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微生物学的未来范文1
1、电子商务专业:是融计算机科学、市场营销学、管理学、法学和现代物流于一体的新型交叉学科。目的是培养系统掌握电子商务的基础知识和基本技能,熟悉各类电子商务活动的基本业务流程,能熟练运用电子商务技能和现代信息技术从事电子商务活动、电子商务网站及系统建设和安全维护工作、电子商务管理业务的高级应用型技术人才。
2、电子商务专业的专业方向:电子商务专业有六个专业方向分别为网站设计与程序方向、网络营销编辑方向、网络产品规划方向、企业信息化、个人网络创业及银行卡的研发方向。电子商务专业在不同高校里要求的课程也是不一样的,一些院校注重电子商务网络技术计算机技术,还有一些院校会把课程重点放在商务模式上面,这些主要体现在这个专业所在的院系,有的在管理学院,有的会在信息科学与技术学院,有的会在软件学院,在这样各个院校培养出来的学生的专长也会有一定的区别。
3、电子商务专业的就业方向:专业毕业后,可从事银行的后台运作、企事业单位网站的网页设计、网站建设和维护、或网络编辑、网站内容的维护和网络营销、企业商品和服务的营销策划等专业工作,或从事客户关系管理、电子商务项目管理、电子商务活动的策划与运作、电子商务系统开发与维护工作以及在各级学校从事电子商务教学等工作。专科学生,还可以在呼叫中心从事电话营销、电子商务助理等文职的工作。
4、电子商务专业的就业前景:近年来,随着全球电子商务高速增长,我国电子商务也急剧发展,使得电子商务人才严重短缺,由于互联网用户正以每年以百分之百的速度递增,该行业的人才缺口相当惊人,预计我国在未来10年大约需要200万名电子商务专业人才,从社会调查实践来看绝大多数企业已陆续步入电子商务行列,采用传统经济与网络经济结合的方式生产经营。根据这个现象可以知道中小企业步入电子商务行列急需电子商务人才,所以电子商务就业前景是有希望的,国家政策正在大力支持电子商务的发展,商务部已经对电子商务专业人才给予极大重视。
(来源:文章屋网 )
微生物学的未来范文2
关键词:α-L-鼠李糖苷酶;基因克隆;基因表达;晶体结构
中图分类号:Q71;Q786 文献标识码:A 文章编号:1007-7847(2015)01-0068-07
ProgressesonMolecularBiologyandStructuralBiologyofα-L-rhamnosidasefromMicrobialSources
ZHANGXia1,LILi-jun1*,NIHui1.2’3,CA1Hui-nong1.2,3,SUWen-jin1,2,3
(1.CollegeofBioengineering,JimeiUniversity,Xiamen361021,Fujian,China;2.ResearchCenterofFoodMicrobiologyandEnzymeEngineeringTechnology,Xiamen361021,Fujian,China.,3.ResearchCenterofFoodBiotechnologyofXiamenCity,Xiamen361021,Fujian,China)
Abstract:a-L-rhamnosidase(EC3.2.1.40)cleavesterminalα-L-r
hamnosespecificallyfromalargenumberofglycosides.Theenzymeisabiotechnologicallyimportanthydrolyticenzymeduetoitsapplicationsinthefoodandbeverageprocessingindustryandpharmaceuticalindustry.Basedonprimarysequencesimilarities,α-L-rhamnosidasesareclassifiedwithintheCarbohydrate―activeenzymes(CAZy)databaseintofourglycosidehydrolase(GH)families(GH13,GH28,GH78andGH106family),andthreeα-L-rhamnosidasesofGH78haveatypical(α/α)6-barrelstructure.Propertiesandapplicationsofα-L-r
hamnosidasefromdifferentmicrobialsourceshavebeenintroduced.Inaddition,therecentdevelopmentsoncloning,expressionofoiLi.hamnosidasegeneandthecrystalstructureoftheenzymeweresummarized.
Keywords:α-L-rhamnosidase;genecloning;geneexpression;crystalstructure
(LifeScienceResearch,2015,19(1):068?074)
α-L-鼠李糖昔酶(α-L-rhamnosidase(EC3.2.1.40))属于转化糖苷水解酶类,能够专一、高效地水解许多糖苷类物质如柚皮苷(naringin)、芦丁(rutin)、橙皮苷(hesperidin)等末端的α-L-鼠李糖基[1]。α-L-鼠李糖苷酶的来源广泛,在动物组织、植物和微生物中均发现了α-L-鼠李糖秆酶。目前关于动物组织[2]和植物来源的α-L-鼠李糖苷酶的报道相对较少,主要是通过细菌(如芽孢杆菌属、拟杆菌属、乳杆菌属及单胞菌属等)和真菌(如曲霉属、青霉属、木霉属、犁头霉属及裂殖菌属等)发酵来获取α-L-鼠李糖苷酶。
不同微生物来源的α-L-鼠李糖苷酶酶学性质存在差异。细菌来源的α-L-鼠李糖苷酶最适pH呈中性或碱性,而真菌分泌的α-L-鼠李糖苷酶的最适pH一般在酸性范围内,主要在4.0~7.0[3-5]之间。微生物中的α-L-鼠李糖秆酶的最适反应温度一般是45?60℃[4、6]。近年来也有发现耐热、嗜低温及耐碱性的α-L-鼠李糖苷酶,如白曲霉MBRC4308[6]分泌的α-L-鼠李糖苷酶,在60℃保温1h后酶活仍有初始酶活的80%;ThermophilicbacteriumPRI-1686[7]产生的α-L-鼠李糖苷酶最适温度为70℃,在60℃处理24h后酶活为处理前的20%;而亚南极环境中的单胞菌属细菌[8]中的α-L-鼠李糖苷酶在-1-8℃具有活性。Rojas[9]等从白黄笋顶孢霉菌(Acrostalagmus luteo albus)分离到一种新型碱性α-L-鼠李糖苷酶,以对硝基苯酚-α-I-鼠李糖苷(pNPR)为底物测得酶反应的最适pH值为8.0,它可以在碱性条件下水解橙皮苷、柚皮苷以及槲皮苷等糖苷物质,扩大了α-L-鼠李糖苷酶的应用范围。
α-L-鼠李糖苷酶是柚苷酶及橙皮背酶的主要活性成分,是去除柑梧类果汁苦味的有效物质[1]。果汁中的苦味物质柚皮苷被柚苻酶水解的过程共有两步反应,首先在α-L-鼠李糖苷酶的作用下水解柚皮背生成普鲁宁,接着在β-D-葡萄糖苷酶的作用下,生成柚皮素。在果汁酶法脱苦过程中,α-L-鼠李糖苷酶参与的第一步反应是脱苦的关键,Chien[10]等用HPLC法证明仅有柚苷酶的另一组份β-D-葡萄糖背酶存在时,苦味物质抽皮苷是不能被水解的。有研究报道,对葫溪蜜柚果汁进行脱苦时,在α-L-鼠李糖苷酶加量为10U/mL的条件下40℃处理60min,苦味就能降低到阈值以下[11]。除了在饮料行业中用来去除柑橘类果汁的苦味[3、12],在其他行业也具有很多潜在的应用价值,如通过水解柚皮苷生产L-鼠李糖[1]和普鲁宁降低黄酮类化合物的生产成本;增加酿造酒的香味[14、15],改善葡萄汁和饮料的香气成分;切除一些糖苷类药物原料末端的L-鼠李糖等[16]。由于α-L-鼠李糖苷酶的重要应用价值,越来越多的国内外学者致力于该酶的研究开发。本文分别对微生物来源的α-L-鼠李糖苷酶基因的克隆、表达以及该酶的晶体结构研究进展进行了阐述。
1α-L-鼠李糖苷酶的分子生物学研究
微生物分泌的α-L-鼠李糖苷酶是一种诱导酶,需要诱导物柚皮苷、橙皮苷、鼠李糖等存在时才能合成α-L-鼠李糖苷酶,而且微生物中α-L-鼠李糖苷酶的诱导受到碳源代谢调节,给微生物发酵产α-L-鼠李糖苷酶造成阻碍。同时随着α-L-鼠李糖苷酶的应用越来越广泛,传统发酵的生产方式不能满足日益增长的需求,也很难达到很高的纯度。因此,选择现代生物技术来研究α-L-鼠李糖苷酶是一种必然趋势
1.1α-L-鼠李糖苷酶基因的克隆
早期对a-L-鼠李糖苷酶的研究主要是该酶的分离纯化及酶学性质,2000年后对α-L-鼠李糖苷酶基因克隆的研究日渐增多,表1列举了2000年以来微生物中GH78家族和近两年其他家族已克隆的α-L-鼠李糖苷酶基因目前,从微生物中克隆α-L-鼠李糖苷酶基因主要采用PCR和构建文库的方法。据PuriM等报道,采用构建文库的方法克隆α-L-鼠李糖苷酶基因可以通过以下两种方法筛选阳性克隆;一种是利用pNPR作为底物筛选含有α-L-鼠李糖苷酶活性的阳性克隆;另外一种是采用多克隆抗体筛选产鼠李糖苷酶的阳性克隆。
细菌来源的α-L-鼠李糖苷酶基因的克隆研究比真菌稍早,在2000年[18]就有学者报道对Clostridium.stercorarium菌株中鼠李糖苷酶基因ramA的克隆。有些细菌中存在多个编码α-L-鼠李糖苷酶的基因,且它们的序列存在差异,在Bacillussp.GLl[31]中克隆到rhaA和rlmB两个编码α-L-鼠李糖苷酶的基因,它们分别编码两个不同的α-L-鼠李糖苷酶。来自植物乳酸杆菌(Latto-bacillusplantarum)[23]的rhaB1和rhaB2都是编码α-L-鼠李糖苷酶的基因,它们的序列相似性仅为26%。不同细菌中编码α-L-鼠李糖苷酶的基因序列各异,Bacillussp.GLl[31]中rhaA和rhaB与Clostridiumstercorarium中ramA序列相似性分别为41%和23%。植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)[23]中的α-L-鼠李糖酶KhaB1和RhaB2与Bacillussp.GLl[31]中该蛋质(登录号:BAB62315)的氨基酸序列相似性均为23%,与ThermomicrobiaPRI-1686[7]中的RhaB(登录号:AAR96047)相似性分别为22%和23%。而少动鞘氛醇单胞菌FP2001(Sphingornonaspaucimobilis)[21]中克隆的α-L-鼠李糖苷酶基因rhaM,共有3354个核苷酸,同源性比对发现它与其他属于糖基水解酶(GH)家族78的α-L-鼠李糖苷酶基因没有显著的同源性。
国外关于真菌中α-L-鼠李糖苷酶基因的克隆研究主要集中在来源于曲霉属的α-L-鼠李糖苷酶目前,曲霉属中的棘孢曲霉[19]、白曲霉[6]和构巢曲霉[29]等已有克隆α-L-鼠李糖苷酶基因的研究报道。对目前已知的α-L-鼠李糖苷酶基因序列的分析发现,不同来源的α-L-鼠李糖苷酶基因序列差异较大。从棘孢曲霉[19]中克隆的两种编码α-L-鼠李糖苷酶的基因rhaA和rlmB的核苷酸序列几乎没有相似性,二者氨基酸序列相似性为60%,而它们与Clostridiumstercorarium中该酶的氨基酸序列[18]的一致性仅有11%。白曲霉中[6]α-L-鼠李糖苷酶的氨基酸序列与棘孢曲霉[19]中rhaA和rhaB的氨基酸序列相似性分别为75%和67%,与细菌[7、18、20、21]来源的α-L-鼠李糖苷酶的氨基酸序列一致性低于30%。有些真菌中存在着多个编码α-L-鼠李糖苷酶的基因,如在棘孢曲霉[19]中分离到两种α-L-鼠李糖苷酶,并克隆了它们对应的基因:有研究者对构巢曲霉[29]的基因组信息进行分析发现,至少存在8个可能具有α-L-鼠李糖苷酶功能的基因,而目前已克隆到rhaA和rhaE两种:我国学者对α-L-鼠李糖苷酶基因克隆的研究相对较晚,主要是对犁头霉属[32-34]的α-L-鼠李糖苷酶基因的克隆,已成功克隆出芦丁-α-鼠李糖苷酶基因cDN段[32]和人参皂甙-α-鼠李糖苷酶基因[33、34]。近年有研究者从黑曲霉DLFCC-90菌株[26]中克隆到α-L-鼠李糖苷酶基因,该序列和α-淀粉酶的序列有较高的同源性,被归类到糖苷水解家族GH13。此外,笔者巳经从黑曲霉JMU-TS528(集美大学生物工程学院发酵工程研究室保藏的菌株)中克隆到α-L-鼠李糖苷酶基因,共编码655个氨基酸,序列已上传至NCBI数据库(登录号:KC750908.1),经同源性比对发现,它与白曲霉[6](AB374267.1)中的α-L-鼠李糖苷酶基因的相似性高于90%。
虽然对微生物来源的α-L-鼠李糖苷酶基因克隆的报道越来越多,但对该基因在转录水平上的调控研究并不多。目前,仅指出α-L-鼠李糖苷酶基因的表达量受诱导碳源的影响,葡萄糖在转录水平抑制该基因的表达。因此,笔者认为今后的研究可在克隆α-L-鼠李糖苷酶基因的基础上进一步鉴定与该基因跨膜转移或翻译直接相关的基因和蛋白,阐明葡萄糖抑制基因与α-L-鼠李糖苷酶基因相互作用的关系,从而明确碳源代谢调控α-L-鼠李糖苷酶基因的机制。
1.2α-L-鼠李糖苷酶基因的表达
通过α-L-鼠李糖苛酶水解柚皮苷生产普鲁宁可以降低普鲁宁的生产成本,但目前报道的α-L-鼠李糖苷酶大多数是以柚苷酶的形式存在,而在柚苷酶水解柚皮苷的过程中,普鲁宁作为一种中间产物,会进一步被分解成柚皮素,不能大量积累普鲁宁。所以表达出只具α-L-鼠李糖苷酶活性的蛋白质具有重要的应用价值。近几年有人对α-L-鼠李糖苷酶基因的表达进行了研究,表2列出了具有代表性的微生物中α-L-鼠李糖苷酶基因表达出的具有活性的蛋白。
在研究α-L-鼠李糖苷酶基因表达时,大肠杆菌是研究者常用的表达宿主。虽然采用原核表达系统来表达真核微生物中的基因容易出现没有活性的产物,目前已有不少研究者将微生物来源的α-L-鼠李糖苷酶基因,通过大肠杆菌表达出有活性的蛋白。如Jules[22]等将植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantaram.)和嗜酸乳酸杆菌(Lactobacillus acidophilus)中克隆得到的鼠李糖苷酶基因ram1Lp、ram2Lp和ramALa,在E.coli中表达出活性蛋白Ram1Lp、Ram2Lphe RamALa,其中RamALa酶活最大,达到8.5mU/μg。不同的α-L-鼠李糖苷酶基因表达后产物的水解底物不同,乳酸片球菌[24]中编码α-L-鼠李糖苷酶的基因ram和ram2,采用E.coli表达系统成功表达出活性蛋白Ram和Ram2,但Ram只能有效地水解合成底物pNPR,而Ram2能特异性水解橙皮苷和芦丁糖,两种酶均不能水解柚皮苷,以pNPR为底物测得Ram和Ram2的酶活分别为8.7U/mg和0.036U/mg。植物乳酸杆菌NCC2451231中rhaB1和rhaB2基因表达的RhaBl和RhaB2能特异性地水解α-1,6糖苷键,但不能水解柚皮苷中的a-1,2糖苷键,RhaB1和RhaB2的最适底物是橙皮苷和芦丁。有研究者发现有些细菌中编码α-L-鼠李糖苷酶的基因表达后的产物是二聚体,例如Clostridium stercorarium[18]中编码α-L-鼠李糖苷酶的基因ramA成功在(PWS1261)细胞中表达出的蛋白Ram78A包含两个相同的亚基,Lactobacillusplantatum[23]中rhaB1和rhaB2基因采用E.coli表达出的α-L-鼠李糖苷酶以二聚体形式存在。
由于原核表达系统本身存在的一些缺陷,有时表达出的α-L-鼠李糖秆酶不具有活性[36],所以有研究者采用真核表达系统来表达α-L-鼠李糖苷酶基因。目前对α-L-鼠李糖苷酶基因的真核表达的报道并不多,我国研究者已在酵母中成功表达了芦丁鼠李糖苷酶基因[36]、人参皂苷-α-鼠李糖苷酶基因[33]以及黑曲霉中编码α-L-鼠李糖苷酶的基因[26]。其中黑曲霉中的α-L-鼠李糖苷酶基因序列与α-淀粉酶基因序列相似性较高,通过酵母表达后的产物具有水解芦丁、柚皮苷及橙皮苷的功能。米用酵母细胞表面展示技术将Alternaria sp.L1[28]中rhal1编码的α-L-鼠李糖苷酶固定在酿酒酵母细胞表面,该细胞能特异性地水解葡萄柚果汁中的柚皮苷达到果汁脱苦的作用。RhaL1固定在酿酒酵母细胞表面后,该酶在70℃环境中活性很高,在60℃处理2h后酶活达到处理前的95%,扩大了该酶在工业生产中的应用范围。目前对黑曲霉来源的α-L-鼠李糖苷酶基因的异源表达研究较少,笔者正在研究从黑曲霉jMU-TS528菌株中克隆到的α-L-鼠李糖苷酶基因的真核表达。国外的研究者报道了土曲霉[25]、构巢曲霉[29]和棘孢曲霉[35]中编码α-L-鼠李糖苷酶的基因在酵母中的成功表达。鼠李糖能够诱导构巢曲霉[29]中rhaE的表达,葡萄糖对该基因的表达产生抑制作用,rhaE在酿酒酵母中表达的产物,能够水解底物pNPR,酶活达到1.4U/mL。通过系统发育树分析发现,在真菌来源的α-L-鼠李糖苷酶基因中,rhaE是首个与细菌中α-L-鼠李糖苷酶基因亲缘关系比其他真菌中的α-L-鼠李糖苷酶基因更近的基因。土曲霉中α-L-鼠李糖苷酶基因采用酵母表达系统得到的产物和天然发酵的α-L-鼠李糖苷酶一样,都可以水解芦丁,重组酶酶活力高达9U/mL,比天然酶高出3倍,而且大大缩短了天然发酵获取α-L-鼠李糖苷酶的时间,同时酶的产量比天然发酵的α-L-鼠李糖苷酶提高了4倍。尽管近年来,利用基因工程技术来构建产α-L-鼠李糖苷酶的工程菌的研究逐渐增多,并取得了一定的进展,但酶活水平始终未能达到工业化应用的要求;目前国际上对α-L-鼠李糖苷酶分泌机制的研究也不多,因此如何进一步提高该酶的胞外分泌水平,是该酶能否得到推广应用的关键:
2α-L-鼠李糖苷酶的结构生物学
蛋内质需要形成一定的空间结构才能有活性,近年来,虽然对α-L-鼠李糖苷酶基因克隆和表达的报道很多,佴对它的结构方面的研究报道还比较少:2000年Zverlov成功克隆Clostridiumstercorarium[18]中编码α-L-鼠李糖苷酶基因ramA后,首次通过圆二色谱法测得该酶二级结构包含27%的α-螺旋和50%的β-折叠结构。
CAZy(http:///)数据库依据氨基酸序列相似性对糖苷水解酶类进行了分类,微生物来源的α-L-鼠李糖苷酶包含在GH13、GH28、GH78和GH106糖苷水解酶家族中。目前,由PDB数据库可以搜到3个鼠李糖苷酶的晶体结构,分别是来自Bacteroides thetaiutaomicronVPI-5482菌中的α-L-鼠李糖苷酶(PDBcode:3CIH)、Bacillus sp.GLI(PDBcode:20KX)和Streptoinycesavermitilis(PDBcode:3W5M、3W5N)菌株中α-L-鼠李糖苷酶。Cui[31]等于2007年解析了α-L-鼠李糖苷酶(RhaB)的晶体结构,该酶由N、D1、D2、C和A5个结构域组成;结构域A包含其(α/α)6的桶状结构,Asp567、Glu572、Asp579和Glu841在该酶的催化作用和底物结合方面起到了关键作用,它们与鼠李糖相互作用,将其突变后,α-L-鼠李糖苷酶(RhaB)酶活大幅度降低;并认为RhaB的空间结构与Lactobacillusbrevis菌株的麦芽糖磷酸化酶MalP和Vibrioproteolyti-cus菌株的壳二糖磷酸化酶ChBP的结构相似。来自Streptmnyces avermitilis[37]菌株的α-L-鼠李糖苷酶(SaRha78A)的晶体结构有两种,一种是原蛋白形式,另外一种是包含L-鼠李糖的晶体结构,这两种形式的结构变化很小,RMSD值仅为0.21A,它们均由1个α和5个β结构域组成,分别是N、D、E、F、A和C;结构域A包含(α/α)6的桶状结构,与Cui[31]等报道的RhaB的催化域相似;SaRha78CM由13个α-螺旋组成,结构域N包含10个β-折叠,结构域D的11个β-折叠和E的13个β-折叠展现出一个β-卷心折叠,结构域F由16个β-折叠组成两个平行的β-折叠片;L-鼠李糖分别结合在结构域A和D中,结构域A中的L-鼠李糖结合在该酶的活性口袋的芳香基氨基酸TrP747和TrP640之间,与周围的氨基酸形成12个氢键,结合后的船型构象被认为是GH78家族α-L-鼠李糖苷酶水解聚糖的过渡态构象;结构域D中的L-鼠李糖结合在β-折叠间,L-鼠李糖的O2、O3和O4原子分别和α-L-鼠李糖苷酶的Trp203、Asnl80和AsP179形成氢键,L-鼠李糖的O3、O4位置与一个正二价钙离子形成配位共价键,同时钙离子与该酶通过Aspl79、ASnl80、Asn228和Pro233氨基酸产生相互作用:Glu636和Glu895是在该α-L-鼠李糖苷酶的催化作用中的关键氨基酸,Glu636在催化过程中提供质子,将其突变后,该酶酶活下降了40倍。通过对α-L-鼠李糖苷酶的晶体结构的分析发现,该酶有4个结构域高度保守(RhaB:A、C、D2、D1;SaRha78A:A、C、E、F),GH78家族α-L-鼠李糖苷酶的催化域是一个(α/α)6的桶状结构,鼠李糖结合在该桶状结构的深沟里[31]。此外,在streptomyces awermitilis[37]菌株的α-L-鼠李糖苷酶中还发现了一个新的非催化碳水化合物结合域(non-catalyticcarbohydratebindingmodule,SaCBM67),SaCBM67位于结构域D,通过钙依赖的方式与L-鼠李糖结合,在用EDTA螯合钙之后,SaCBM67失去与L-鼠李糖结合的功能。通过对179和180位置的氨基酸的突变实验发现,突变后该酶水解阿拉伯树胶的活性大大降低,而对水解芳香基鼠李糖苷的活性影响不大,研究者认为SaCBM67对该菌株中的α-L-鼠李糖苷酶酶活有着一定的影响。
3展望
微生物来源的α-L-鼠李糖苷酶具有很多潜在的应用价值,近年来,对该酶的研究越来越受到学者的关注,从不同水平对α-L-鼠李糖苷酶进行了研究。首先,在α-L-鼠李糖苷酶产酶菌株的筛选、发酵条件的优化以及酶的分离纯化和性质研究日趋成熟,为产业生产α-L-鼠李糖苷酶酶制剂及α-L-鼠李糖苷酶在食品医药加工工业中的应用提供了一定的参考价值;其次,在分子生物学方面,对不同来源的α-L-鼠李糖苷酶基因进行了克隆,并通过生物信息学分析、基因的表达以及晶体结构的研究,使得对α-L-鼠李糖苷酶的了解进一步深入。这些研究为构建工程菌生产α-L-鼠李糖苷酶,提高α-L-鼠李糖苷酶的酶产量,降低目前生产α-L-鼠李糖苷酶的成本提供了理论指导。但目前对不同来源的α-L-鼠李糖苷酶的合成途径、诱导机制和催化机制研究较少,因此,可进一步通过利用分子生物学、结构生物学和计算生物化学等技术,对α-L-鼠李糖苷酶进行更深层次的研究。从分子水平上来研究α-L-鼠李糖苷酶的催化机理,结合定点突变等技术来提高α-L-鼠李糖苷酶的催化活性。同时,通过计算模拟等手段研究α-L-鼠李糖苷酶的底物结合特异性,扩大α-L-鼠李糖苷酶在各生产工艺中的应用范围因为自然分离纯化的酶难以满足苛刻的工业生产过程,所以酶的改造成为一种非常有效的替代途径,依照α-L-鼠李糖苷酶的晶体结构信息,加深对其结构和功能的认识,为α-L-鼠李糖苷酶定向进化和改造奠定理论基础:
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微生物学的未来范文3
关键词:教学改革 环境微生物学
一、环境微生物学课程定位
环境微生物学是微生物学的知识和原理在环境工程方面应用的一门新兴的边缘学科,同时又是环境工程专业重要的专业基础课之一。它涉及面广,发展迅速,是一门具有很强实验性和应用性的学科。环境微生物学实验教学在理论联系实际,培养学生的观察能力、自学能力、探究和解决问题的能力,培养高素质的应用型人才方面具有重要作用。现阶段如何加强环境微生物教学,如何提高教学质量及把握改革的方向是摆在我们面前的严峻问题。笔者结合我校实际及教学经历,对该门课程的教学改革进行了初步设想。
二、教学过程存在的主要问题
1. 内容抽象、不易理解。
微生物学不像其它课程那样,其在学生头脑中没有直观的印象,微生物个体比较微小,看不见摸不着,在日常生活中也没有直观的印象。细菌个体微小,肉眼只能看到群体的菌落特征,很难把个体拿出来在实验室课堂上演示,只能借助工具来观察,操作性难度大。由于细菌个体微生物较小,用显微镜要放大很多倍才能看到,所以有时候很难区别一些相似的菌种(如各种霉菌),对于辨认其形态结构也比较困难,不易理解。
2. 课程内容繁琐、知识点多,教学课时不足。
环境微生物学的内容主要微生物学基本原理、微生物生态、环境工程中微生物的作用和微生物学实验等部分组成。当前,我国很多高校为了培养创新型人才,大力压缩基础课课时,增开热门的应用课程。我校环境微生物总学时数56学时,其中理论学时数40学时,实验学时16学时。教学内容过于集中在微生物形态、生长代谢等基础内容,使得人工生态系统等介绍篇幅压缩,微生物在卫生检测及污染治理方面的应用等内容不够学时介绍,只能一带而过。因此要使学生对该门课有深刻理解和掌握,并能熟练地将理论应用于实践,按照现有的课时数,难度是比较大的。
3.学生基础知识薄弱,理论联系实际能力差。
当前,我国的中等教育正由应试教育转向素质教育,但转变过程又必须紧跟高考的指挥棒。这就造成环境工程专业的学生在接触环境微生物学课程之前,微生物学知识非常少,有些学生高中根本就没接触过微生物学。而越来越激烈的就业竞争和压力使得学生对基础课学习的兴趣下降,越专业越实用,则越感兴趣,这样,教与学之间的互动显得尤为重要。
4.实验室条件不足。
实验室条件不足是当前存在的一个主要问题之一。目前我院环境工程专业实验室面积较小,微生物教学器材偏少,灭菌锅和生物显微镜都只有2台,很难满足正常实验需要。
三、课程教学方法的改革和途径
1.开好头,激发学生的兴趣。
在绪论的讲授中,授课教师须讲明本课程在学科领域中的地位,特别是在社会经济发展中的地位与作用,尤其是目前环境微生物学在环境保护污染治理、资源利用、友好材料、清洁生产等领域的应用及研究热点、难点,指出近期科学工作者在环境微生物学研究的贡献,激发学生为科学献身的精神。
2.提高教师的自身素质,丰富教学内容。
教师对教学的态度、业务水平、敬业精神、教学方法和手段都会影响着教学效果。一方面,教师需要不断充实教学内容,联系当前社会热点问题,应用到课堂教学。例如在讲病毒时,补充讲SARS病毒、艾滋病毒及疯牛病毒的结构。另一方面,在学校的各项工作中,教学是基础,科研是主导,任何教师决不能脱离科学研究而单纯地搞教学工作。只有长期参加科研实践的教师,才能使自己讲课的内容更加具有前沿性、独创性和启发性。教师应多参与工程实际,找到理论与实践的结合点,并在教学中用工程中生动的例子讲述概念,例如在讲细胞工程和微生物在环境工程中应用时,教师结合自己的科研和工程实例进行讲解,这样贴近实际,通俗易懂,可大大激发学生的学习兴趣,培养学生解决实际问题的能力。
3.运用多媒体技术,增强教学效果。
多媒体技术是20世纪末发展起来的主要的电化教育手段,是未来微生物学课堂教学的主要方向。与其它生物相比,微生物有着看不见、摸不着的独特之处。如果教学方法不好,常常会造成很多错觉。传统的微生物教学手段可视化差,对微观世界的动态变化显得无能为力,众多的图表、照片无法展示,缺少生动形象的直观教学效果,教学信息量小。而在环境微生物教学中,借助多媒体进行教学,可以向学生们展示许多精美的微生物图片和微生物工程应用。例如,在讲噬菌体侵染细菌时,采用多媒体技术,用动画描述噬菌体吸附、入侵、复制、释放过程;在讲污泥膨胀时,运用多媒体技术,比较膨胀污泥与正常污泥的形态结构,增加认识;也可以通过网络收集的信息,向学生们介绍微生物某方面应用的最新进展,激发学生们对环境微生物的兴趣。
4.开展启发式教学,培养学生创新能力。
环境微生物学作为一门新兴的边缘学科,它的发展应随着生物学、微生物学及环境科学的发展而不断呈现出新的内容。以往那种以教师为中心,学生上课记笔记、考前背笔记的教学模式及学习方式已不能适应对该学科的学习要求。教师在授课时,应注重提高信息的密度和质量,尽量使之图象化、表格化,这样可将原来多而杂的信息整理为少而精的信息,使之相互联系紧密、主线突出、层次清晰,成为学生易懂、易记的新信息。在教学方法上,要改变单一的注入式教学方法,采取讲解式、提问式、启发式、自学式等多种多样的教学方法。对于基础性知识,以讲解式为主,并在讲课时启发学生思维;课前准备一些问题,讲课过程中随时向先生提问,在提高学生听课精神的同时,激发学生思维,活跃课题气氛;在讲课过程中,经常联系最新研究进展,以作业的形式,让学生通过网络了解信息,培养学生的科技创新思想和能力,为今后的科研打下基础。
5.改革实验教学,调动学生积极性。
实验教学在微生物理论教学中占很大比重,它可以培养学生独立分析、解决问题的能力和动手能力。为此,要求学生每次实验前必须预习,并写出预习报告,上课时指导教师要检查预习报告,了解预习情况,做到有的放矢,实验课上注意基本操作技能的训练,根据各实验的具体要求,严格把关,认真指导。严格要求,规范操作,强化基本操作训练,发现问题,耐心引导,力争使学生自己找出问题并加以改正;课后适当增加开放性实验,通过这些措施,端正学生的实验态度。规范操作,写好实验报告,练好基本功,实验报告中的分析与讨论是很重要的内容,通过对实验问题和结果的分析、讨论,可加强学生对理论知识的理解,大大提高学生分析问题和解决问题的能力。
环境微生物实验目前有16学时,归并到环境工程专业实验A中,由于实验学时和实验条件的限制,我们目前只安排了培养基的配制与灭菌、细菌的分离与无菌操作技术、光学显微镜的使用、细菌形态观察和细菌数量的测定五个实验,每个实验前后关联,连续性强。实验安排上尽量依据实验室现有条件,少量多次安排实验。在目前操作性和验证性实验的基础上,我们计划开出环境工程专业综合性实验,计划学时10学时,拟利用现有氧化沟设备对污水生物降解,综合环境微生物、环境监测和水污染控制工程实验内容。形式安排上,采用开放实验形式,该实验所需时间较长,于是实验室全天对学生开放,学生们都是自己安排时间,在课余时间来实验室做实验,实验指导教师随时进行指导。通过“综合大实验”,学生不仅可以掌握各个实验的方法,也巩固了以前所学的基本操作技术,更重要的是提高了学生的主动性、自觉性和实验动手能力,把所学各门知识系统地贯穿起来用于实际工作中。
四、结语
环境微生物学在环境工程领域的应用越来越广泛,对其教学的改革也是一个长期的、艰巨的任务。而社会对人才的要求越来越注重独立工作能力、综合能力以及创新精神,因此,环境微生物教学必须按照这一要求,不断寻找适合的内容,培养出综合型、设计型、高素质的人才,实现教学改革的目标。
参考文献:
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微生物学的未来范文4
关键词:微生物学 教学改革 技能 素质
微生物学传统的教学内容和方法存在许多弊端:在教学体系上重理论、重课堂、轻实践;在教学方法上满堂灌,忽视了学生的独立思考、分析和综合能力的培养,忽视了学生的动手能力和创新能力的培养。本着实践出真知、创新出人才的改革思想,微生物学教改中,始终贯彻“加强基础,强化实践,注重应用”的原则,在理论部分着重微生物学基础的阐述,实验部分着重基本技能的训练,为后续课程学习打下坚实的基础。
一、从实际出发挑选优秀教材
教材是体现教学内容和教学方向的知识载体,选好一本教材在某种意义上讲就等于请到了一位学识渊博、素质优秀的教师,正确选用教材是提高微生物学教学质量,达到培养目标的重要保障。近几年在教材多样化政策引导下,各种版本的微生物学教材层出不穷,从知识层次来说包括中专教材、高职高专教材、本科教材、研究生教材、教学参考教材等。在目前的就业形势下,高职学生是社会第一线的“应用型”人才,他们更多地需要与未来职业出路、工作方向联系在一起的实用性的学习,而不是虎头蛇尾式的“本科压缩版”或“截短型”的学习。课题组经过研究学生本身的特点,选用了教育部职业教育与成人教育司推荐的教材――张青、葛菁萍主编的《微生物学》。
二、优化微生物学的教学内容,减少重复、补充实例
微生物学院是我院生物技术应用专业二年级学生开设的专业基础课。在这之前学生已经学过细胞生物学、生物化学、遗传学等课程,所以对部分微生物的特性和形态已经有了一定的了解。因此对部分在其他课程讲述过的内容,教师则作重点提示或改为学生自学,如微生物形态、遗传与变异等章节,同学们在遗传学与细胞生物学等课程中已经学过,再详细给学生讲相当于炒剩饭,只会令学生感到枯燥乏味。总之要经常与相关课程的教师相互交流,倾听学生的反应,优化理论授课内容,突出本课程的特有内容。
三、教学方法、手段多样化
1.提问式教学
提问式教学有两种方法:①讲课前提问;②讲课中间提问。关键是如何巧妙设置问题,激发学生的兴趣,还要注意时机。一是要针对学生的不同水平有针对性地提问。二是提问后要留出足够的等待时间。三是提问要涵盖全体学生,避免挫伤学生自尊的做法。
2.比较式教学
微生物类群庞大多样,理论知识多而凌乱,有许多易混淆的知识点,增加了学习难度。对这些知识点的讲解,需要进行归纳、对比,引导学生利用列表的形式,对有关知识进行纵横综合比较,有助于学生系统掌握知识、降低学习中的难度。
3.讨论式教学
讨论式教学法强调在教师的准备和指导下,为实现教学目标,预先设计与组织,启发学生就特定问题发表自己的见解,培养学生的思考能力和创新精神。讨论式教学的环节大致包括:设计问题、提供资料、启发思路、得出结论。为了提高学生查阅资料、分析问题的能力,按照微生物学的授课计划, 对教学中的某个知识点或热点问题,要求学生查阅有关的文献书籍,写出科学小论文,让学生在课堂上宣读答辩,提出个人的见解,从而促进相互的学习。
4.问题导读
为了培养学生自学能力和建立有效学习习惯,在教学过程中通过给出指定章节的重点问题,引导学生在给定的时间内完成快速阅读、归纳概括出中心知识点,将技能训练和知识把握同步完成,较“满堂灌”而言,学生更喜欢这种方式。
5.多媒体组合教学
多媒体教学是指在教学过程中,根据教学目标和教学对象的特点,通过教学设计,合理选择和运用现代教学媒体,并与传统教学手段有机组合,共同参与教学全过程,以多种媒体信息作用于学生,形成合理的教学过程结构,达到最优化的教学效果。以第二章《微生物类群及形态结构》为案例,先介绍原核微生物的特点,可以利用计算机和辅助显微镜等设备扫描真实微生物的图片,放入教学课件,这样真实地观察原核微生物的形态和结构,有利于学生理解,提高课堂效率。
四、微生物实验的教改
以往微生物学实践性教学的一般做法,是教师制定好实验计划,安排好实验的内容,准备好材料和仪器用品,制订好实验程序,然后学生按部就班完成规定的内容、写出实验报告。这种传统模式有其不足之处:一是每次实验的内容和操作都是教师规定的,学生积极性和主动性不能充分发挥出来;二是学生分析问题和解决问题的能力不能得到充分发展。有鉴于此,我们做了如下教学改革:
1.实验内容的重新配置与安排
以往我们学校的微生物学实验教学内容,依照“普通显微镜的使用――微生物的染色与形态结构的观察――微生物的大小和数量测定――培养基的制备与灭菌――微生物的纯培养”等顺序安排。各个实验之间看似有序,实质上相对独立无关联,不利于培养学生的综合实验能力。
因此,我们调整实验内容和教学安排,从实验教学目标和内容的顺序进行改革。我们提前安排了“培养基的制备”和“微生物的纯培养”这两个实验,其余依照常规安排。这样调整的目的,是先让学生学会微生物的分离,在得到四种常见微生物(细菌、放线菌、酵母菌和霉菌)的时候,并不知这些微生物的相关知识,为后续学习埋下伏笔。其后进行微生物染色制片、生理生化等实验,在要求学生完成教师提供的已知菌种的实验内容的同时,要求各小组或者个人对已分离的菌种进行类似实验,进而进行菌种的鉴定,拓展学习。
2.自主设计实验教学改革探索
根据高职院校培养高技能专门人才的需要,考虑我院微生物实验室条件的实际,结合微生物实验的特点,为激发学生的学习兴趣,培养他们的创新能力和动手能力,给他们充分展示能力的平台,让他们自主设计实验,延伸拓展课堂教学。以下是我们初步的探索过程。
首先,明确思想。在微生物学实验课的第一次课就把实验改革的总体思路告诉学生,让学生明确思想,做好准备。
然后,设计实验方案。将学生分成若干小组,每个小组4~5个人不等,推荐一名小组长。随着微生物学理论及实验的学习,学生对微生物已经有了一定的认识和实验技能。在安排的实验进行到一半、大约第9周时,可以让学生按个人的兴趣,用2周时间构思设计一个与微生物学有关的实验计划或方案,用于印证某个微生物学知识点或解决某个与微生物学有关的实际问题等。初步方案完成以后,教师根据实验室条件实际及实验方案的可行性,提出修改意见。大约第12周,确定最终方案。实验的实际操作从第13周开始,学生根据个人设计的方案,利用课余时间进行实验。教师应当负责实验室安全和管理,在第15~16周基本完成自主设计实验。
最后,在教师指导下完成实验论文,讨论、交流。
五、微生物学教改效果
微生物学教改提高了学生学习微生物学的兴趣;学生的提问更多了,问题意识更强,师生形成了良好的教学互动关系;增加了学生动手的机会,使他们的实验技能掌握得更好,团队意识更强,懂得了合作;学生分析问题、解决问题的能力增强了,综合素质提高了。微生物学课程教学改革研究,得到了学生的积极响应和配合,学生反应强烈。
基金项目:江西省高校教改课题(课题编号:JXJG-09-57-3)
参考文献:
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[2]张青.葛菁萍. 微生物学.北京:科技出版社,2006
微生物学的未来范文5
医学微生物学是一门重要的西医学基础课程, 也是高等中医药院校的必修医学课程。为了加深学生对微生物学基本概念、基本理论和基本技能的掌握,根据中医院校微生物学课程学时短、学生基础医学知识薄弱的特点,我们应用多种教学方法,结合中医中药的新进展,培养学生善于思考、综合分析、勇于创新的能力,为祖国中医药事业在新时代的发展,为中医药未来教育的开拓创新做出了初步的探索。
1 密切联系中医药专业特色,充实教学内容,强化学生的专业思想
现代微生物学教科书往往强调微生物的发现和应用。但在世界医学史上, 人痘预防天花, 汤飞凡教授培养成功的沙眼衣原体等,都证明了中医药与中华民族的历史一样悠久。这些医学上的光辉成就,使学生认识到祖国医学科学的古老和灿烂,提高了学生的民族自信心,使学生在学习专业知识中体会到中华民族的伟大,潜移默化的增强学生的爱国主义思想,激励学生自发地为振兴中华而努力奋斗的精神。
中医与西医虽然是两个不同的医学系统,但某些中医理论与微生物学理论具有统一性。如中医“邪正发病学说”、“阴阳对立统一学说”与医学微生物学微生态平衡、免疫功能稳定平衡方面存在着一致性,它们都是把各自体系内各种构成要素之间动态变化的平衡与非平衡关系及其状态作为判断其是否正常的主要依据和标准[1]。因此,在授课过程中,将正常菌群、条件性感染的关系与中医药学研究结合起来, 依据微生态学和免疫学原理,从人体内环境和微观物质变化的角度, 以人体微生态及免疫功能的平衡和非平衡的关系加以阐释,从微观层面揭示“邪正”发病学的物质基础及其变化规律, 逐步提高学生对“阴阳对立统一学说”及“邪正发病学说”等中医理论的认识水平,促进中医药与现代多学科研究的结合与发展, 引领学生从全新的角度发掘祖国的中医药宝库。
2 运用多种教学方法,提高学生的学习兴趣
中医药学校学生专业课程多,学业繁重,而微生物学学时短,内容庞杂,容易混淆,难以记忆。有些学生上课忙于记笔记,课后死记硬背;有些人忽视微生物课程的重要性,纯粹为了应付考试而被动学习。因此,我们改变传统的“填鸭式”、“灌输式”教学方式,注重素质教育,结合中医药知识,在课堂教学中积极推行启发式教学,即PBL (problem-based learning)教学模式[2]等多种教学方法,提高学生的学习兴趣,让他们积极地参与教学活动,变被动学习为主动学习,提高了教学质量和教学效果。
2.1 “问题法”的应用
古希腊哲学家苏格拉底认为,教学是提问的艺术,如果被提问者不断思考“好”的问题,就可以被教师引导着自己发现真理。课前提出问题引出新内容,集中学生的注意力,激发其求知欲;课后提出问题引发学生深入的思考和分析。如在消毒、灭菌一章先提问“生活中常用的消毒剂有哪些?” 并结合中医药发展史,介绍中国古代的雄黄散水调剂涂抹五心等多种消毒、防疫方法,激发学生的学习热情。再提问“我国能否发掘中草药消毒剂制剂?”引起学生对中医药研究新趋势的关注,加深对消毒防腐剂的认识。
2.2 教学中应用“形象法”,抽象的内容易于理解
医学微生物学形态、机能方面的内容繁多,比较枯燥,较难理解。我们除了运用形象比喻的方法以外,还利用计算机制作了大量的幻灯片,添加多种多样的图片、多媒体动画和录像等素材,不仅大大提高了课堂的信息量,丰富了教学内容,更解决了抽象内容形象化的问题,促进和活跃学生的思维,提高了学生的学习兴趣和效率,强化了教学效果。如讲到结核分枝杆菌时,形容它“又懒又馋,顽固多变”,生动的描述出细菌的生物学特性。细菌的遗传变异等难以理解的章节则多用动画的形式表现,课堂气氛轻松愉快。
2.3 应用“比较法”培养学生的综合分析能力
对于微生物学某些容易混淆的重要内容,如细菌的芽孢和真菌的孢子,细菌的内毒素和外毒素等,引导学生列表比较,促进学生对知识的巩固和掌握,培养他们综合分析的能力。
2.4 “举事例”引起讨论
由于微生物学内容繁杂,各章节之间的联系不够紧密,故学生往往难以理清头绪,系统全面的把握要点。据此,我们引用临床病例及历史资料等,启发学生深入的分析和思考。如讲到霍乱时,先介绍“某地发现数名无痛性腹泻患者,并伴有喷射性呕吐,初为黄色稀便,迅速变为米泔水样便,病人面颊凹陷,皮肤弹性差。”请学生讨论如何进行微生物学诊断,需要和哪些微生物引起的消化系统疾病鉴别。从而充分调动学生自主分析问题的积极性,取得良好的教学效果。
3 利用实验教学巩固知识,培养学生的动手能力和分析、解决问题的能力
3.1 增强基本技能的培训,树立良好的工作态度
医学微生物学需要借助显微镜和多种实验来讲授,具有很强的实践性和应用性。我们根据中医药院校微生物学实验课时相对少的特点,加强学生的实践操作技能的培养,如在做细菌接种实验时,让学生自己动手制备培养基,熟悉药物配制的环节,并用他们接种培养的细菌进行后续的实验。不仅提高了学生的实验技能,并且培养起他们强烈的工作责任心。
3.2 贴近中医药专业,改善实验内容
我们结合中医药的特点,增加了中药抗微生物等部分的实验内容,一方面巩固微生物学细菌生长的理论知识,一方面使学生初步涉猎体外研究中医药抗菌作用的实验方法,为培养新型中医药人才做好了准备,为今后中医药在新时期的研究和发展奠定了基础。
3.3 促进综合分析能力的提高
微生物实验所使用的细菌都是活的培养物,同一批学生的实验结果常常出现差异,导致有的学生难以判断,无所适从。抓住这种现象,我们培养学生用好奇的眼光观察结果,以严谨求实的科学作风判断、记录结果,以“打破沙锅问到底”的态度分析结果。如革兰氏染色实验,引导学生在染色过程中观察每一步添加工作液后细菌涂片的颜色,并分析实验现象的原因,请各小组进行讨论,充分激发同学们对微生物世界好奇与探索的热情,自主分析问题,主动寻求答案的精神。
4 结合中医药及微生物学的新应用、新近展,开阔学生视野,培养其创新精神
在讲课过程中穿插介绍学科的一些新近展,紧跟科研的最前沿,不但丰富了教学内容,更开阔了学生的视野,启迪思路,并培养了其不拘泥于前人的经验和理论,敢于怀疑和批判,敢于提出新认识和观点的创新精神。如在讲授病毒的防治部分时,介绍2003年SARS疫情中大显神威的中医药抗感染,提出中西药有机结合治疗模式的趋势;介绍微生物在中药现代化中的应用,启发学生利用微生物的新技术和研究成果进行中药资源的开发和研究。
医学微生物学虽然建立在西医理论基础之上,但与中医药有着交融的方面。根据中医药现代化的要求,必然借鉴其他学科的科研成果,形成具有中国特色的医药体系。中医药院校的医学微生物学课程需要紧密贴近中医药专业的发展趋势,将微生物学和中医药学科理论结合在一起,改变传统的教学模式,通过多种方法培养学生分析处理问题的综合能力,培养他们多角度、全方位地吸收和学习医学知识,探索未知世界的创新精神。21世纪中医药人才的素质培养受到众多教育学者的关注,当前我国医疗方面中西医结合的呼声愈来愈高,如何培养新型的中医药人才仍然需要不断的探索和尝试。
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微生物学的未来范文6
关键词: PBL教学法 医学微生物学 学习积极性 综合素质
医学微生物学是医学院校的一门重要主干课程,但是学生普遍反映该课程涉及的内容繁杂、知识点零散,学习难度大。传统的以授课为基础的教学方法主要是以教师为主体、以讲课为中心,采取灌输式教学法,导致学生完全被动应付考试,忽视学生的主体地位及学生综合素质的培养。因此,改革教学方法以调动学生学习的积极性和主动性是医学微生物学教学需要解决的重要问题。
PBL(Problem Based Learning)即以问题为基础的学习,正是适应这种需要而发展起来的一种新的教学方法。PBL教学法是以学生为中心的教育方式,由美国神经病学教授Howard Barrow于1969年在加拿大的麦克马斯特大学首创。基于提高医学微生物学教学质量的考虑,本教研室尝试在医学微生物学授课中引入PBL教学法,获得较满意的效果,并发现一些问题。
1.对象与方法
1.1教学对象
石河子大学医学院五年制临床医学专业2011级1、2班共有30人通过自愿报名的方式参加PBL教学,其中1班报名15人,2班报名15人。
1.2分组安排
根据PBL教学的自身特点,开展PBL教学的班级学生人数不宜过多。我们将30名学生随机分成三个教改班,每个教改班级10人。以上各班均由经验丰富的资深教师担任指导。
1.3教学内容
本次PBL教学以人民卫生出版社《医学微生物学》第七版教材第十三章“分枝杆菌属”第一节“结核分枝杆菌”为一个教学单元,由学生自主对PBL教案“魏先生的腹部包块”进行学习,通过各种途径(书籍、期刊、网络等)获得对感染性疾病病原体(细菌、支原体、衣原体、螺旋体、立克次体、真菌、病毒等)的认识,以学生自由讨论为主要形式,通过比较病原体感染临床表现的差异,确定患者感染的病原体种类。
1.4实施步骤
本次PBL教学共6学时,分3次进行,每次2学时。具体分为:第一幕:患者主诉及病史;第二幕:临床辅助检查;第三幕:病理报告。每次课前一周将PBL教学资料(病历资料以及围绕教学大纲设计的2-4个问题)发给每个学生,要求学生在课外时间内利用各种学习途径(教材、图书馆、网络等)收集相关资料,根据案例后面的问题制作多媒体课件解答提出的问题。一周之后的课堂上,由学生指定一人作为讨论会的主席,另一人作为讨论会的记录人。学生对案例后设置的问题自由发言,每个学生都有发言的机会,一人讲解完毕后其他学生可以讲述自己的答案,也可以提出针对前一名学生的不同意见或疑问。记录人将所有人的发言记下用于后续的评分考核。整个实施过程以学生为主体,指导教师不作任何评论。
1.5考核与评价
与传统的教学模式相比,PBL教学更注重培养学生的自主学习能力和批判性思维。在一个教案完成后,我们采取让指导教师和学生分别填写“PBL学习评价表”进行教师评价、同学互评和自我评价,评价学生在PBL教学过程中自主搜寻资料、应用相关知识解决问题、分享所学、互动与沟通等方面的能力。另外,学生以口述、短信、邮件等多种方式反馈对本次PBL学习的感受与建议。
2.结果
本次调查共发放“PBL学习评价表”30份,回收30份,回收率100%。我们得到的教学反馈中,学生均表示愿意继续实施PBL教学模式。学生还表示PBL教学提高了他们对医学微生物学的学习兴趣和积极性,培养了他们的批判思维,锻炼了他们的发言胆量,也加深了对自己和其他学生优缺点的了解。
3.讨论
本次PBL教学取得了比较满意的效果,通过考核与评价体系,我们发现学生由开始的不适应逐渐转变为后来的喜爱与期待,并且学生均建议提高PBL教学在医学微生物学教学中的比例。学生普遍反映PBL教学可以提高他们的学习积极性,由消极地被动接受知识变为以批判和怀疑的态度积极地主动地获取知识。PBL教学通过采用提问的方式,引导学生深入教材或其他参考资料中寻找答案,让学生在解决问题的过程中掌握相关知识,培养学生的自学能力、表达技巧、对知识的综合归纳能力,促进学生综合素质的提高。
传统的教学模式是以教师为主导,学生更多的是充当听众的角色;而在PBL教学中,学生是课堂的真正主角,学生阐述自己观点时的积极主动及他们制作的多媒体课件的精美充分展现了他们前所未有的热情。一方面PBL教学可以作为学生锻炼自我、展示演讲才能的平台[1],学生从以往的不愿意在课堂上发言变成现在的积极踊跃表达自己的观点,甚至性格内向的学生在积极、热烈的讨论氛围的带动下也跃跃欲试。另一方面通过PBL教学,学生可以找到身边的学习榜样,促进自身的进步。很多学生在给我们的反馈中都提到PBL教学法让他们发现了其他同学在知识面、学习态度、沟通能力、人际交往能力等方面的优点。
在医学微生物学教学中引入PBL教学法,对于培养学生自主学习、综合分析和解决问题的能力有重要意义。授课教师把生动的临床病例作为教学材料,改变了以往的枯燥记忆方式,激发了学生的好奇心和学习兴趣,有利于对知识的理解和记忆;医学微生物学作为一门多学科交叉的医学主干课程,在病例的讨论中不可避免涉及病理学、药理学、流行病学等其他学科,将病原微生物的生物学特性和相应疾病的诊断、治疗和预防措施有机结合,使学生认识到各门医学课程之间的紧密联系,激发学生学习其他课程的兴趣[2]。PBL讨论课上每个学生都可以展示自己的思维模式和对某一问题的观点,不同观点的碰撞锻炼了学生综合分析问题的能力和批判性思维,随着讨论的不断深入,有些学生会选择改变自己原先的观点和立场,这充分反映了学生在解决问题过程中的自主思维。
我们发现PBL教学中存在的一些问题。学生已经习惯传统的灌输式教学,当面对开放式的问题时,总希望从老师那儿得到“标准答案”,在讨论过程中经常有学生让教师提供对某一观点的评判或者对某一问题的解答。这就要求教师在PBL教学中激发学生的问题意识,发散自己的思维,不被所谓的“标准答案”局限。另外,PBL教学本质上是以提问为基础、小班讨论为主要形式的教学过程,由于国内外教学环境、教学条件的巨大差异,在医学微生物学教学中全面施行PBL教学还存在一些困难[3]:(1)小班教学对场地、师资等条件要求苛刻,并非所有院校都能满足;(2)实施过程既耗时又费力,一方面会与有限的教学课时相冲突,另一方面会过多地占用学生的课余时间;(3)教案一般以临床病例作为教学材料,因此并不是所有的章节都适合PBL教学,有些章节(如总论部分)可能更适合传统教学方法;(4)PBL教学与目前的考试制度相脱离,需要建立新的量化考核体系以评价教学效果。
4.结语
PBL教学模式作为一种全新的教学模式,将其引入医学微生物学教学中,其教学效果是肯定的。而如何将PBL教学更好地整合到传统教学中,最大限度地发挥其优势,提高医学微生物学的教学质量,将是本教研室未来教育教学改革工作的重点。
参考文献:
[1]陶元勇,李广宙,孙铭艳,等.PBL教学法在临床微生物学与检验教学中的实践与探讨[J].检验医学教育,2012,19(3):22-24.