学生，普通的实验设计难以满足需要。我们在不断的探索过程中，初步形成了创新课题的形式，让部分学生真正参与到科学研究的第一线。创新课题实验按照学科交叉、由易到难、注重创新的原则设置。在学生能够独立完成小型课题的基础上，再进一步融入到研究生课题的探索中。如，以“表达绿色荧光蛋白的重组大肠杆菌构建”为课题，将微生物学、分子生物学、生物化学、基因工程、生物信息学等相关学科知识交叉、融合其中，让学生在探索中创新，在创新中实现宽口径、厚基础型的人才培养目标。
2.微生物实验课程的课时安排和考核模式改革。如前所述，传统的实验教学课时安排导致不适宜于微生物实验课程的开展。为了避免分散的课时导致教学效果的降低，教务部门在安排班级教学任务时，会统筹考虑不同课程的差异性，在协调优化课时安排的基础上，排出相对完整的时间安排微生物实验课程教学。另外，任课教师统筹利用下午和晚上连续较长的时间开展教学工作。实践证明，优化课程学时结构，合理安排教学课时能够保障实验的连贯性、一致性，提高学生的积极性，从而显著提升教学效果。考核是实验教学体系的重要环节，是评估学生学习成效的重要手段。传统微生物学实验考核方式相对单一，通常以实验报告为主，考勤情况等为辅综合评定的方法作为考核手段。这种评价方法尽管具有标准公平、成绩公正、易于操作等优点，不足之处在于导致学生仅注重实验结果和实验报告的书写，而忽视了实验过程中发现问题、分析问题和解决问题能力的培养，更重要的是这种考核模式难以真实反映学生对微生物学理论和实验技能的综合分析能力和创新能力。因此，我们也对微生物学实验课程考核方法进行了一些探索和尝试。
首先，我们认为考核的内容不仅应包括对实验原理的理解和基本实验技能的掌握，还应包括分析和解决问题的能力、团队协作精神以及科学严谨的态度。因此，实行实验过程与结果并重的考评方法对于培养学生良好的实验技能和求真务实的科学态度很有必要。
其次，在加强对实验课程的管理和考核规范的前提下，淡化和简化实验报告中操作步骤按部就班的抄写，注重结果分析和讨论，并在实验结束后布置一些开放性的思考题让学生完成。这样，不仅能促使学生通过查阅资料解决问题，增强其学习主动性和分析问题的能力，也能避免学生对实验结果作假和抄袭实验报告的现象发生。
再次，分类考核，全面考查。对于一次实验课能够完成的单元操作实验，指导教师应当场检查学生的实验完成情况和结果，发现问题当场指出并评定课堂表现成绩。教师将根据实验课堂表现和实验报告完成情况，对每个单元实验的综合成绩进行评分。对于需要多次实验才能完成的综合性和设计性实验，要求提供详细的原始记录、实验结果分析报告作为实验成绩考核的重要依据。
三、结语
江南大学生物工程学院的微生物学理论教学和实验教学在多年来不断探索和改革的过程中，逐渐形成了具有特色的学科平台课程。在教学过程中，微生物学理论课老师一般都要担任微生物学实验教学课程，这样老师能够更好地自主协调和平衡理论教学与实验课程在时间、节奏和进度上的合理安排，从而使二者能够相辅相成，相得益彰，整体上提高微生物学的教学水平和质量。通过单元操作实验、综合实验、设计实验和创新实验等由易到难、由浅入深的实验内容结构安排，对学生更好地理解和消化理论课，培养学生动手能力、创新能力有重要的意义。
参考文献：
[1]诸葛健，李华钟.微生物学[M].第2版.北京：科学出版社，2009.
[2]周宜君，刘越，戴景峰，等.微生物学实验教学改革探索与实践[J].微生物学通报，2009，36（10）：1609-1613.
微生物学进展范文5
【关键词】微生物学实验 生物工程 教学改革
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674－4810（2012）03－0009－02
生物工程是在20世纪飞速发展起来的，由微生物学、化学、生物化学、化学工程、计算机等学科交叉结合发展而成的一门新兴复合学科，被视为人类21世纪三大前沿学科之一。生物工程技术广泛应用于农业、工业、医学、药物学、能源、环保、冶金、化工原料等领域，经过短短几十年的发展，已成为新世纪推动社会进步的关键技术之一，生物工程产业也逐步成为推动国家经济发展的新的经济增长点，它必将对人类社会的政治、经济、军事和生活等方面产生巨大影响，为世界面临的资源、环境等问题的解决提供好的方案。
微生物学是生物工程专业的核心课程，是研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传和变异以及微生物的生态、进化、分类及其与人类、动物、植物、自然界之间的相互作用等生命活动规律的一门学科。作为一门实践性较强的应用生物学科，微生物学实验是微生物学教学过程中极为重要的一个部分。在强调理论学习的同时，同步进行经典的微生物学实验，已成为生命科学类各专业本科学生微生物学教学的特点。通过实验教学，能提高学生的实际动手能力，加深对理论课的理解，使学生更好地将理论与实践紧密地联系起来，做到学以致用。
而传统的微生物学实验教学模式属于“填鸭式”教学，通常以教师为中心，学生只是被动地按照实验要求和操作步骤依样画葫芦，使实验流于形式，教学效果较差。为了培养出符合社会需要的生物工程专业的人才，就必须对微生物学实验教学进行改革。课题组在多年的微生物学实验教学中，逐步总结出了一些提高教学效果的方法和措施，现总结如下，以期为该课程的改革提供一些思路和参考：
一 重视实验教学
实验课教学是微生物学一个极为重要的内容，通过实验教学能激发学生的学习兴趣，启迪学生思维，对于培养其科学方法和创新精神均能产生积极有效的作用。但长久以来，高等教育中重理论轻实践的观念一直存在于学生，甚至部分教师头脑当中，这种观点的存在从主观上降低了学生对课程学习的积极性。试想学生如果认为某一课程并不重要，他怎么可能去学好它？生物学是当今发展最为迅速的学科之一，知识更新很快，新技术层出不穷，高校生物学教师在教学观念上应不断更新，提高对人才培养工作的认识，把技能培养看成人才培养的关键。因此，在微生物学课程的教学过程中，无论是理论课还是实验课教师都要向学生反复强调实验教学的重要性，改变学生长久以来形成的轻视实验课的观念，为实验课教学创造一个良好的主动学习氛围。
二 引入多媒体教学
微生物学实验中有许多实验操作技术，如制片、接种、平板划线分离、涂布等，许多技术又涉及无菌操作，通常情况下都是由教师讲解、示范后，学生亲自操作。但由于实验教学的特殊性（如实验室面积大，学生不易听清老师的话；实验器材多，容易吸引学生注意力等），学生注意力经常不集中，不理会老师的讲解。以至于我们经常发现在讲解时反复强调的问题，许多学生在实际操作过程中会照犯不误。为了提高老师在讲解示范环节的教学效果，在自治区以及学校教改项目的资助下，课题组根据我系生物工程专业微生物学实验的教学内容，拍摄了整套实验操作的教学视频，并制成了多媒体教学课件。在授课过程中，通过播放多媒体视频，能吸引学生的注意力，最后再由教师归纳、总结。在这两方面的作用下，绝大部分学生都能掌握微生物学实验的基本操作技术。
三 重编教材，改革实验报告制度
针对微生物学实验，有许多公开发行的教材，但由于各个高校的实际教学情况各不相同，这些教材对于某一独立的微生物学实验教学来说并不是最完美的。如某些我们在实验教学中反复遇到的问题在教材中并未提及；某些实验原理，教材中讲解得过于简单，学生并不能很好地理解。为了解决这一问题，课题组针对本系微生物学实验教学的具体情况，重新编写了教材，教材的编写掌握3个原则：（1）越详细越好；（2）原理性的知识点一定写得易懂；（3）在适当的地方对容易出现的问题进行说明。通过这一措施，我们发现很多问题学生都能在教材中找到答案，而不是一头雾水地得过且过了。
在实验报告撰写中，学生通常花了大量的篇幅来描写实验原理、目的、实验步骤这些“死”内容，而对结果的分析和讨论几乎没有。高等教育的目的，就是要培养学生分析问题、解决问题的能力，而实验教学就是训练学生这一能力的最有效的方法和手段，但传统的实验教学却往往忽略了学生对实验结果的分析和讨论。针对这一问题，课题组在教学过程中不再要求学生撰写实验原理、实验目的、实验步骤等内容，但必须对结果、思考题以及实验过程中遇到的问题进行分析，并以此为实验报告评分。
四 引入考试制度
长久以来，实验课程作为理论课的配套课程，往往没有考试环节。受此传统观念的影响，虽然如今绝大部分高校的微生物学实验课都已单独设课，但也缺少考试环节，一般是通过实验报告的优劣来判定课程成绩。缺少了考试环节，学生也就缺少了压力，对课程的重视程度会下降，学习的主动性自然也会降低，学习的效果会大打折扣。为了提高教学效果，课题组在微生物学实验课的最后设置了考试环节，每个学生都要单独进行考试，成绩占总成绩的30%。考试分理论考试和实际操作2个部分，理论考试由学生随机抽取10道选择题进行解答，实际操作又分为显微镜使用和无菌操作2个内容。考试由2名老师负责（实验室老师和主讲老师），一人负责理论考试和显微镜使用，一人负责无菌操作。每次考试有2名同学参加，在考完理论和显微镜使用后，进入到无菌操作环节，此时另2名同学进入考场，考试理论和显微镜使用，依次类推。在考试过程中，教师根据制定的实验操作评分标准为学生评分（见下表，供参考），不及格者重考。通过这一方法，增强了学生对微生物学实验课的重视程度，对于提高教学效果十分有帮助。
五 注重“授渔”
微生物学实验是一门理论与实践紧密结合的课程，不仅要使学习者加深对理论知识的掌握，更要培养他们的动手能力和分析问题、解决问题的能力。而在传统的微生物学实验课程的教学中，从实验课内容的设置到教师的教学观念上都忽略了对学生这些能力的培养。课题组在实验教学中，针对学生实践能力的培养以及实际的生产情况，设计了相应的实验，如：环境微生物的分离、残糖和总糖的测定、发酵罐使用等，并在教学过程中强调教师要引导学生对实验结果和问题进行分析，以逐步培养学生分析问题和解决问题的能力。
六 开设综合性的实验课程
传统的微生物学实验教学模式属于“填鸭式”和“保姆式”的教学，通常以教师为中心，学生只是被动地按照实验要求和操作步骤依样画葫芦。为了提高微生物学实验的教学效果，强化学生对实验技能的掌握，课题组在微生物学实验这一课程之外，又设置了微生物学综合实验课程，目前设计了“环境中酵母菌的分离与酒精发酵”和“常见食品中大肠杆菌总数的测定”两个实验。通过开设综合性实验，能将传统的“以教师为主体”的教学模式转变为“以学生为主体，教师为主导”的教学模式，能大大激发学生的学习兴趣。在综合实验过程中，学生从最简单的洗刷玻璃器皿开始，逐步深入地开展实验，有利于从整体上把握实验教学的内容及要求，易于学习和记忆。同时也使学生经历了一个类似于科研工作的流程，初步培养了他们从整体上把握实验进展的能力，对提高他们今后的就业竞争力大有益处。
七 总结
培养高素质的创新型人才是我国高等教育的重要任务。实践教学是提高学生动手能力、思维逻辑性、分析和解决问题的能力的最有效方法，是创新型人才培养必不可少的教学手段。微生物学实验作为生物工程专业最为核心的实验类课程，对于培养出合格的人才极为重要。针对如何提高微生物学实验的教学效果，国内各高校的教育工作者提出了大量的改革措施和手段，课题组认为目前微生物学实验教学中比较重要的、迫切需要解决的问题主要有以下几个方面：
1．对实验教学不够重视
如前文所述，高等教育中一直存在着重理论轻实践的观念，这种观念的存在，从根本上阻碍了实验教学的改革。因而，要想提高实验教学的教学效果，首先就要提高对实验教学的重视程度。
2．学生轻视对实验结果的分析
对实验结果和问题的分析，是一个人思维能力的综合体现。长期的训练能提高思维的逻辑性，有效培养学生发现问题和解决问题的能力，对于学生的成长有极大的好处。而目前的教学却常常忽略这一点，教师往往认为只要学生能完成实验就好，因而没有积极引导学生对实验中遇到的问题进行分析。
3．设备欠缺
微生物学实验教学包含了众多独立的或有联系的实验内容，涉及许多实验器材。有的学校由于经费问题，不能满足一人一套设备的需求，往往采用多人共用一套的方式来解决。这样一来，常常会形成一人操作、多人看的局面，使教学效果大打折扣，但这又是学校自身难以解决的。因此，还需要国家和地方政府加大对学校的扶持力度，建设好实验教学的平台，为微生物学实验教学的开展奠定基础。
参考文献
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微生物学进展范文6
关键词：微生物学；分级式教学；创新；互动式；考核
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0056-03
微生物学是生物学的分支学科之一，涉及细胞生物学、分子遗传学、真菌分类学、病毒学、环境微生物学及环境生态学、土壤学等多种学科领域。作为生命科学和生物技术的重要组成部分，微生物学发展越来越迅速，是生物学领域的一门比较前沿的学科。微生物学传统教学模式的弊端：①传统的教育理念比较重理论轻实践、重知识轻能力。②传统教学中“教师主体”的师生观和“传承性教学”的教学观，使学生对学习不感兴趣，其主动性得不到充分的挖掘和发挥。③在考核办法方面，不能体现学生的实践操作能力和创新素质，仅以试卷、实验报告的优劣决定学生的最终成绩。这些现象不利于对大学生综合素质的培养。因此在创新素质教育下探讨微生物学课程体系教学改革与实践是十分必要的。
一、在创新素质教育下探讨微生物学课程体系教学改革与实践研究背景
国内外高校十分重视高素质创新生物学人才培养模式的研究，如课程体系、师资队伍建设、实验内容设计与创新、互动式教学方法的改革等等。这些教学研究成果在一定程度上推动了人才培养质量的提升，然而，由于地域、层次、政策等因素，各高校的人才培养模式各具特色、实践效能亦各有千秋，外加高等学校制定的教学计划比较死板，学生自由选择权较少，不能有效调动学生的学习积极性。因此为加快培养高素质创新人才，必须深化人才培养模式改革。在创新素质下探究微生物教学体系改革是以培养学生的创新精神和主动性为目的的，立足教学，从实际问题和背景出发，将问题情境“提出问题、分析问题、解决问题”贯穿整个教学过程，通过学生自身主动的探究来培养学生创新思维和科研素养。
二、微生物学课程体系采用分级式教学方式
改变传统教学中“教师主体”的师生观和“传承性教学”的教学观，采用分级式教学方式，提升课堂教学和创新人才培养的实效性，对培养的学生创新素质有一定的益处。
1.一级内容为微生物学科基本知识和基础理论，以“什么是微生物，微生物吃什么，怎样吃，怎样给微生物做饭，微生物应用价值”为主线讲解微生物基础知识，使同学们思路清晰。
2.二级内容为微生物学实验技术，包括验证性实验教学模块，综合性实验教学模块，设计性实验教学模块。
验证性实验教学模块——形态观察。在该模块中，主要是观察微生物的形态，让学生通过实验总结细菌、霉菌、酵母菌等在个体形态、繁殖方式等方面的区别，让同学们掌握微生物革兰氏染色技术、制片技术、微生物大小的显微镜观察测量技术等。让同学们总结实验成功的关键和找出出现假阳性、假阴性的原因，并绘图表示各个微生物的形态。综合性实验教学模块——培养、分离微生物并分析。在这个模块中，以学习培养、分离微生物并分析为主要内容，由每个单独设立的实验组成一个综合性实验，不仅掌握单个实验技能，而且也锻炼了同学们的数据统一分析与整理的能力。根据综合性实验内容的要求，我们设立了多管发酵法测定水中大肠菌群、平板菌落计数法分离纯化土壤微生物、细菌的分解物质能力与生理生化鉴定等。设计性实验教学模块——由学生自行设计实验方案，并独立完成实验。班里的同学可以根据自己的兴趣和专长，查阅相关文献，可以采用不同的方法，自由分组，自由设定实验方案来达到预期的实验目标，完成实验并分析、进一步再处理实验结果，交流实验结果和体会。同学们可以在实验中充分发挥创新性想法去设计实验，这些实验由于贴近生活，进而引起了学生的普遍兴趣，为进一步培养学生的实验能力奠定了良好的基础。
3.三级内容为微生物学科相关的拓展性知识，通常以学术讲座的方式介绍本学科相关领域内的研究前沿、发展进展趋势和创新性等；这样可以拓宽学生的知识面，引深科研思路，培养同学们独立完成科研的能力。同时让学生开展课程论文形式来总结国内外前沿知识体系，提高学生的学习兴趣及主观能动性。
三、创建互动式的微生物学课程教学模式
在整个教学过程中，创建互动式的教学模式：
1.授课与自学相结合。倡导启发式教学，包括让学生带着问题自学、按照提纲思路引导性自学、自己归纳自学等几种方式，融知识传授和能力为一体。教学中发挥教师主导、学生主体作用，激发学生主体意识和学习兴趣，调动主观能动性，使学生的学习过程成为愉快、主动、积极获取知识的过程。
2.理论与实验相结合。理论与实验结合教学，不仅可以使学生将理论知识应用于实践，而且通过实践，可以培养学生发现问题、解决问题和创新思维的能力。在实验教学过程中，力求让实验内容更加系统完整和先进，通过实验培养学生的独立操作能力、创新能力与综合分析能力，鼓励学生多参加老师的科研课题并且自行查阅文献设计实验方案。
3.讲解与讨论相结合。讨论既有利于促进学生对理论知识的综合应用和消化，又对培养学生协作精神、表达能力、综合分析能力和良好的心理品质有益，使学习的过程从被动接受变为自觉研究。推演方法是教师提供讨论的问题学生围绕问题，查阅文献分析并提出结论讨论教师总结讲评。
4.传统教学与多媒体教学相结合。多媒体教学可有效增加教学的信息量，使教学过程具有趣味性、直观性、生动性。教学中恰当运用传统教学手段与电教教材、网络技术，对提高教学效果会起到事半功倍的作用。
四、改革微生物学课程考核方式，注重学生实验技能与创新素质的培养
微生物学课程考核，是作为一种评价微生物课程教育过程的主要手段，可以检验学生是否掌握了一定的实验技能和锻炼了科研思维的能力等。我校生物科学基地班微生物学理论40学时，实验课单独设课32学时，生物技术64学时，理论40学时，实验24学时。针对不同班级采用了不同的考核方式。微生物学实验课的考核成绩由验证性实验模块和综合性实验模块的实验成绩（占70%）和设计性实验成绩（占30%）组成。自从采用了这种考核方式以后，学生都比较重视实验课的学习，这对培养学生的科研创新能力和严谨的治学态度大有益处。学生在设计性实验模块中收获较大，成绩评定包括文献调研、方案选择、实验操作、论文撰写和实验结果汇报等方面，使得学生有意识地培养团结协作意识、思维能力、科研严谨态度、语言表达能力等。理论课的考试是检查学生掌握本学科知识的重要手段。我们认为闭卷考试+撰写论文+实验设计+实验操作综合性的考试这种综合性考试方法最好。
五、微生物学课程体系教学改革与实践的效果
1.改变了传统的以知识为中心、以教师为中心的被动式教学，使高校教学活动真正成为能够启发学生心智、培养创新精神和实践能力的高效行为。建立了一个系统性强、框架清晰、与国际接轨的微生物学知识体系，提出创新素质教育下微生物学教学模式改革的策略。
2.促使教师教育教学能力的提升，打造了教学、科研双优的师资队伍。
3.微生物学模块式实验教学体系的建立，使学生掌握了微生物研究的实验方法和技术，训练了自己动手操作的能力，调动了学生学习的积极性和主动性。有助于使学生成为在创新素质、研发思维、人格品质等方面均优的具有国际竞争力的高层次人才。
以上是我们在微生物课程教学过程中总结的一些体会和做法。通过对微生物学课程体系、教学内容、教育教学模式等方面的深入研究，我们建立了适应学科发展趋势的微生物学分级式教学课程体系，在基础理论教学过程中强调对基础知识的理解和创新素质的培养；在“模块实验”教学中强调实验的综合性和探索性，培养学生提出、分析、解决和评价问题的能力，达到授课内容的国际化、教学理念的前瞻化，利于学生以后的发展和进行有效的学术交流。根据理工类学生的特点，通过理工结合进行教学设计，综合运用多种教学方式和考核方式，在教学中调动本科生的学习积极性，提升本科生的科研素质，培养了创新性能力。
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基金项目：东北林业大学教育研究课题项目（DGY2011-15），东北林业大学学位与研究生教育教学改革研究项目（J1101411），黑龙江省教育厅项目（JGXM-HLJ-2010010）
