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微生物技术综合实验教学改革:生物技术实验

发布时间:2019-08-31 01:42:33 来源: 判裁文书 点击:

  摘要:学校提倡“人心向学”,对创新型人才培养提出了新的思路。微生物技术综合实验教学改革以此大环境为依托,顺应微生物技术综合实验特点,进行包括实验项目和实验手段上的一系列改革,教学效果显著。
  关键词:课程改革;微生物技术综合实验;前沿
  中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)52-0043-02
  21世纪对人才培养提出了新的挑战,如何培养具有综合素质的创新型、复合型人才是当今高等院校面临的问题。中山大学坚持贯彻以“培养具有国际视野、满足国家与社会需求的高素质复合型拔尖创新人才”为目标,提倡“人心向学”,对创新型人才培养提出了新的思路。从2012年开始,学校开始执行大类招生政策,坚持以“厚基础,宽口径”为原则,这是针对我国现行高等教育的弊端实行的深层次的教学改革。大类招生势必涉及到各个学院专业的课程体系设置、教学方式、人才培养模式的改革。其实早在1998年教育部就颁布了新修订的专业目录和《关于普通高等院校修订本科专业教学计划的原则意见》,指出:“教学计划修订的核心是调整学生的知识、能力、素质结构,淡化专业意识,拓宽基础,加强素质和能力培养。”实验教学是培养应用型、创新型、复合型人才的重要组成部分,在学校教学培养中起着举足轻重的作用。这就需要我们对实验教学进行大胆改革和创新。微生物学是当前生命科学中发展最为迅速、影响最广泛的学科之一。近年来微生物学实验技术的不断创新和发展,使微生物研究者得以在分子水平上深入探索微生物的生命活动规律。《微生物技术综合实验》是生命科学学院为生物技术、生物技术与应用、逸仙班开设的专业选修课,是继《微生物学实验》后的一门对于学生的知识、能力和综合素质的培养与提高起着至关重要的作用的课程。
  本课程改革的目的是让学生真正感受到微生物学工作者从事微生物学工作的氛围,同时与一些微生物学热点研究或实际应用相结合,开展创新性微生物学实验与研究。通过本课程的学习,学生经过严格的训练,能规范地掌握现代微生物技术,熟悉现代仪器的基本使用;在培养学生掌握实验的基本操作、基本技能和基本知识的同时,努力培养学生的创新意识与创新能力。为实现这一目标,在课程内容安排上采用保留少量经典的验证性实验内容外,主要将基本操作融入综合实验中,增加综合性实验,在实验内容方面更注重微生物技术在科研、生产中的应用。课程内容方面分为三个层次:验证性实验、综合实验与自己设计实验,强调实验的综合性、探索性、研究性和连贯性。在综合性实验中,引入本系教师的科研成果,目的在于通过实验,增加培养学生独立解决实际问题的机会,以提升学生的科研素质与创新意识。同时提出具体的科学问题,引导学生设计解决问题的方案,并通过实验验证相关解决方案。将整个微生物学实验课程按几个主题分成若干个实验教学模块,每个模块由若干次实验课组成,相互关联,前后衔接,共同组成一个研究性的实验。实验项目的安排体现了横向纵向四结合:①使传统和前沿有机结合。②依赖培养技术和不依赖培养技术相结合。③形态鉴定和分子鉴定相结合。④单个菌落和微生物群落研究相结合。传统和前沿有机结合:在实验内容安排上贯穿两条主线,即有传统的微生物发酵工程实验,发酵工程实验由一个小个实验结合在一起,包括菌种的选择、发酵条件的优化,而不依赖于培养技术的分子研究,如变性梯度凝胶电泳DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis)、16srDNA分子鉴定等代表前沿生物技术的实验。生物技术研究手段层出不穷,各种技术手段各有其利弊,对同一个对象,用不同手段来研究,让同学们开阔了研究思路。例如,依赖培养技术和不依赖培养技术相结合:传统的微生物需要在培养基上培养,进行形态观察或分子鉴定,而DGGE技术则是不依赖于培养的技术,学生直接从土壤中提取样品DNA,进行DGGE电泳,用SYBR染料染色检测。形态鉴定和分子鉴定相结合:对稀有放线菌进行传统培养,用埋片法进行形态观察,同时对鉴定的放线菌提取DNA,进行16srDNA分子鉴定,使学生了解两种手段的差别和优势。同时观摩DNA测序过程,对测序结果进行BLast,并用mega软件学习构建进化树。单个菌落的16srDNA分子鉴定和微生物群落研究相结合:对放线菌的形态和分子鉴定只是对单个菌的研究。而DGGE研究则是对整个微生物群落的研究,可以让学生建立微生物个体与群体差异的概念,加深对微生物群落概念的理解,通过课程学习让学生建立纵向和横向的知识结构。生物技术综合实验中微生物发酵实验也是重要的部分,实验项目为菌株产蛋白酶发酵条件优化。由学生自己进行菌种的选择,发酵条件的优化采用单因子实验法和正交实验法,发酵产物进行蛋白酶活性测定。“工欲善其事,必先利其器。”学院配置的多媒体数码显微镜互动系统应用,为本课程观察放线菌和真菌的形态结构提供设备保障。先进的交互手段,使得教师通过讲台上的计算机,就可以看到每个学生所观察到的显微镜画面,能及时发现问题并指导学生。学生还可应用数码显微镜将观察结果直观呈现在电脑屏幕上,并且可以在自己的计算机上清晰地看到讲课的PPT和示范,可用显微镜的示教指针与教师交流讨论。学生对学习的兴趣和课堂效率都显著提高。由于变性梯度凝胶电泳DGGE实验以及微生物发酵的特殊性,不可能人手一套实验仪器,教学视频和模拟实验的应用尤为重要。在变性梯度凝胶电泳DGGE实验课堂上,应用http://learn.genetics.utah.edu/美国犹他大学的虚拟PCR virtual lab技术和虚拟电泳技术,该制作图像精美、直观,实验步骤清晰,使枯燥的实验生动地展现在学生面前,更加有利于学生理解、记忆。加深学生对实验内容的理解并提高他们对实验的兴趣。微生物发酵实验,实验步骤烦琐,牢记每个步骤尤为重要,而教师的讲课未必能使每个同学掌握,所以我们自己录制相关的教学视频和多媒体课件,可随时再现操作过程。将教学中的抽象内容具体化、形象化,从而有利于学生对知识的理解、掌握,使其实验的积极性和主动性都能得到提高。
  随着计算机技术、网络技术与电子通讯技术的迅速发展和应用,人类已经进入了现代化的社会,因特网是世界上最大的库、资源库,它拥有最丰富的信息资源,而且这些知识库与资源库都是按照符合人类联想思维特点的超文本结构组织起来的,因而适合学生进行自主学习。信息社会需要有高度的创造性,并且有很强的能力和信息检索、获取及处理能力的创新型人才。为培养学生获取、分析、处理微生物基因组信息的能力,指导学生上网查询基因组信息的方法,对16s核糖体RNA测序结果在物学国际综合网站NCBI上blast程序与公开数据库进行相似性序列比较,找出最相似序列。指导学生学会简单的生物软件。学会用mega软件构建进化树。近几年来,由于学校对实验室建设的高度重视和大力支持,学院中心实验室添置了凝胶成像系统多媒体数码显微镜、全自动自控发酵罐、液相色谱分析仪、变性梯度凝胶电泳仪器,为微生物综合实验的顺利进行创造了硬件条件,使实验教学改革上一个新的台阶。
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