工业微生物学教学方案设计书.doc

江西中医药大学微生物学教学方案设计书（针对生物制药工程专业）单位：生命科学院教研室：医学免疫学与病原生物学学科组任课教师姓名：马广强课程名称：工业微生物学课程编号：04043100课程性质：必修课学时数/学分数：90学时/5学分适用专业：生物工程专业授课学期：学年第2学期工业微生物学教学方案设计书一、课程简介 微生物生物学是一门生命科学类各科专业学生的一门重要专业基础，学习这门课将为今后的专业学习奠定良好的微生物学、细胞生物学基础，学好此课程须有普通生物学和生物化学的基础知识。“工业微生物学”是生物工程、发酵工程中一门理论与实践性较强的重要基础课程，是一门对现代生命科学的发展及生产应用发挥着不可替代的重大作用的学科，也是发酵工业生产最为活跃的研究领域。工业微生物学课程面向生物工程专业和制药工程专业。二、课程设置 1、课程教材作为一本基础微生物学教材，以基础性为主线，正确处理好基础性、系统性和先进性之间的关系，以适量的篇幅写出具有现代化的基础微生物学教材，对有些进展很快的内容，我们还采取了“文献导读”的方式引导有兴趣的学生进行课外阅读。本版编写注重启发性、培养学生的创新和开拓精神；突出重点，尽量删去陈旧的内容和实例；内容形象生动，具有很强的可读性、启发性、适用性”等主要特色外，本版的一个大的变化是，书中的示意图除了少数几幅沿用原图外，几乎全部自行设计和绘制，部分照片是由国内外著名实验室赠予的，有的是选自学生自己的实验结果，使本书版面有大的改观，并且更显示本书的特色。此外，每章后面的习题也分成了复习题和思考题两部分，便于学生在掌握基本内容(复习题)的基础上，通过综合思考，使知识融会贯通，受到启迪，提高兴趣和能力。本书是普通高等教育“十五”国家级规划教材，是面向21世纪课程教材和普通高等教育“九五”国家级重点教材微生物学的第2版，由武汉大学、北京大学、复旦大学、南开大学和山东大学的多位微生物学专家共同完成。该版与国际先进教材接轨，反映微生物学科发展的最新水平；在注重加强基础的同时，突出教材的新颖性和启发性；体现理论与实践的有机结合，以有利于学生能力的培养。 2、课程章节及学时安排章节教学内容学时安排1绪论62原核细胞的结构与功能63真核细胞的结构与功能34微生物的营养65微生物的代谢56微生物的生长繁殖与控制67病毒学68微生物遗传49微生物生态310微生物的分类与鉴定311感染与免疫12 3、实验计划及学时安排实验安排实验内容学时安排1实验室常用仪器介绍22培养基的配制与灭菌43环境微生物的采集14细菌的分离纯化实验25革兰氏染色与油镜观察26真菌的形态学观察27细胞计数实验28药敏试验29HBV表面抗原检测实验210ABO血型鉴定实验211生化鉴定实验212菌种保存实验213综合实验6 4、其它材料网上资源包括课程设计方案、教学大纲、文本辅导、动态信息、网上讨论与答疑等内容。网上资源为学习者提供学习进程建议、学习交流与沟通的途径，并及时解决学习中的困难。 5、音像教材录像教材是辅助媒体，内容上分重点讲授型和专题型两种。讲授微生物学的基本知识和基本理论，着重讲解和分析本课程的重点与难点，帮助学习者理解学习内容、并指导微生物学知识在实际生产、生活实践中的运用。另外，专门设有2学时的学习指导录像课，主要安排的是微生物学基础知识、基本理论的串讲，以实现整体强化、着重讲解本课程的重点与难点。三. 课程目标 微生物生物学是一门生命科学类各科专业学生的一门重要专业基础课，学习这门课将为今后的专业学习奠定良好的微生物学、细胞生物学基础。对于生物工程班学生而言，学好这门课，需要达到以下学习目标：1. 知识目标 使学生掌握微生物的基本知识以及研究方法。掌握微生物研究的基本技能以及微生物的分离、纯化、鉴定等技术。2. 能力目标 通过引导学生学习微生物学的学习兴趣，全面提高学生的创新思维能力、科学研究能力和实际动手能力。3. 情感目标 通过问卷调查和谈话交流发现，很多生物工程专业的学生认为生物工程专业毕业后难找工作，是我校弱势专业，从而对专业课的学习热情不高。本人通过结合讲解微生物与人类生活的关系、微生物在工业、农业、医学、环境、食品科学等专业上的应用案例，提高学生的学习兴趣，增进他们对生物工程专业的信心和感情，从而进一步巩固专业思想；并充分运用“PBL教学”和“课堂讨论”等多种教学形式与方法，创建庄谐交融的良好教学氛围，激发学习兴趣，使学生在学习中享受快乐，在快乐中获取知识。四、教学方法与教学手段 经过多年的探索总结，教学方法上，我们改变过去传统的单一的“传授式”教学方法。将启发式、讨论式、交互式等多种教学方法灵活地应用于课堂教学，使学生成为教学的主体，从被动学习变为主动学习，从而提高学生的学习兴趣，培养学生自主学习的能力和创新思维。 1.理论课教学（1）多媒体教学形象生动多媒体教学手段可以在有限的时间内获得大量的声音图文信息，并且直观而生动，不仅提高了教学效率，也提升了学生的学习兴趣和课堂教学效果。由于本课程的研究对象是极其多样的微小生物体，而且学科发展迅猛，新知识和新技术层出不穷，同时又和实际生产生活联系极其紧密。因此在课堂教学中特别注重将抽象的描述以直观生动的图片动画等形式表现，并及时将生产生活实践中的事件和相关知识点关联，激发学生的学习热情和探索欲。在多媒体课件制作中尽量多地搜集相关图文、动画素材，并充分运用自身科研中积累的相关工业微生物素材，制作图文并茂的课件，目前所有的授课已经全部采用多媒体课件进行教学，所有主讲教师都在教学大纲的规范之下，结合各自的教学经验和教学特色自制了多媒体课件。例如：在形态学教学中通过100多张图片，介绍工业生产中的常见微生物的个体和群体形态，使得学生对微生物这个群体有了非常强烈的感性认识，惊叹微生物世界的奇妙；通过“怎样利用微生物服务于人类”的专题，分类介绍了利用微生物生产的终端工业产品领域，感慨小小的微生物也能发挥如此巨大的作用；通过“你身边的微生物”话题，收集发生在生活中的热点事件的网络资料，益生菌、白色粉末、SARS、人类基因组计划，使得学生惊讶地发现原来微生物与我们的生活如此密切，影响如此巨大。而这些学生自身获取的认识都逐步强化了对课程重要地位的明确。（2）关联和类比教学构建立体知识网络由于微生物极具多样性，知识点多而散，碎而杂，容易混淆和遗忘。因此课堂教学在充分利用多媒体教学手段的基础上，注重采用了关联和类比教学法。在教学过程中大量采用类比教学法，通过对易混淆及难记牢的知识点的图像化、表格化，有意识地引导培养学生对知识的提炼、分析归纳、综合推理的能力。此外在教学过程中对关联性知识点先分别讲授，再和其他知识点关联起来，例如：细菌细胞壁的组成和结构，与噬菌体的吸附位点、青霉素的作用机理、革兰氏染色实验结果和出现的现象分析，知识点的关联不仅强化了先前的知识，而且往往会加深理解和学会分析，形成由点及线到面，逐步构建起微生物学的立体知识网络。（3）互动教学教学相长改变传统的老师教、学生学的模式，引入互动式教学。结合课堂教学内容和热点问题、新技术，推荐配套参考书，安排学生查阅资料并定期进行讨论，达到教学互动，教学相长。形成了供学生课后阅读的“主教材+配套教学参考书+电子课件”立体化教材，有效地调动学生的学习积极性，培养学生获取知识的能力，保证教学质量。例如：在微生物遗传和育种中，在讲授完教科书中的诱变剂及其机制后，安排学生对近10年来的“新型物理诱变剂及其在微生物诱变育种中的应用”分组开展查阅，设定6个子专题：离子注入（ion implantation）A抗生素育种；B其他发酵工业；微波（microwave）；激光（laser）；红外射线（infrared）；高能电子流（high energy electron diffraction）要求综述该新型诱变剂的诱变机理及研究进展，诱变的生物学效应，具体的一些应用研究进展及成果，诱变的一般处理方法，存在的不足和展望。每组就考察的子专题，准备10分钟左右的PPT讲稿，在课堂向其他同学讲解和回答提问。实现了既有老师讲、学生听，又有学生讲、学生听、老师评的互动教学，激发了学生的求知欲，同时还锻炼了表达能力。（4）故事导入法-兴趣引导先从要讲微生物的相关故事情节开始，然后导入正文的讲解方法。此法生动、引人入胜，印象深刻，教学效果好，适用于有生动故事情节的方剂。例如新病毒发现的故事等。（5） 以问题为导向的自主学习法该法是一种大学广泛采用的教学方法，它在调动学生的主动性和积极性，使学生形成解决问题的技能和自主学习的能力方面具有明显的优势。因此，为了增强学生的自主学习能力、发散思维及批判思维能力、独立分析及解决问题的能力、以及团队合作意识。具体做法为，在讲授微生物营养这一章之前，提问以下问题：“微生物吃什么？怎么给微生物做饭？微生物怎么吃？”在课堂教学结束时布置给学生，要求同学们发现不同微生物的生活习性，然后在课后根据这些问题充分查找相关资料，再利用课余时间分组进行讨论，并整理出讨论结果上交。教师根据讨论结果进行补充和小结，加深同学们对这一问题的理解。 2实践教学实践教学是课程的另一个教学环节，分为实验教学和课外开放性实验两个部分。在知识结构上注意将微生物学基本原理贯穿于实验的设计中。形成一个既与理论课互补，又具有相对独立性的实验体系。实验课程部分包含基本实验、综合实验。（1）基本实验：主要是对不同类群的微生物形态结构、生理代谢特征等进行合理的组合，以便在有限的时间内完成多个实验内容，训练学生的各项实验操作技能。（2）综合实验：由学生在教师指导下，在已掌握知识与技能的基础上，选择教师提供的微生物学范畴内综合课题，进行实验设计并完成实验，提供给学生一个展示综合学习水平和创新能力的平台。（3）课外开放性实验：是在理论课程与实验教学课程之外，教研组根据工业微生物的特点，结合实际生产设计适当的课外实验，对学生开放，学生根据自身的需要进行选择，老师指导学生进行实践,教师启发学生对实验中或以后生产环节中可能存在的技术性问题进行分析,让同学结合自己所学的知识提出解决办法，培养自己处理问题、分析问题的能力。通过基本实验强化学生对理论知识的理解；通过综合设计性实验激发学生的创造性和培养科学严谨的工作作风；通过课外开放性实验帮助学生将课堂所学知识与实践结合起来，提高了学生对该课程学习的主动性和积极性，收到很好的教学效果。五. 教学设计理念 1. 以学生为主体，重视激发学生的学习兴趣，培养其逻辑思维能力；2. 打破传统讲授模式，以重、难点为教学核心，围绕核心进行讲解；3. 突破教材范围，合理结合现代科学研究成果进行讲授；4. 合理分析生产实例，提升学生创新思维能力；5. 运用逻辑、类比分析等方法，着力培养学生理解问题、分析问题的能力；6. 注重师生互动设计，努力创建有良好互动的活跃课堂氛围。六、备课内容 1.备教材以化学工业出版社出版的高等学校教材微生物学（沈萍编）为主，该微生物学教材为经典微生物学教程，与周德庆主编微生物学教程并列为全国各大学的最常用教材之一。在教学过程中，往往这两本教程的内容交叉使用。比如：微生物学教程中的绪论部分关于微生物的特点总结比较详细，而沈萍版微生物学则没有对微生物的主要特点进行论述；再有，微生态这一章沈萍版的编写明显好于周德庆版，主要是课程的逻辑性大大强于周德庆版教材。沈萍版教材的内容远远多于周德庆版教材，主要增加了启迪、兴趣、探索的内容，而这些内容是对激发学生的学习兴趣有非常重要的作用。 本人以我院的专业设置以及教学计划为指导，参考大量相关教材，并学习全国工业微生物学精品课程网站多媒体课件、网络资源等资料，丰富个人学习资料库，学习和比较不同教材、不同大学工业微生物学教学的优缺点，整理自己的电子资料库。 2.备学生为了达到好的教学效果，教师必须要对即将上课班级学生的学习情况有一个基本的了解。通过与该班的班主任、前任教师、班委以及个别同学的交流，我们了解到该班学生来自全国6 个省市，均属理科高考生。进入大学1 年半，学习了生物化学和细胞生物学2 门基础课程，高中开设过生物学，多数人具有一定的学习基础；对微生物有一定的兴趣。 在学习能力上，由于该班学生均属理科高考生，因此其分析推理能力较强，但记忆背诵能力相对较差，而本课程要求理解的知识点较多，部分概念要求学生灵活掌握，没有必须死记硬背的知识点。但是有些内容比如：微生物遗传育种章节知识点较多，内容复杂，难以理解。有鉴于此，在教学过程中宜重视以下三点：第一，备课过程中坚决以学生为主，以提高学生的学习兴趣，激发学生主动学习的动力为主。比如：课堂上常常引用一些生活中使用微生物的案例（学生用的大宝SOD蜜到底是什么东西，与微生物有什么联系？），让学生了解到学习微生物学的必要性和有用性。第二，部分章节强调背诵的重要性，引导学生加强记忆，对一些难以记住的知识点反复讲（比如感染与免疫这章，背诵的内容较多，知识点比较散，知识点之间联系不是很紧密）。第三，增加工业应用方面的案例分析，模拟应用，加深同学们对该方的印象并激发他们学习的积极性。 3.准备丰富的课外相关知识为了使学生能主动学习，本课程讲授开始时即向学生介绍国内外不同版本的中英文工业微生物学相关著作，如周德庆编的微物学教程（第二版，高等教育出版社2002.7），李阜棣、胡正嘉主编的微生物学（第五版，中国农业出版社，2000.7）。杨苏声和周俊初主编的微生物生物学（科学出版社），英文的Brock Biology of Microorganisms, ed. by Madigan, Martinko and Parker（Tenth edition. Prentice Hall. 2003）。同时，介绍了有关微生物学的中英文杂志，如微生物学报、微生物通报、Microbiology, Recent Microbiology等, 介绍有关微生物学的网站和本课程网络课件地址如： / // /；另一方面建立了相关的工业微生物学资料库，供学生进行查阅。此外，我校资料室藏书量20000余册，期刊200余种。这些资料全部对学生开放，对于扩展学生知识面，提高学生自主性学习起到了积极作用。使学生在学习使用教材的同时，能扩大视野。 4.实验教学 目前，工业微生物学还没有比较好的实验教材，多数学校开设的相关课程使用的是岑沛霖，蔡谨主编、化学工业出版社出版的工业微生物学第一版。该教材基础实验以及基本实验技能较为系统，对学生动手能力的训练以及加深基础理论的学习具有良好的效果。但它是工业微生物学课程的理论教材，不是工业微生物学的实验教材，缺乏对学生创造性思维能力培养及工业应用方面的实验内容。为此，本院的工业微生物学实验课程使用的是自编的实验讲义。其特点是注重工科与中医药背景结合，强调综合性设计实验，以小的研究课题的形式训练同学的独立思考和操作能力。目前，已根据实验课改革的内容，编写了一本不同于现行实验教学体系的新的实验教材，名为生物与制药工程实验，其中的第一章即为工业微生物学的实验教材。 5. 实践性教学环境我院拥有专用的工业微生物学实验室，配套的实验准备室和灭菌室；每个组学生配备有一台的Nikon显微镜，大多数实验为3人/组。为保证实验课质量，实验由实验指导老师亲自准备，实验课时，配备有2个教师悉心指导。此外还设有发酵工艺学实验室、基因工程实验室等实验室对学生有条件的开放；鼓励学生参与教师的科研项目，直接进入实验室进行学习，为学生提供了完善的实践性教学环境。另外我们还与杭州华丹农产品有限公司及一些生物制药公司合作建立实习基地，为扩展学生的学习视野起到了良好的作用。七.课堂教学要求 1. 教学内容要紧贴教材和学术前沿 通过讲述本课程，既要达到使学生掌握基本的理论知识，并使学生熟悉微生物学在现代工业、现代科学研究成果及学科新知识方面的研究进展（比如2014年，SCIENCE，发表的关于肠道微生态的研究论文，阐述了胖子和瘦子之间的肠道微生物群的差异，以及由此差异导致的胖和瘦的结果。引申出我们有可能通过调节肠道微生态来减肥）。 2. 课程教学内容要保质保量 微生物学课程内容较多，大部分内容都是非常重要的微生物学基本知识，只有系统的掌握了所有课程的相关知识，才会对微生物在生物工程的应用原理了如指掌。所以在教学过程中，本人讲授内容大多接近应用，尽量通过应用案例的讲授来讲授微生物学的基本理论。（比如，在讲授微生物营养的时候，本人会结合动物饲料学知识，为什么动物饲料的转化效率那么高，饲料的配制标准是怎么产生的？等等） 3.实验教学设计 在实验教学过程中，本人安排实验内容紧贴生产中微生物的采集、分离、纯化、鉴定、保存等实验进行安排。让学生熟悉微生物研究的整个步骤，为以后从事相关的工作打下坚实的基础。七.课件和板书设计 1课件设计 多媒体课件具有省时、省力、清晰、美观等诸多优点。为了使多媒体课件的这些优势得以充分发挥。本课程在设计制作课件时力争达到以下要求：内容要条例清晰，重点突出，切忌过于细致，以免学生只顾抄课件上的内容而忽略了教师的讲述；字体、颜色及图像等组合运用合理，版面清晰，表达效果强，能充分吸引学生的注意。微生物的形态结构和实验材料等尽量采用图片或图表的形式予以说明，这样可以更直观的掌握知识的应用；有些细菌的结构和功能采用图片和动画的形式进行演示，以加深学生对该结构的印象；另外，在整个版面的设计上，尽量采用清新简洁的版面，并适当采用粗体和斜体，以增加学生对重点难点的区分。 2板书设计 多媒体课件虽然具有诸多优点，但由于其具有播放速度快，不利于逻辑推演以及不能根据实际情况增减等缺点，因此在整个授课的过程中适当地用一些板书也是非常必要的。在该课程的授课中，我们一般采用补充板书来弥补多媒体课件的诸多不足。例如对一些重点介绍的知识点，我们会将其写入黑板左侧的提纲区（此部分内容要在黑板上保留较长时间而不予擦除），而另外一些PPT上没有表现出来的知识结构，比如我刚读到的最新的科技文献和研究成果，会选择写在黑板右侧的自由书写区（书写完毕后可根据黑板空白面积的大小随时予以擦除）。八，教师要求 1. 认真备课 “台上一分钟，台下十年功”，备好课是上好课的先决条件，这就要求教师在课前要认真备课。要钻研教材、了解学生、揣摩教法。此外，还应该扩大阅读面，包括参阅国内外微生物学经典教材及相关教材，以便使自己讲授的内容更加准确到位并增加教学的广度和深度。此外，及时了解现代微生物学研究成果并充实到教学当中，对于提高教学质量和开拓学生的视野大有裨益。 2. 组织好课堂教学 首先，教师要以高度的责任感、饱满的工作热情投入到课堂教学；其次，讲解时要富有激情，恰当运用多种教学手段和方法，使整个教学的进程次序分明、节奏紧凑，不同任务变换时过渡自然；再次，做到表达清晰、声音响亮、言语流畅和板书规范，努力吸引学生的注意并充分调动学生的学习兴趣和积极性。 3. 布置及批阅作业 课堂教学结束时要布置思考题，而且所布置的习题要有一定的难度和高度，以便于启发学生的思维，鼓励学生独立思考；而小组讨论的病案要精心挑选的，力求理论联系实际，有助于学生进行创造性和发散性思维。对学生上交的作业要及时进行检查，并进行针对性的点评。 4. 多与学生沟通 教师应在课间、课后利用各种方式（包括面谈、QQ 聊天工具及邮箱等）与学生交流，回答学生疑问，争取每周要到学生所在班级进行定期辅导，就学生所关心的问题面对面地进行解答。此外，要向学生推荐一些微生物学高科技论文和科研成果等，以拓展学生的知识面。九. 学生活动 十、学生永远是教学的重心，是学习的主体。因此在本课程的教学设计中，学生在课堂以及课外的活动也是教学设计的重要组成部分，具体要求学生做到： 1. 认真听讲 学生在课堂上要遵守课堂纪律、认真听讲、做好课堂笔记，并积极回应老师的问题和参与课堂讨论。 2. 认真完成作业 课后要根据老师的要求进行文献查阅、积极参加相关的讨论、完成布置的习题、背诵有关的知识点。每学期的第一堂课，本人将本学期要求完成的课堂作业公布在网上，让学生分组讨论，每周抽出一节课进行课堂讨论并在课堂上组织学生对各组作业完成情况进行自评、互评，本人对学生的作业进行最后评价。 3. 阅读相关书籍和材料 介绍有关微生物学的网站和本课程网络课件地址如： / 、/、/ 、/；另一方面建立了相关的工业微生物学资料库，供学生进行查阅。此外，我校资料室藏书量20000余册，期刊200余种。这些资料全部对学生开放，对于扩展学生知识面，提高学生自主性学习起到了积极作用。使学生在学习使用教材的同时，能扩大视野。 4. 组织和参与课后讨论 每学期，生命科学学院会组织生物工程班学生进行生物知识竞赛，竞赛中进行分组讨论，这种讨论完全借鉴PBL 教学法，让学生自行查阅文献资料，然后要求学生自行组织小组讨论，老师随堂指导和监督，而讨论时的表现和讨论后的总结材料将作为学生平时成绩的一部分，目的是锻炼学生的自学能力、表达能力、逻辑思维能力、批判思维能力和巩固基础知识点并学习相关的外围知识。十. 教学形成性评价 教学评价是教学活动中的重要环节和实现课程教学目标的重要保障。通过评价，既可检测学生对相关知识目标和能力目标的掌握程度，从而评价课堂教学的效果；又可激励学生的学习。在设计本课程的课堂教学评价时，我们力求采用多样化的评价方式综合评价，既重视最终的学习效果评价，更强调对教学过程的形成性评价。我们通常采用的教学评价方法包括： 1. 课堂提问 在每堂课开始前对前一堂课的主要学习内容进行提问，考察学生对重点内容的熟知和掌握情况，既是督促学生对基础知识点的记忆和理解的重要手段，也是评价上节课教学效果的最主要方式（每节课提问3-5名学生，对其回答情况进行打分）。 2. 章节测验 在每一章学习结束后进行一个小测验，考察学生对本章主要内容的掌握情况，并将其作为平时成绩的一部分。这一方面可以评价他们对知识目标的掌握,也可以督促学生对相关知识点的记忆。 3. 作业批阅 在每节课结束后，我会给学生布置一个比较有难度的复习思考题，通过评价学生对这些问题的分析解答，可以评价学生对于知识目标及能力目标的掌握情况（作业内容期末集中打分，分组汇报，汇报后组织学生对汇报内容自评互评）。 4. 收集反馈 为了客观地考察学生对课堂教学以及授课教师的客观评价，我们通常委托班委在授课开始后的第5 周和第10 周采用匿名的方法收集学生对教师教学效果评价、意见和建议，然后整理后回馈给教师，以利于教师发现存在的不足，以便在以后的教学中改进提高。 5. 课堂讨论 有针对性的进行一些病案讨论，观察学生对病案的分析、理解情况，借此掌握他们对能力目标的掌握情况，进而判断以往的教学效果。并根据实际情况适时调整授课方式、内容和进度。十6. 微生物学课程评分体系