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微生物的培养技术范文1
关键词:计算思维;任务驱动;离散数学
中图分类号:G642 文献标识码:B
1引言
离散数学属于现代数学的范畴,是研究离散量的结构及相互关系的学科。伴随着计算机科学技术的迅猛发展,作为支撑学科的离散数学正变得越来越重要。通过离散数学的教学,不仅能为学生的专业课学习及将来所从事的软、硬件开发和应用研究打下坚实的基础,同时也能培养抽象思维和严格逻辑推理的能力。然而调查表明,大多数计算机专业学生对离散数学并不感兴趣,其主要原因是学生认为该门课程内容抽象难学且没有实际价值。为此,高校教师针对该问题对现有的教学方法和体系进行改革,寻找适合新形势的教学方法,例如探讨“启发式教学法”、“驱动式教学法”在离散数学教学实践中的应用,等等。
Dijkstra曾说过:“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯,从而也将深刻地影响着我们的思维能力”。鉴于计算机及相关技术产品的应用深刻地影响人类的日常生活、学习和工作从而改变着人类的思维方式和思维能力,美国卡内基梅隆大学周以真教授于2006年发表了题为“计算思维” 的论文,计算思维指的是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的一种科学思维。周教授的论文激起了美国、欧洲和中国社会各界的强烈反响。美国国家自然科学基金会于2007年开始斥巨资启动了计算思维统领下的“计算机使能的发现和创新”研究计划。国内方面,中国高等学校计算机教育研究会就计算思维及相关问题在2008年11月在桂林举行全国性的学术研讨会。然而,周以真教授给出的“计算思维”是一个比较宽泛、抽象的概念,如何理解计算思维的根本内涵,如何着手培养学生的计算思维,还存在许多尚待探索的课题。
结合作者的实际教学工作,本文探讨了基于培养学生计算思维的驱动式教学方法,从根本上解决了学生为完成任务而完成任务的问题,使学生成为教学的中心,使培养学生的计算思维成为教学的目标。教学实践结果表明,基于培养学生计算思维的驱动式教学模式不仅让学生完成了学习任务,而且培养了其计算思维及运用计算思维解决问题的能力,是对传统教学方法和任务驱动教学法的一种升华。
2教学模式
2.1教学方法
任务驱动是一种建立在构建主义教学理论基础上的教学法,适用于培养学生的自学和相对独立分析问题、解决问题的能力。在教学过程中,突出教学目标,强调教师是教学过程的组织者、指导者,知识建构的帮助者、促进者,而学生是知识的主动建构者,是学习的主体。
从周以真教授对计算思维的主要论点中,她所强调的计算思维是一种充分利用计算学科的基本计算理论及概念来认知客观世界问题、建立计算系统、解决问题的计算方法。文献[3]讨论了驱动式教学方法在离散数学教学中的应用,但从该文所提出的教学方法中不难看出其教学目标并没有脱离传统的教学目标,缺乏针对培养学生计算思维和学习兴趣的有效策略,还是一种迫使学生去接受任务,从而没有使学生从根本上提高积极性,学生实质上还是一种被动式的学习,不利于培养学生的学习兴趣和运用离散数学知识解决问题的能力。因此,未能真正体现离散数学是一门重要的专业基础课,这也正是学生缺乏学习离散数学兴趣的真正内因所在。为此,本文提出了以培养学生计算思维能力为目标的任务驱动式教学模式。该模式在任务式教学中强调运用计算机的概念来认知问题、建立模型、解决问题。
(1) 基于计算思维的教学任务设计
在任务式教学中,用于驱动学生学习的“任务”的设计至关重要,“任务”设计的理念和效果将直接影响教学效果。传统的任务设计往往陷入极端,要不任务设计得太容易或太难;要不把任务设计得太详细或过于简单。笔者认为造成这些极端的原因是教师在任务设计时往往缺乏任务设计的正确理念和明确目标。基于培养学生计算思维的驱动式教学法的任务设计强调以下三点。
首先,任务设计要考虑实施任务的学生及其计算思维的培养。教师作为任务的设计者,要明确教学内容所涉及计算思维的内容,结合学生的特点,在系列任务的设计、难易程度的选择、实施进度等方面,做到以“学生为中心”和以“培养学生计算思维能力为中心”。
其次,任务设计要有较强的针对性。与传统的任务驱动教学法不同,不仅仅是为特定的任务解决特定的问题,更重要的是对于特定的问题是运用计算思维中的哪些方法去解决。不但要求教师引导学生在系统要求的框架上如何用计算思维解决问题,而且在把目标分解成小的“任务”时也要引导学生采用计算思维来解决问题,同时注意引导学生联系计算思维知识点之间的关系。
第三,任务设计要注意计算思维中相关知识的重点和难点。运用计算思维解决学科的相关问题是一个逐步积累的过程,任务设计时要考虑哪些计算机学科的概念是学生已熟悉的、哪些是新的概念以及它们在相关课程解决问题的实例等。同时要注意任务设计的大小,所包含的计算机学科概念的多少及其前后的联系等因素。
(2) 基于培养学生计算思维的任务实施
好的教学任务设计只是万里的第一步,教学效果的好坏最终还是由教学任务的实施效果来决定。教学任务的实施过程就是学生在任务驱动下的学习过程。与传统的驱动式教学模式不同,基于培养学生计算思维的任务实施强调一开始从思想上让学生认识到计算思维在实施任务过程中的重要性,除了从教学方法的介绍、教学任务的总体情况等方面使学生对自己的学习任务有一个总的认识,同时要求学生在任务实施过程中应当运用计算思维中的哪些相关概念方法来解决问题并启发学生运用这些方法可以解决专业中的哪些问题,让学生感受到自己是在获得“渔”而并非只是“鱼”,从而激发学生的学习热情,改变学生被动学习的状况。在任务实施的过程中,老师与学生要积极交流,学生要把碰到的困难特别是在运用计算思维解决问题时所受到的困惑反映给教师,而教师要及时的通过学生反映的情况了解任务实施的情况以帮助学生解决问题和调整教学任务等。教师在任务实施的过程中不要对如何完成任务做过于详细的讲解,应当把精力放在帮助学生正确理解计算思维涉及的相关概念和方法及对任务实施的监控。
(3) 教师角色和思维的转变
在以培养学生计算思维能力为目标的任务驱动式教学模式中,教师的角色不仅是教学任务的设计者、任务实施的指导者和监督者,还是计算思维的普及者。其责任有四个方面:一是课前教师要有针对性的进行教学任务设计,特别是注意涉及计算思维运用的教学内容的设计;二是课堂上教师要引导学生完成任务,在该过程中不仅要引导学生学习知识、培养其自主学习的能力去解决任务中的特定问题,而且要注重引导和培养学生掌握计算思维及运用计算思维解决学科问题的能力。三是做好考核和总结,针对任务的设计教师应当要采取恰当的考核办法考核学生完成任务及其计算思维运用的情况。教师要改变传统的观念,不能仅以完成任务为考核的唯一目标。要注重学生是否真正掌握了计算思维的运用,能否做到触类旁通。同时,教师要及时总结和点评学生完成任务的情况。
2.2教学案例
在数理逻辑教学中,学生普遍觉得该部分的内容抽象、难学。例如在简单命题逻辑的教学中,等值演算、主析取范式和主合取范式求解、自然推理系统等内容都是学生感到比较棘手的问题,学生缺乏学习兴趣。下面简要介绍笔者在简单命题逻辑教学中如何实施基于培养学生计算思维的驱动式教学方法,以期达到抛砖引玉之效。
首先,确定教学任务的划分及其所涉及计算思维中的相关概念和方法。简单命题逻辑的教学内容可划分为如下任务:(1)简单命题的符号化;(2)命题公式的定义、赋值、类型;(3)基本等值式及等值演算;(4)主析取范式和主合取范式;(5)有效推理及其证明。这些教学内容所涉及的计算思维中的概念和方法见表1。
其次,在任务实施过程中要积极引导学生对任务中的相关问题进行思考。例如在“主析(合)取范式”任务中,教师要让学生思考“为什要讨论主析(合)取范式?”,要引导学生利用在其他专业课出现过的计算思维中的“协议、标准”概念来回答该问题。又如,求析(合)取范式过程包括如下几个步骤:(1)消去等价联结词和蕴含联结词;(2)用双重否定律消去双重否定符,用德摩根律内移否定符;(3)使用分配律:求析取范式时使用合取对析取的分配律,求合取范式时使用析取对合取的分配律。教师要引导学生思考各个步骤的用意是什么,而不仅仅是要求学生会照般这些步骤求出结果。要通过思考让学生明白实施步骤(1)的原因是析(合)取范式是不能出现等价联结词和蕴含联结词,因此要消掉它们;实施步骤(2)是因为析(合)取范式仅能由文字组成,而文字只能是命题变项及其否定;实施步骤(3)是由于只有使用合取对析取的分配律才能求出析取范式,而只有使用析取对合取的分配律才能求出合取范式。
第三,与传统教学方法不同,在基于培养学生计算思维的驱动式教学方法中,教师不需对每一任务的内容采用满堂“填鸭式”的教学方法。教师要确定任务中的重点和难点,课堂上主要是引导学生如何运用计算思维中的相关概念去解决问题,即使是对于需要详细讲解的概念和内容也应当如此。而对于相对简单的知识点则要求学生通过自己的学习来掌握。例如,对于“有效推理及其证明”的任务,教师可把该任务划分为三个子任务,即“有效推理的定义”,“基于重言式的有效推理证明”和“基于自然推理系统P的有效推理证明”。在这三个任务中,教师引导学生理解有效推理的定义,重点讲解基于自然推理系统P的有效推理证明的方法,而对于基于重言式的有效推理证明则由学生自己完成,因为对于一个公式是否为重言式的判定在此之前同学已经学习过。
第四,注重考核学生的计算思维能力。传统考核侧重于考查学生是否掌握了课堂教学要求掌握的知识点,考核的方式包括平时作业、期中和期末考试。由于传统教学方法的弊端,同学对学习离散数学不感兴趣,因此对作业敷衍了事,考试只求不补考,教师亦很难评价学生的学习效果。在基于培养学生计算思维的驱动式教学方法中,注重考核学生掌握计算思维的相关概念和运用它们解决问题的能力。例如,教师不妨利用这样的题目:“设计室内的照明线路,要求在房间的门内、门外及床头分别装有控制同一电灯的三个开关A、B和C,要求当且仅当一个开关合闭或三个开关同时合闭时电灯亮,要求画出最简单的电路图。”来考核学生是否会运用计算思维中的方法和简单命题逻辑的知识解决实际的问题。
3教学实践结果
作者对所授课的05信管班和05计本班分别采用了传统教学法结合任务驱动式教学法(以下简称教学模式A)和传统教学法结合基于培养学生计算思维的任务驱动式教学法(以下简称教学模式B)进行了教学。最终对两个班级的考核成绩和评教结果进行了比较,见表2。其中,学生评教是学校一项固定的调查活动,在期末考试前每个学生均要对所学的课程进行评教,包括对教学方法、教学效果、学习收获、教师教学能力等各项教学指标的评分。从表中的数据不难看出,传统教学法结合基于培养学生计算思维的任务驱动式教学法比起传统教学法结合任务驱动式教学法更占优势,不仅体现在考核成绩的差距上,而且也反映在最能说明教学效果的评教结果上。
4结束语
笔者长期以来关注计算机教育的发展前沿,提倡计算机学科方法论,注重运用先进的教学理念指导教学实践。本文阐述了作者探究基于培养学生计算思维的任务驱动式教学法在“离散数学”课程教学的心得,教学实践证明该方法在实际教学中取得了很好的效果。如何进一步完善该方法在实施过程中所面临的任务设计较重和任务实施花费时间较多的问题还有待探讨和尝试。
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微生物的培养技术范文2
关键词：发酵食品；微生物多样性；分子生物科学技术
食品若要发酵就必须要有一个特定的微生物环境，发酵过程中微生物的种类会对发酵食品的口感产生非常大的影响，而加强对发酵食品中微生物多样性的研究可以十分有效的为相关的研究提供更多的理论依据，在研究的过程中，最为基本的两个要素就是物种的丰度和物种的均匀程度。而微生物在生长的过程中也有其自身独到的特点。因为微生物自身的体积小，结构也并不是十分的复杂，所以我国在微生物多样性的研究方面还处于比较缓慢的状态，在很长一段时间里都采用非常陈旧的方法去研究微生物的多样性，而我国有关的技术在不断的发展，所以在微生物研究方面也有了一些新的迹象。
1 微生物的培养分离方法
在微生物多样性研究的过程中，培养技术起到了非常关键的作用，直到现在，这种技术都广泛的使用在研究当中，微生物培养主要是按照目标的要求给微生物选择比较适宜的培养基，然后再按照不同的微生物特性来对其进行更加全面和准确的鉴别，但是这种方法在使用的范围上还是有着一定的限制，一般情况下它比较适合使用在小范围的微生物多样性鉴别中。
微生物培养法在实际的应用中需要首先通过人工的方式对培养基进行适当的处理，虽然不同的微生物在生长环境和自身的特性上都存在着较为明显的差异，所以研究的结果会和实验室当中不受任何外界因素影响条件下得出的结果存在着一定的差异，此外，自然界当中，很多种微生物都是没有办法通过人工培养的方式得到的，所以在研究的过程中也会造成生物多样性的流失，这样就使得实验室中所得出的结论不是非常的准确，存在着一定的片面性。
2 化学方法
磷脂脂肪酸是生物细胞膜中一个非常重要的成分，而不同的微生物能够通过生活反应形成不同种类的磷脂脂肪酸，这样就可以对不同的微生物进行鉴别和检验，但是在这一过程中尤其需要注意的一点就是不同类型的磷脂脂肪酸或者是不同生物体上的磷脂脂肪酸有可能会出现完全相同的研究和实验结果，所以还需要采用其他的辅助方式对其进行进一步的检验。
3 生理方法的鉴定系统
BIOLOG微孔平板阀是国外的研究机构在1991年建立起来的一套专门研究土壤微生物多样性的一种方法，这种方法通常就是按照生物对单一碳源不同的反应而实现对不同种类的微生物进行区分的目的，该鉴定系统当中主要有95反应孔的微孔平板和鉴定的软件组成的，反应孔当中还设置了碳源底物和对应的指示剂，而当接种样品溶液的时候，其中的一些营养物质就会被吸收和利用，从而使得孔中的反应物呈现出不同的颜色和状态，因为不同的微生物对95糖的反应和接受程度具备一定的差异按照反应孔当中颜色的转变和吸光度的变化就形成了不同的形式，这样也就使得不同微生物逐渐被判断出来。经过该系统软件的处理和判断，和标准菌种的数据进行详细的对比之后，这种菌的种类也就被准确的判断了出来，这种方法实际上已经进入到了微生物食品微生物多样性的研究当中，但是这种方法在应用的过程中也存在着一定的局限，所以也无法很好的独立使用，其主要的不足有：由于真菌、放线菌的代谢反应不能分解氯化物.此方法只能检测微生物群落细菌中快速生长的那部分微生物信息主要为革兰氏阴性菌：另外由于培养环境的改变可能引起微生物对碳源底物实际利用能力的改变而造成一定的误差目前所具有的标准菌种的数据库还不完善。有些种类还不能被准确进行鉴定即使存在以上不足。但由于其不需经过培养分离繁琐的步骤.仍被用于微生物多样性的研究。
4 分子生物学方法
分子生物学技术在微生物多样性研究上的应用主要可以归纳总结为2个方面：一方面是在PCR技术应用前提下所衍生出的一些研究方法.这些方法可以把少部分的DNA进行大量的增加.通过对基因排列顺序的对比和分析来对微生物的多样性进行研究另一方面是在应用分子杂交技术的前提下使用分子标记的方法。
4.1 建立在PCR技术的方法
PCR是1985年由MULUS发明的一种聚合酶链式反应技术.主要特点是短时间内在实验室条件下人为控制并特异扩增目的基因或DN段，以便于对已知DN断进行分析。PCR技术的发明和不断完善.不仅为分子生物学的发展作出了巨大的贡献.而且在微生物生态学的发展和分析技术的建立提供了有利工具。
4.2 基于分子杂交技术的分子标记法
分子杂交技术是基于核酸分子碱基互补配对的原理.用特异性探针与待测样品的DNA或ETNA形成杂交分子的过程用于微生物多样性研究常用的探针主要有RNA基因探针、抗性探针和编码代谢酶基因探针等。特别是近年来发展起来的荧光原位杂交技术是研究环境中不可培养微生物群落多样性最为常用和有效的手段荧光原位杂交技术是根据已知微生物不同分类级别上种群特异的DNA序列，以荧光标记的特异寡聚核酸片段作为探针与环境基因组中DNA分子杂交，检测该特异微生物种群的存在与丰度。操作步骤是将微生物样品固定在载玻片上，用荧光染料标记的基因探针杂交，将未杂交的荧光探针洗去后用普通荧光显微镜进行观察和摄像采用这一技术可以同时对不同类群的细菌在细胞水平上进行原位的定性定量分析和空间位置标示。该方法的特点是可以进行样品的原位杂交，且特意性和灵敏度高，克服了PCR扩增的偏好性，对生态系统样品中的种群结构的测度准确性高发酵食品中微生物多样性研究方法在传统技术的基础上有了很大的发展.主要发展出了4种研究方法四种方法在不同的方面有不同的优缺点，只有根据不同的特点选择不同的研究方法，才能更好地保证研究的准确性，从而促进发酵食品中微生物多样性研究。
结束语
发酵食品越来越多的走入到人们的生活当中，发酵食品中的生物多样性是影响其口感的一个非常重要的因素，而在实际的研究工作中，有很多的研究方法，不同的研究方法尤其自身的优势和使用范围，所以一定要根据实际的需要选择适当的方式，只有这样，才能更加充分的保证发酵食品微生物多样性研究更加的成熟。
参考文献
微生物的培养技术范文3
关键词：水产微生物学；改革；教学效果
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）19-0030-02
食品、环境、能源已成为当今世界农业发展面临的三大问题。21世纪的农业已从植物、动物的“二维”向植物、动物、微生物的“三维”转变，微生物对资源循环的稳定起到重要作用。实现农业微生物产业化，大力发展“白色农业”已成为我国农业可持续发展的首要目标。水产养殖业的发展应与我国农业发展方向相一致，重视水体中的微生物是水产养殖业健康发展的基础保障。因此，水产微生物学课程的教学内容和教学方法的改革与实践探索，一直是高校水产养殖专业水产微生物学教学工作者讨论的热门话题。目前，有关微生物课程的教学改革探讨已有报道，本文针对水产养殖专业开设的水产微生物学课程进行了改革探索，主要从教学内容的优化、教学方法的改进和实验课内容的重建三方面进行了分析，旨在进一步提高水产微生物学课程的教学质量，增强学生的学习能力和实践动手能力，培养合格的水产专业技术人才。
一、教学内容的优化
教学内容是教学的核心，是教学改革的中心。水产微生物学起步晚，发展快，内容覆盖面大，且广泛联系实际。由于该学科发展时间较短，容易出现主线不清、体系不严等问题。因此，针对水产养殖专业的特点，在教学过程中，教师应根据教学大纲，认真钻研教材，突出授课内容的重点、难点，深入浅出地对其进行讲解。目前，由于教材所包含的内容庞杂，在有限的学时内不可能面面俱到，同时，教材内容有些滞后，造成学生对学习本门课程兴趣不大等问题。为了调动学生的学习积极性，让学生了解学科的最新动向，如何在授课过程中补充一些学科发展的新知识、新动向，如何处理教材的经典内容与现代技术的发展及最前沿的研究内容间的相互关系，是水产微生物学讲授过程中教师需要处理的重点内容。首先要强调教学内容的系统性，“微生物”、“微生物的生命活动”及“微生物在水产中的应用”是水产微生物学的两大块教学内容，“微生物”包括原核微生物、真核微生物、非细胞类的微生物及不同种类微生物的特性等；有关“微生物的生命活动”包括微生物的营养、代谢（初生代谢和次生代谢）、微生物的遗传育种等；“微生物在水产中的应用”包括微生物对环境生态、饲料、水产品及鱼病的影响等内容，这样整理以后能使各章节联系更加紧密，抓住知识点间的内在联系，把微生物在水产中的应用贯穿到微生物及微生物的生命活动部分中讲解，易于学生理解掌握、融会贯通。其次要避免教学内容交错重叠，《水产微生物学》与多门课程密切相关，如与《生物化学》、《水化学》、《水产动物营养学》及《水产动物疾病学》等课程相互渗透，相互联系。最后要理论联系实际，适当补充学科发展新知识。微生物学是一门与生活实践有密切联系的应用学科，课堂教学中应尽量把生活、生产中一些与微生物紧密联系的有趣实例引入到课堂中进行讲解，用平时看得见的实例激发学生的学习兴趣，如讲水生微生态学一章时，可列举微生态制剂在水产养殖过程中的使用及对水质改善及对水产动物的影响，从而了解微生物在水产养殖中的应用，激发学生的学习兴趣。
二、教学方法的改进
教学方法的改革有利于调动学生的学习积极性和创新性，有利于培养学生自学能力、分析判断能力。从心理学角度看，面对新的知识时，学生总有畏缩、退让、回避等心理暗示，缺乏积极主动的学习兴趣。如何激发学生的学习动机、增强学生的学习兴趣是教学效果的关键。水产微生物学教材讲授内容是一个微观世界，是看不见的微小生物。在教学中，传统的黑板教学无法做到直观教学，结果是老师难讲、学生难懂、课堂教学过于呆板。而板书结合多媒体教学可以有效地解决这类问题。如在原核及真核微生物形态讲授过程中，可通过课件及音像制品先将一些细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、病毒的模式图和真实图片展示给学生，同时简单介绍这些微生物与一些常见水产动物疾病的关系，与水产品腐败变质的关系，与发酵生物饲料等的蛋白饲料关系，与改善环境的微生态制剂等的关系；然后从形态、结构及组成上讲解各种微生物的特点及应用。这样利用大量的教学课件，将不同种类的微生物的形态、结构和功能直接呈现在学生面前，把微小的微生物世界直观、清晰、准确地呈现在学生面前，将逼真的画面和清晰的、环环相扣的图表展示给学生，使教学内容更加生动、形象、直观、简洁，学生带着积极、主动、热情的态度去学习，增强了学生的直观感性认识，节省了时间，激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果。学生学会怎样学习和教师教会学生怎样学习，是现代教育中学生和教师所面临的共同问题。学生学会学习需要教师不断引导，包括如何阅读、预习、听课、做笔记、总结、复习、应用及科学的学习方法和思维等。在教学过程中，教师注意有目的、有计划、有组织地引导学生学习，以达到培养学生的自学能力的目的。如在阅读时，我们根据教材内容，列出问题，让学生带着问题阅读或查阅相关资料，避免无明确目的地盲目读书，而查阅资料可贯穿预习、学习、复习各个阶段；应用是对知识掌握的最高境界，相关章节学习结束后，安排学生进行小论文撰写或论述相关问题，以巩固学习内容和灵活应用知识。总之，培养学生科学的学习方法，提高学生的学习能力，比掌握知识结果更为重要，更具有长效性。教师要把这一任务贯穿于教学的始终。
三、实验课内容的重建
实验课是水产微生物学教学的重要实践性教学环节，是培养、训练学生的动手操作能力、独立分析解决问题能力的重要方法。因此，实验课教学内容设计应体现实验的连贯性、整体性、逻辑性和综合性，从而有利于学生将所学知识技能融会贯通，提高实验课所掌握的技能的实际应用性。根据高等院校的人才培养目标及水产养殖行业对水产技术人才的需求状况，分析学生在今后实际工作岗位上应具有的相关技能，将《水产微生物》实验课程的教学内容设计为2个教学模块，即基础实验部分和综合实验部分。基础实验为综合实验做铺垫，其内容包括微生物检验操作技术必须掌握的基本技能，如：无菌操作技术，培养基配制，灭菌消毒等技术，微生物的分离、纯化、培养和保藏技术，常用微生物的鉴定技术等。在基础实验中强调操作的连贯性，充分考虑前后操作内容的衔接性。在准备工作，培养学生必需的无菌操作概念，培养基的制作，并对相关物品进行消毒及灭菌；接着是微生物的分离、培养、纯化及保藏；获得了相应的菌株后再进行一系列的观察和初步鉴定，包括染色技术、形态的观察、大小和数量的测定、相关的生理生化特性的测定等。整个授课顺序内容连续且完整，达到了培养学生对微生物操作的整体认识，为进一步开展综合实验打下必要的技能基础。综合实验是在学生掌握了基本实验技能后开展。考虑到学时数的限制，综合实验可放在后面开始的“动物营养与饲料”、“水环境监测”等综合实验课程中开展，开设内容为“微生态饲料添加的制备”、“微生态制剂的制备”，学生在掌握微生物培养等的基本操作后，运用微生物发酵技术制备出微生态饲料添加或水质改良用微生态制剂，然后将做准备出的产品运用于养殖过程中再进行下面的其他综合实验，从而体现了微生物在水产养殖中的应用，激发学生的学习兴趣，同时将水产微生物课程与其他相关课程有机地结合在一起，培养了学生对知识的综合运用能力和操作技能。
总之，随着人们对食品安全、环境保护的不断关注，微生物知识的应用越来越广泛，这就对水产微生物学教学提出了新的要求。水产微生物学教育应承担起水产养殖专业创新型人才培养的重任。只有积极深化水产微生物学教学内容的优化和教学方法的革新，才能培养出实用型、创新型、吃苦耐劳型的专业技术人才，为我国水产行业的可持续发展起到重要的作用。
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微生物的培养技术范文4
关键词：食品微生物学；课程实习；创新能力
中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）22-0132-02
创新能力培养是高等院校改革的核心目标，实践教学是培养学生创新能力的关键[1]。《食品微生物学》作为食品相关专业的专业基础课，是一门应用性与实践性很强的学科。《食品微生物学》课程实习是加深学生理解理论知识，掌握实验技能的一个重要环节，是培养学生的创新意识、分析问题和解决问题的能力及动手能力的重要手段[2-3]。
1 《食品微生物学》课程实习教学现状分析
近年来，微生物污染食品引起的食物中毒的事件频繁发生，高校都加强了食品微生物学的实践教学，塔里木大学根据实验室的条件，安排10d的课程实习，并把食品微生物学课程实习列为食品科学与工程及食品质量与安全专业的必修课程。然而，在食品微生物学实践教学过程中仍存在诸多不足，如实验内容过于简单、陈旧；学生对掌握这些基本技能的意义认识不够；综合型实验与当前热点问题结合不紧密；教学方法单一；学生缺乏学习的兴趣[4]。因此，为了进一步激发学生学习兴趣，提高学生动手能力与科研创新能力，我们在有限的课时条件下，在前期实践教学改革的基础上进一步设计了新的教学模式，希望能增强学生的学习兴趣，发掘学生的创新能力。
2 《食品微生物学》课程实践教学趣味性问题的提出和筛选
塔里木大学《食品微生物学》课程实习安排在理论课程教学完成后进行的，因而学生有充分的时间去主动思考一些在日常生活中遇到的能用微生物学知识解决的问题。在选择题目时，任课老师可以主动提出一些和自己科研有关的小项目，当然，学生也可以根据自己对食品微生物的认识提出自己的想法。这些想法可能异想天开、不切实际，但是由于没有受到思想的约束，会出现一些具有创新性的问题。另外，选择的题目要与社会热点问题相关，比如食品微生物污染引起的食品安全问题、微生物的拮抗作用与生物保鲜问题、新疆传统发酵食品中微生物的变化问题、功能微生物产品的开发问题等，这样可以让学生感到所学的基础性的技术可以解决一些时间的问题。
食品微生物课程实习的目的就是要求掌握显微镜技术（包括染色制片技术）、无菌操作技术、分离纯化技术、纯培养技术及食品中微生物的检测技术。为此，教师和学生在设计和筛选趣味性课题时要尽可能围绕这些操作技术展开。如新疆穆萨莱思发酵过程中酵母菌的数量及种类分析，苹果表面生防酵母菌的分离、筛选及鉴定，凉拌菜中葡萄球菌、沙门氏菌、志贺氏菌等致病菌的检测等。在教师与学生协商的基础上，根据实验室条件和实验内容确定项目，这样能充分调动学生参与课程实习的积极性。
3 《食品微生物学》课程实践教学趣味性项目的实施
《食品微生物学》课程实习教学内容包括：细菌的基本结构及特殊结构的观察（主要培养学生的无菌操作技术、染色技术及显微镜尤其是油镜的使用技术）；微生物计数及测微技术；霉菌的形态观察等，这些都属于基本实验技能的培养，为接下来的综合性项目奠定基础。综合性实验包括：培养基的制备与灭菌；微生物的分离、纯化、鉴定及菌种保藏；食品中的微生物检测技术等[5]。在此阶段，将独立的实验项目组合成一个大的综合性实验来组织教学，学生自由组成4～5人的小组，选做自己感兴趣的实验题目，如有学生从事果蔬表面拮抗酵母菌的筛选的项目，他们可以在完成所安排的穆萨莱思发酵过程中酵母菌的分离的基础上另外准备筛选果蔬表面拮抗酵母菌的培养基及各种用具，与其他同学一起进行灭菌，并将从穆萨莱思发酵过程中分离的酵母菌中筛选拮抗酵母菌。还有学生从穆萨莱思中筛选到产酒精能力和产色素的酵母菌菌株。在后续的微生物生理生化反应实验中，可以将这些分离的筛选到的菌株与标准模式菌株一起进行生理生化鉴定，为鉴定该菌株提供有效的数据支撑。这样，我们就将一些有应用价值的小课题融合到了食品微生物学实习的教学过程中。
在实施过程中，尽管在项目的选择和实验的设计方面考虑到了学时有限的问题，但是，仍然需要指导教师和学生抽出大量的课下时间来完成，为此，指导教师付出了大量的劳动。课程实习结束后，以组为单位进行了总结汇报，因为，所涉及的项目与当前学生们的生活密切相关，学生都积极参与讨论和发言，这与之前的普通课程实习结束后的讨论形成了鲜明的对照。从总体上讲，趣味性课题的引入激发了学生学习这些食品微生物技能的兴趣。
4 《食品微生物学》课程实践教学趣味性项目实施后的评价体系
将学生提出的应用性科研小项目融入到食品微生物课程实习教学过程中的目的依旧是为了激发学生科学研究和探索的积极性及创新性，在已有的评价体系的基础上[6]，在评定学生的实习成绩时引入以下评定内容，没有提出科研项目的学生的成绩按照已制定的评价体系进行评定，对提出科研课题的学生应在此基础上再进行评价加分，主要根据学生提出的创新性的科研项目的积极性和题目的创新性，项目的可行性，结论的可靠性等进行评定。由于综合性实验是以小组为单位进行的，在组内的区分主要是根据讨论的深入性及全面性进行区分，因为，实验结果在同一小组内可能相同，但是，对结果的分析就能区分出不同学生对同一问题的不同看法。
5 结语
《食品微生物学》课程实践教学表明，在基础实验教学过程中引入和日常生活相关的趣味性的小科研项目，能充分发挥学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣及创新能力。
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微生物的培养技术范文5
关键词：重金属污染；土壤微生物；微生物多样性；研究方法
中图分类号 X172 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）13-0036-03
Study on Soil Microbial Diversity in Heavy Metal Contaminated Soil
Li Yan1 et al.
（1Anhui Huajing Resources and Environment Technology Co.，Ltd.，Hefei 230094，China）
Abstract：In this paper，the research methods of microbial diversity of heavy metal contaminated soils in recent years are summarized，and their advantages and disadvantages and their application are analyzed. The research methods of microbes are also discussed.
Key words：Heavy metal pollution；Soil microbes；Microbial diversity；Research methods
近年来，由于农药、化肥的大量使用，以及冶金、采矿业的迅猛发展，土壤重金属污染日趋严重[1]。重金属污染不仅会严重影响农产品以及农作物的品质，而且会通过食物链进入人体，危害人体健康。土壤是微生物栖息的最重要环境之一，提供了微生物生长所必要的营养物质。土壤微生物种类十分丰富，主要分为细菌、真菌、古菌以及放线菌等。土壤微生物是土壤有机质以及土壤养分C、N、P、S等循环转化的动力，参与土壤中有机质的分解、腐殖质的形成、土壤养分的转化循环等[2]。土壤微生物在土壤生态系统中扮演者十分重要的角色[3]，对环境的变化反应灵敏[4]，其群落多样性和相对组成，是评价环境质量的重要参数[5]。一旦土壤生态系统受到污染，土壤微生物就会发生相应的变化[6]。有研究报告指出，土壤重金属污染能明显影响土壤微生物的活性及结构[7]，李晶等[8]研究也表明，土壤微生物对重金属胁迫特别敏感，可通过微生物群落结构的变化来反映土壤质量和健康状况[9]。因此，研究土壤微生物具有十分重要的意义。本文对研究微生物传统以及各种新型研究方法进行了分类介绍，并对各种方法的优缺点以及适用场合进行说明。
1 土壤微生物研究方法
1.1 传统的分离纯培养和稀释平板计数 在固体琼脂培养基上接种培养微生物，可利用微生物的表面特征差异，在固体培养基上对微生物进行分离纯化，也可利用该方法对微生物在平板上进行简单的计数[10]。同时可以通过配制不同成分的培养基对微生物进行筛选驯化，从而得到我们需要的菌种。此种方法的优点是成本低，便于对微生物的状况做出初步的判断。缺点是由于自然界中存在大量的不可培养的微生物，且存在很多对温度要求苛刻并微生物，如嗜低温菌和嗜高温菌，传统的固体培养基的培养温度并不能满足这些微生物的生存所需温度。
1.2 Biolog微平板法 Biolog微平板原理是基于测定微生物对单一碳源利用程度的差异来表征微生物的生理特性[11]。Biolog微平板由对照孔和95种不同单一碳源孔组成并在其中添加染料，当接种纯培养的菌液时，其中一些孔的营养物质被利用，使各孔呈现出不同的颜色，从而形成微生物特有的代谢指纹，可通过与标准菌种的数据库做对比，从而可鉴定出被测菌种。与传统培养方法相比，此方法可以估算微生物群落代谢多样性和功能多样性。同时可根据各孔的颜色差异来反映出微生物群落的均匀度，从而可以反映出群落的稳定性[12]。该方法的缺点是当环境差异不大时，这些指数并不能较敏感地区分菌群之间的差异[13]。同时由于不同的生长和竞争的结果，菌种之间会相互影响导致种群发生变化，影响测定结果[14]。
1.3 磷酸脂肪酸分析法（PLFA） 磷酸脂肪酸存在于活细胞的细胞膜中，具有属的特异性，不同属的微生物通过不同生化途径而形成不同的磷酸脂肪酸（PLFAs）[15]。因此，土壤中的PLFAs组成和含量变化在一定程度上可反映土壤中微生物量和群落的动态变化。通过对微生物的磷酸脂肪酸进行提取，并依据其中的特征脂肪酸指示的微生物种类[16]，可对土壤中微生物群落特征进行表征。此种方法具有对试验条件要求低、无需对微生物进行培养、测试功能多和稳定性好等优点[17]。但PLFA法也具有一定的局限性。该方法只能鉴定到属，PLFA图谱并不能给出一个实际的微生物种类组成，仅能反映微生物群落的概图[18]；另外，该方法容易受微生物生理状态影响[19-20]；古菌不能使用PLFA图谱进行分析，因为它的极性脂质是以醚而不是以酯键的形式出现[21]。同时由于目前尚未建立土样中所有微生物的特征脂肪酸，并且在很多情况下，还无法确定土样中某些脂肪酸与特定微生物或微生物群落的对应关系[22]。
1.4 变性梯度凝胶电泳技术（PCR-DGGE） 该技术是以复杂的环境样品如土壤为研究对象，直接提取微生物DNA，利用通用引物进一步对提取的DNA进行PCR扩增。将扩增产物开展DGGE凝胶电泳分析[23]。DGGE不是将分子量不同的DNA分开，而是通过聚丙烯酰胺凝胶中变性剂浓度梯度的不同，将序列不同的DNA分开[24]。该方法的原理是根据DNA的解链特性，不同碱基组成的DNA双螺旋发生变性所需要的变性剂浓度不同。在普通的聚丙烯酰胺凝胶基础上加入变性剂，根据其迁移行为决定于其分子大小和电荷的原理能够将长度相同但序列不同的DN段区分开[25]。该方法具有可靠性高、重现性强、方便快捷、分辨率高等优点[26]，但同时也存在一定的局限性。DGGE还不能全面分析土壤中全部微生物，该方法只能检测出土壤中相对丰度大于1%的微生物[27]；同时DGGE对实验要求较高，凝胶浓度、温度、电压等电泳条件选择不当时，就会发生共迁现象[26]，即同一条带不止包含一种微生物，微生物的种类被低估。
1.5 高通量测序技术 高通量测序技术也称“下一代”测序技术，1次并行能对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定。以Illumina公司的Solexa，ABI公司的SOLiD，和Roche公司的454技术为代表[28-29]。该技术对于研究土壤微生物具有极大的意义。该技术极大地降低了微生物测序成本，实验了大规模土壤微生物直接测序[30]；同时该方法极大地提高了测序通量，丰富了研究的信息量，便于研究者更加深入地了解所研究课题。但同时该方法也存在一定的局限性，主要局限性如下：海量数据分析难的问题，该测序方法所测数据之深，所获信息之大，都极大地加大了实验研究者分析数据的难度；数据去伪存真难的问题，在土壤微生物高通量测序中，存在物种丰富度被高估的情况[30]，对高通量测序结果去伪存真，探索新的统计学方法成为研究者面临的一大难题[31]。
1.6 基因芯片技术（GeoChip） 基因芯片（GeoChip）是研究土壤微生物非常有效的技术手段，作为新一代的核酸杂交技术，可用于检测环境微生物参与物质循环、污染物降解等过程中参与的功能基因[32]。该方法是在芯片上含有编码各种与生态学和生物功能过程或生物降解作用有关酶的基因[33]。由此可见，功能基因芯片为土壤微生物研究提供了全新有力的技术分析工具，有利于更加有效地利用微生物对污染土壤进行修复[34]。基因芯片技术具有高密度、高灵敏度、自动化和低背景水平等显著优点[35]。但是任何技术都存在一定的局限性，基因芯片技术也不例外。该技术虽能检测出微生物在生物学过程中所发挥作用的功能基因，但是却不能直接表征微生物的群落多样性组成和丰富度。应结合DNA与mRNA测序，可以更加真实全面地反映土壤微生物群落结构信息及其生理活动[34]。同时该方法在取样、标记、杂交条件、图像处理、数据归一化以及所得数据的质量评估等都会带来很多误差[36]。
2 不同方法在重金属污染土壤中的应用
刘云国等[37]在湖南临乡桃林矿区土壤中采用稀释涂布法在马丁固体培养基上筛选出一株高抗铜、锌菌株；张秀等[38]利用Biolog微平板法来分析生物质炭对镉污染土壤微生物多样性的影响；孙婷婷等[39]利用磷酸脂肪酸分析法来分析羟基磷灰石-植物联合修复对Cu/Cd污染植物根际土壤微生物群落的影响；郑涵等[40]利用PCR-DGGE分析方法对锌胁迫对土壤中微生物群落变化的影响进行了评价分析；江玉梅等[41]利用Illumina平台高通量测序技术分析重金属污染对鄱阳湖底泥微生物群落结构的影响；路桃香对植物非根际土壤微生物进行454高通量测序。
目前对于微生物研究方法有很多种，有最先进的技术，也有传统的实验方法，每种方法都各有优缺点，因此，在研究土壤微生物时，应结合土壤特征以及研究目的合理选择研究方法。如条件允许的情况下，可以结合多种技术方法同时使用，可以更好地研究土壤微生物的群落特征。
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微生物的培养技术范文6
高职卫生检验与检疫技术专业是实践性很强的专业，培养的是面向基层卫生防疫部门、食品企业等单位具有较强动手能力的应用型人才。卫生微生物检验技术是卫生检验与检疫技专业的主要专业课程之一，也是一门实践性与技能性很强的课程，实践操作水平影响学生工作能力的培养。目前我校卫生微生物检验技术课程总课时90学时，其中理论40学时，实验50学时，实验与理论之比达1.25∶1（如加上学生工学交替、顶岗实习时数，实验课比重更是惊人）。如何改革实验教学方法，培养学生实践能力、动手能力和创新能力，是目前教学改革中的重要课题之一。如何通过实验教学使学生的动手能力得到进一步加强，进一步培养学生独立操作能力、观察能力、解决问题能力，我们对卫生微生物检验技术实验教学方法进行了探讨。
一、正确构建教学内容
我校采用“校企合作”的方法，经过充分调研，根据疾病预防与控制中心微生物科等的岗位能力需求和相应工作任务的要求以及全国微生物检验技术资格考试要求来设计所必须的教学内容。卫生微生物检验技术实验主要由基本技能、常见微生物检验技术、环境卫生微生物检验技术、食品卫生微生物检验技术等组成。其中基本技能部分主要包括细菌染色技术、培养基配制、细菌分离培养技术、细菌生化反应、消毒灭菌技术等，为学生进行各种标本的微生物检验打好基础。常见微生物检验技术包括常见球菌、肠道杆菌、弧菌、非发酵菌等检验，让学生对常见微生物的鉴定程序、方法等有所了解。环境卫生微生物检验技术、食品卫生微生物检验技术包括各种环境标本、化妆品标本、食品标本等的微生物检验，采用最新的国家标准方法，使学生掌握真实标本的卫生微生物检验程序、鉴定和报告。
二、改革实验教学方法，适应培养应用型卫生检验与检疫技术人才的需要
传统的实验教学方法多采用教师讲解、演示，学生按部就班操作。实验课结束，学生对本次实验的印象不深，很多学生只是机械操作，对整个实验存在较大的盲目性。因此，从实验准备开始就让学生全程参与。包括培养基、试剂的配制，标本的制备，各种仪器、器材的准备等都由教师指导，学生完成准备。在准备过程中，学生对本次实验的目的、要求、步骤、方法等已有了解。实验过程中让学生对实验的每一步想想为什么，培养学生独立分析问题、解决问题的能力。
三、强化生物安全教育
生物安全是完成实验的基本保障，教师在实验中要反复强调生物安全的重要性。从“非典”突发事件中暴露的实验室生物污染问题使学生意识到实验中生物安全的重要性。因为卫生微生物检验标本的特殊性(待测菌为可以致病的病原微生物)，如果实验室本身管理不善或学生在实验中操作不规范，随时都可能造成病原微生物的感染和扩散。因此，第一堂实验课就向学生讲授生物安全相关知识，包括合理正确使用生物安全柜、超净工作台和高压灭菌器等。强调实验室规则，如进入实验室一律穿好白大褂，严禁在实验室吃东西，不得在实验室喧哗，若在实验过程中出现意外一定要报告实验老师，不能私自处理。必须严格按操作规程进行实验，实验结束后双手消毒、清洗干净后方能离开等。任何实验材料不得私自带出实验室，使学生在校就养成严格注意生物安全的习惯。
四、开放实验室，加强基本技能的培养
基本技能是学生进行专业实践操作的基础，尤其是卫生微生物检验的基本技能如细菌染色技术、细菌分离培养技术等因为没有基础课程支撑，学生都是从零开始。由于受课时所限，学生在课堂上无法完全掌握微生物检验的各种基本技能。因此需要加大实验室开放力度，让学生课余反复进行培养基配制、细菌分离、染色等训练，提高学生操作能力。
五、适应地方特色，选择检验标本
兴趣是学习的有效促进剂。实验标本的制备是学生实验成功的基础，也是培养学生实验兴趣的有效载体。标本的选择中，也要注重地方特色。如宁波为沿海地区，海产品丰富，副溶血性弧菌引起的食物中毒较常见，可以选择蟹糊等本地常见海产品进行检测。学生拿到富有地方特色的标本，就有兴趣考虑这些标本中可以检测出何种微生物？如何进行检测……
为了使学生对各种标本的检验有阳性结果，阳性标本制备成功与否是关键。阳性标本制备方法基本有两种：如果是液体标本，则可直接在标本中添加适量待测菌，混匀即成。如果是固体标本，标本内不宜加待测菌，可以事先在增菌培养基中加入适量待测菌。两种方法最后都能使学生分离到目的菌，使学生掌握从标本的处理、增菌培养、分离培养直至菌种鉴定、结果报告整个过程。
六、注重与行业合作，共同培养学生
加强高职教育校企合作是培养高技能应用型人才的必由之路。在卫生微生物检验技术教学中，学校和行业共同组建教学团队，双方共同完成教学任务；教学过程中，采用去疾病预防与控制中心微生物科见习与学校教学交替等形式，充分利用学习资源，给学生提供丰富的实践机会；实训课程采用循序渐进的教学模式，通过校内实验、实训，校外见习至顶岗实习，分阶段对学生进行技能训练，使学生在现场真实工作情景中，达到理论与实践的融合。
七、重视实验考核
考试是评价学生对各门课程掌握程度好坏的标准，也是制约学生重视实验教学的重要手段。通过实验考核可以使学生重视实验课，对实验课的学习由被动变为主动。首先，我校教务处明文规定，学生实践考核不合格，不得参加该门课程的理论考试，从而使学生在思想上重视实验课。其次，改革实验考核方法，注重实验过程的考核。学生的实验考核分数包括平时实验分和期末实验考核分。平时实验分由实验课出勤率、实验态度、参加课外开放实验率、操作规范性、实验报告等方面组成。期末实验考核包括实验理论和实验技能两部分，实验技能分基本技能和综合技能。各种技能考核都制订完善的考核标准，由学生抽签考核内容，两位教师打分，尽量做到分数公正，能正确反映学生的操作技能掌握情况。再次，加大课程总成绩中实验考核分数比重。高职教育培养的是应用型人才，操作技能尤为重要，在课程总成绩中实验考核比重可达40%，甚至50%。
通过以上改革措施，使学生认识到实验课的重要性，同时也提高了实验课的地位和学生的学习热情，使学生由被动转为主动，积极参与实验准备。也培养了学生独立分析问题、解决问题的能力，使教学质量有较大提高。同时加强了与行业的联系，与行业共同培养学生，学生的知识水平和操作能力也得到行业的肯定。
参考文献：
