项目实训在微生物学课程中的应用

1、项目实训在微生物学课程中的应用摘 要 项目实训是本科专业课程模块化教学改革中的第三大模块。以微生物学课程为例，从引入项目实训 的意义、实施、效果等三方面探讨项目实训在微生物学及相关课程中的应用，达到提升学生专业运用能力和创 新创业能力的目的，为其他两个模块在课程中的应用和后续课程的顺利开展提供了参考#关键词 项目实训；专业课程；模块化；教学改革；微生物学Application of Project Training in Microbiology CourseAbstract Project training module is the third large module of teachi

2、ng reformation in modularized college disciplinary course. By using microbiology as a sample, from the significance of project training, implementation of project training and the effect of project training, this paper discussed the possibility to apply project training module in microbiology and it

3、s related courses. The purpose of application of project training module is to stimulate the students professional interest and enthusiasm, and to provide the basis of application the other two modules and subsequent courses smoothly.Keywords project training module; disciplinary course; modularizat

4、ion; teaching reformation; microbiology微生物学课程是本科高校生命科学专业以及 农、林、医、药、师范、食品、环境等专业的必修课 程,其理论性、实践性和实用性均很强,该课程的 学习质量直接影响到后续其他生物课程,如分子 生物学、基因工程、细胞工程、微生物工程等专业 课程的学习。中南民族大学正在进行本科专业课 程模块化教学改革妇，设计了 “三融入”（即融入 创新创业教育理念、融入翻转课堂教学方法、融入 科研项目研究）式的“前沿导读+专题研讨+项 目实训”课程模块化教学改革模式，其中，前沿导 读模块主要阐明专业课程在学科领域中的地位及 其发展动态;专题研讨模块在

5、反思传统课程实施 的取向基础上，探讨专题式课程资源的呈现，促进 多种教学方式的融合;项目实训模块主要探讨项 目主题的选择、项目展开的过程，通过改革，力图 改变目前以“知识点讲授”、以单一的教材为依托 的传统课程组成形式，实现以“专业能力提升需 求”、以“创新创业能力提升为目标设置模块化课 程，激发学生的专业兴趣和积极性”，促进学生更 好地将专业知识与实际相结合，提升专业运用能 力、专业判断能力和运用专业理论分析和解决问 题的能力。微生物学课程是中南民族大学第一批 进行课程模块化改革的课程之一。学校曾经探讨 了前沿导读模块，包括学科专业思想（家）的前 沿、学科逻辑体系的前沿和学科专业发展趋势与

6、前瞻性问题前沿在微生物学课程中的应用，就 项目实训模块在微生物学课程中的应用进行分析 探讨，试图提供一些思路和借鉴，旨在与同行共同 探讨本科专业课程模块化教学改革的方式、途径, 达到交流本科教学改革经验的目的#1课程中引入项目实训模块的意义L1有利于推进教学改革为使立德树人的要求落到实处，就必须充分 发挥课程在人才培养中的核心作用，进一步提升 综合育人水平，更好地促进各级各类学校学生全 面发展、健康成长。教育部2014年提出教育部 关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的 意见，将新时期课程改革提到一个相当的高度， 其中，培养符合时代和社会发展需要的创新人才， 是目前教学改革面临的新的挑战。

7、近年来，在我 国高校人才培养过程中，创新创业教育模式已经 取得长足的发展，但在不同地区的不同高校、不 同专业、不同学科仍然存在差异大、实施效果参差 不齐等问题。促进学生主动学习、鼓励学生动手 实践和引导学生进行科学研究，作为培养大学生 创新能力的三条途径，在提高高校大学生的培养 质量,培养更多具有创新创业能力的大学生具有 重要的现实意义*。目前在各类高校中各种课程改革进行得如火 如荼，不同形式的课程改革方式和教学方法，如模 块化课程教学、翻转课堂皿、对分课堂询、慕 课品、混合式教学心等层出不穷，而我校的课 程模块化，则立足于课程本身，比模块化课程更具 体，更具有针对性;并在兼容不同教学方法的基

8、础 上,将科研项目研究直接纳入到课程中，通过具体 的研究项目使学生更好地将专业知识与实际结 合，为高校教学改革提供新的思路与方向。1 - 2有利于学生对专题模块和教材内容的理解 与深化微生物学是从分子、细胞或者群体水平上研 究微生物生命活动基本规律的学科，微生物的生 命活动包括微生物的形态构造、营养、生理代 谢、遗传变异、生态分布和分类进化等内容区。 给学生选用周德庆主编的微生物学教程，该 教程按照微生物的生命活动进行章节划分，每一 章节可以作为一个专题供学生研讨。学生在进行专题研讨和学习的过程中，会发 现每一个专题是相对独立、零散的，而项目实训 的实施可以将这些相对独立的专题有机地结合起 来

9、。项目实训往往是一个具体的课题，课题的实 施必定涉及各个专题内容。以环境中降解苯环 类微生物的分离、鉴定与生理特性研究”课题为 例，降解苯环类微生物可能是原核的，也可能是 真核的，涉及到原核微生物或真核微生物专题; 从环境中分离与纯化降解苯环类微生物，涉及微 生物的营养专题; 对降解苯环类微生物的鉴定， 涉及微生物的分类与鉴定专题; 降解苯环类微生 物生长特性的研究，涉及微生物的生长专题等# 如果说专题是架构微生物学课程的纬线，那么项 目实训就是经线，通过项目实训这一经线，将专 题和课程内容有机地结合起来，形成一个经纬相 结合的立体的知识框架体系，将书本上的知识在 项目实训中得以应用，既加深了

10、学生课程内容的 理解和整体把握，又锻炼了学生分析问题、解决 问题的能力#1.3有利于学生熟悉项目研究的全过程我国高等教育已经从精英化走向大众化、普 及化，人才培养质量成为高等教育发展的重点。 不同类型的高校培养不同类型的人才，如研究型 人才、应用型人才、实用型人才等，无论哪一种 人才培养模式，自主性、研究性、实践性的教学 模式均受到重视，尤其重视在实践教学中强化学 生应用能力的培养*阀。项目实训模块是一种很 好的实践教学模式。项目实训的环节包括若干个 项目选题的确立，项目的设计、实施、总结、反 思和评价等，这一系列环节的实施，实际上就是 一个科学研究小课题的实施过程，通过项目实训 模块的训练，

11、学生既锻炼了自己的动手实践能力， 又可以充分了解科学研究的过程，为今后考研或 就业提供帮助。1.4有利于提升学生的综合素质通过项目实训锻炼学生多方面的能力，有效 提高学生的综合素质。在对课程内容理解和总体 把握的基础上，学生才有可能运用所学的知识, 在老师列出的各个课题中进行选择或者针对生活 中的某种现状或问题，尤其是针对后者，设计出 可能的或合理的实施方案。以日益严重的微生物 耐药性问题为例，微生物除可以产生抗生素外， 还可以产生各种细菌素，如乳酸菌的乳杆菌素、 枯草芽胞杆菌的枯草菌素、伊枯草菌素等，这些 细菌素都可以作为抗生素的替代品使用；细菌的群体感应和群体淬灭现象也为抵抗微生物的耐药

12、性和疾病治疗提供了新的思路，通过这样的思 考、联想和发散思维，实际上培养了学生的科研 思维创新意识和创新能力；在项目实施的过程 中，学生的分析问题、解决问题的能力得到锻 炼；项目完成后，及时总结并对自己的项目和周 围学生项目的完成情况进行客观评价，为将其应 用于同类型的其他项目提供借鉴和参考；项目实 训常常以小组形式进行，在项目实施过程中，学 生之间的分工、合作、团队意识等也得到有效提 升。由此可见，项目实训对学生能力的培养是多 方面的，通过参与项目实训，学生可以在团队项 目中体验、感受、思考、分析并解决问题，从中 获得全方位的训练。2项目实训模块的实施项目实训模块是本科专业课程模块化教学改

13、革中的第三大模块，在前沿导读模块完成之后, 稍滞后于专题研讨模块或者与专题研讨模块同时 进行。微生物学课程的项目实训模块，针对不同 的专业采用了以下几种不同的方式：与微生物学 实验相结合的小课题、理论课程中的小论文、创 新创业课题、生物学科竞赛以及成果展示。2.1实验课程中的小课题在微生物学课程中，项目实训模块的方式之 一是将实验课程纳入到课程模块中。微生物学是 一门实践性非常强的实验科学，具有属于自己学 科、不同于其他学科的一整套独特的研究方法和 研究技术，在多年以来的教学中，微生物学实验 主要以小型的观察性和验证性实验为主，帮助学 生了解和掌握微生物学实验的基础方法和操作技 术，进而学习、

14、理解、掌握微生物学理论知识, 也为学生进一步学习生物学专业其他课程，如分 子生物学、基因工程、细胞工程、微生物工程等 专业课程的理论知识和实验技术奠定基础#中南民族大学共有3个院系10个专业开设 了与微生物学相关的理论课程和实验课程，每个 专业的教学大纲、教学内容、教学侧重点和教学 时间以及实验课程的安排不尽相同，1664学 时不等。在开设观察性和基础性实验以保证学生 掌握微生物学实验的基础方法和操作技术的基础 上，根据不同的专业，结合教师的研究课题和研 究方向以及学生的兴趣点，设计了综合性和探索 性实验，做为项目实训的课题。编号小课题题目课题来源或方向1土壤中产色素（如黑色素、红色素等）微生

15、物的分离与鉴定环境微生物学，校级创新课题土壤中产抑菌圈微生物的分离与鉴定环境微生物学，学科竞赛课题3华癸中生根瘤菌共生基因catH参与结瘤的分子机制根瘤菌固氮生物学，国家基金4编号小课题题目课题来源或方向1土壤中产色素（如黑色素、红色素等）微生物的分离与鉴定环境微生物学，校级创新课题土壤中产抑菌圈微生物的分离与鉴定环境微生物学，学科竞赛课题3华癸中生根瘤菌共生基因catH参与结瘤的分子机制根瘤菌固氮生物学，国家基金4高温蛋白酶产生菌株的筛选环境微生物学，校级创新课题5环境中降解苯酚微生物的分离与鉴定环境微生物学，开放基金项目6环境中降解烟碱微生物的分离与鉴定环境微生物学，横向课题7集胞藻PCC

16、6803中光合自养生长相关基因的分离与鉴定蓝藻分子遗传学，校级基金a食品中霉腐微生物的分离与鉴定环境微生物学，创新课题9咖啡渣快速发酵制氮肥的研究应用微生物学，学科竞赛课题10底栖藻类群落对水体中磷的滞留作用微生物生态学，国家基金表1小课题题目及来源Table 1 The title of small subject and subject resources选定课题后,学生对课题进行分析和分解，确菌株的筛选、诱变及生理特性的研究”课题为例，定要研究的小课题或小实验，以“环境中抗药性经过分析和分解，该课题可以分为5个小课题，包括环境中抗药性菌株的分离与纯化、抗药性菌株 的紫外诱变、鉴定、生长特

17、性的研究和抗药性菌株 的抑菌能力和耐药性的测定，从营养、遗传变异与 育种、分类与鉴定、生长、生态等几个方面对抗药 性菌株进行研究，让学生对日益严重的菌株耐药 性问题有更直观和深刻的认识#课题分解后，学生可以在实验课程中具体实 施各个小课题。实验设2人一组，以之前在观察 性和验证性实验中掌握的实验方法和实验技能受 训为基础，从实验器材用具的准备、培养基的配 制、实验时间的安排、实验结果的记录、分析和总 结等均由学生完成，遇到问题可以自己查阅资料， 或随时与老师讨论解决。针对部分学有余力的学生，鼓励他们积极申 报校级、省级、国家级等各级创新创业课题，参加 各类与微生物相关的生物学科竞赛，如全国大学

18、 生生命科学竞赛、全国大学生创新创业大赛等，通 过创新创业课题和生物学竞赛中的小课题的实施 完成项目实训。2.2理论课程中的小论文对于实验学时较少，仅能开设观察和基础性 实验的专业,项目实训模块则在理论课程中以小 论文的形式完成。如前所述，微生物学课程内容 根据微生物的活动分为若干个专题，根据不同的 专题，设计不同的项目实训选题，之后交由分组后 的学生自己去查找资料，撰写论文。以微生物的 生态专题为例，该专题讲授的是微生物与生物环 境和非生物环境之间的关系，项目实训选题包括 极端环境微生物（可根据不同的极端环境进一步 划分,如嗜热微生物、嗜冷微生物、嗜酸微生物和 嗜碱微生物等）、人体微生物、科

19、学研究与微生 物、微生物之最、环境污染监测与微生物和环境保 护与微生物等。学生可选择一个自己感兴趣的项 目实训选题。以嗜热微生物为例,学生需要从嗜 热微生物的定义、生理特性、嗜热微生物适应极端 高热环境的机制以及应用等几个方面查找资料， 完成小论文的撰写。通过参与实验课程中的小课题和理论课程中 小论文的撰写，学生熟悉了项目的选题、设计和实 施的全过程，在具体的项目实训过程中综合运用所 学的知识，既深刻理解了课程内容，又得到了决策、 认知、总结、应用、评价和合作等全方位的训练。3成果展示实验课程中的小课题或理论课程中的小论文 完成之后，各小组将自己的实验结果或论文制作 成PPT，在全班进行展示。

20、制作PPT的过程，是将 项目实训课题再一次进行梳理和总结的过程;实 验课题的PPT展示，有实验结果的罗列，有成功 经验的总结，也有失败原因的分析;每个小组都可 以从与其他小组的交流中获得启发，为今后类似 课题的开展提供借鉴;小论文的PPT展示，往往 是某一个专题的拓展和深化，不同小组选择不同 的项目，使学生在较短的时间内获取知识，效果优 于单纯的讲课。通过PPT的分享，使教学信息的 传递从教师单独传授的单向信息源，转变成学生 与教师交流讨论、学生与学生交流讨论的双向和 多向交错流动，彻底改变了学生被动接受知识的 状况，并激发了学生内在的学习动力与活力。 PPT展示完成之后，进行名次评选，前三名

21、给予一 定的奖励。这样的成果展示，充分调动了大家学 习的积极性与主动性，学生既学得开心，又非常有 成效,同时锻炼了学生走上讲台的胆量。3项目实训模块的实施效果自2015年以来，先后有4个年级（2015级、 2016级、2017级、2018级）3个专业（生物工程、 药学、药剂专业）参与实施项目实训模块教学改 革,其中生物工程专业以“实验课程中的小课题” 的形式实施,药学药剂专业实施以“理论课程中 的小论文”的形式实施，鼓励正在修习或者已经 修完微生物学课程的学生积极申报校级、省级、国 家级等各级创新创业课题，参加各类与微生物相 关的生物学科竞赛，就目前看来，实施效果不错, 具体说明如下。3.1问

22、卷调查结果由于中南民族大学生命科学学院的生物工程 专业实验学时较多,为64学时,在完成40学时观 察性和基础性实验的基础上，设计了 24学时的综 合性和探索性实验。每一年度的综合性和探索性 实验完成之后，均对该项目实训实施形式进行问 卷调查，该问卷包括12个选择题和1个主观题, 在4个年级共220人的调查问卷中,88. 24%的学 生认为有必要加入综合性实验这一教学内容,92%认为没有必要,7. 84%的学生不确定，超过 半数的学生（52.94%）认为通过综合性实验，动 手能力得到了提高,41. 18%的学生认为效果一 般,7. 84%的学生认为没有提高或者不确定。综合性和探索性实验涉及到理论

23、课程的多个 知识点，如原核微生物、营养、生长、生态、生理代 谢、分类与鉴定、诱变与育种等，45.10%的学生认 为自己掌握了这些知识点中的3 4个,39.22% 的学生认为掌握了 5 6个,5. 88%的学生认为掌 握了 7个，只有不到10%的同学意识到0 2个 知识点穿插于综合性实验中。而在众多知识点 中，70.59%的学生认为营养和生长的知识点对自 己实施综合性实验最有帮助，其次是分类与鉴定 （占64.71%）、诱变育种（占45.09%）、原核生物 章节（占43. 14%）和生理代谢（占43. 14%），而 生态章节的知识点对自己的帮助不大，占到 27.45%。所有学生都认为综合性实验的开

24、展对理论课 程中知识点的理解是有帮助的，其中2/3的学生 （66.67%）认为是很有帮助的，1/3的学生认为作 用一般。对于综合性实验内容的设计与安排, 70. 59%的学生认为内容是合适的，无需增减， 11.76%的学生认为内容偏多，有些内容是多余 的，也有15.69%的学生认为内容偏少，不能涵盖 所有主要知识点。对于综合性实验的设计,70.59%的学生希望 该过程应该以教师为主导，由教师和学生一起完 成，也有25. 49%的学生希望教师和学生一起完 成，但以学生为主导,3.92%的学生希望全部由教 师设计，说明学生们有意愿对实验课程的小课题 进行设计，这一点在综合性实验的建议中也有体 现，

25、很多学生希望能够设计更贴近于生活的课题 进行实验。在具体完成实验的过程中,2/3的学 生认为教师的引导作用多一些好,27.45%的学生 希望教师的引导作用少一些好，也有5. 88%的学 生认为无需教师的引导，老师只需要帮助学生解 决实验中的问题即可。本次综合性实验所采集的样品来源于土壤或 者南湖水样，对于是否扩展样品范围，比如食品或 者其他环境样品,70.59%的学生认为需要扩展, 3.58%的学生认为不需要,23.53%的学生持不确 定态度。对于实验的分组,50. 98%的学生赞同目前的 分组方式1 2人一组,39.22%的学生赞同2 4人一组，3. 92%的学生希望5 6人一组， 5- 8

26、8%的学生赞同6人以上为一组。60.78%的学生认为经过综合性实验的训练 增强了独自完成实验的信心,35. 39%的学生感觉 增强了很多;49.02%的学生认为自己对于微生物 学课程的兴趣增加了一些,35. 29%认为增加很 多,15.69%认为没有作用。从学生的问卷中可以看出，多数学生认为开 展综合性实验教学很有必要，该教学形式有助于 提高学生的动手能力，有助于对理论知识的理解 和课程知识点的掌握，认为实验内容适合，希望 在老师的指导下更多地参与实验设计，实验分组 以1 2人最好。综合性实验的开展不仅增加了 学生对本课程的兴趣，也增强了学生独立实验的 信心#3. 2学生竞赛成果鼓励并指导正在

27、学习或者已经修完微生物学 课程的学生积极申报校级、省级、国家级等各级创 新创业课题,参加各类与微生物相关的生物学科 竞赛,通过实施创新创业课题和生物学竞赛中的 小课题完成项目实训。自2015年以来，学生们先 后获得各级创新课题13项（表2）、国家、省校级 大学生生物学科竞赛奖项15项（见表3），通过参 与创新创业课题和生物学科竞赛完成项目实训， 使学生加深理解了专题模块和教材内容,熟悉了 项目及课题研究的全过程，锻炼了多方面的能力， 提高了综合素质。表2各级创新创业课题情况Table 2 Summary of innovation and entrepreneurship projects a

28、t different levels立项年度级别课题名称2015国家级汉川市畜禽养殖废弃物对于汉江流域的污染研究2015国家级武汉市南湖污染状况及其微生物群落结构的研究2015校级高自溶性乳酸菌的选育及产酶特性研究续表2立项年度级别课题名称2015校级葛仙米培养条件优化及营养成分分析2016国家级皱皮木瓜生物活性物质提取及抑菌效果分析2016省级抗生素产生菌CY04的抗菌谱及活性产物筛选2016校级环境中抗药菌株的分离、鉴定及其抑菌活性研究2016校级水葫芦的生态化综合利用2016校级链霉菌.R21菌株次级代谢产物的分离鉴定及其合成基因簇的初步分析2016校级尼古丁降解菌SCUEC1菌株中ag

29、nE基因的鉴定与功能分析2018国家级结晶紫降解菌的分离、鉴定、降解特性及机制的研究2018校级过氧化物还原酶P*xA基因在抗氧化和共生中的作用机制研究2018校级一种新型大环内酯类抗生素的分离纯化与合成基因簇分析表3生物学科竞赛获奖情况Table 3 Summary of awards in biological competitions获奖年度竞赛名称竞赛级别获奖等级课题名称2016湖北省第四届大学生生物 学实验技能竞赛综合赛省级三等奖PCR-DGGE对武汉市南湖、东湖和汤逊湖水体微生物多样性的研究2016湖北省第四届大学生生物 学实验技能竞赛单项赛省级一等奖微生物学2016湖北省第四届大学生生物 学实验技能竞赛综合赛省级三等奖基因在抗环境压力中的作用机制研究2018湖北省第五届大学生生物 学实验技能竞赛单项赛省级一等奖微生物学2018第三届全国大学生生命科 学创新创业大赛国家级二等奖环境中抗药菌株的分离、鉴定及其抑菌活性研究2018第二届全国大学生生命科 学竞赛国家级二等奖环境中抑菌微生物YZ-02的分离鉴定及抑菌机理研究2018湖北省第五届大学生生物 学实验技能竞赛