结合科研课题开设医学微生物学系列综合设计性实验
作者：张文平，刘波兰，马廉兰
【摘要】 综合设计性实验可充分调动学生的积极性和主动性，对保证教学质量、提高教学效果起很重要的作用。加强综合设计性实验教学有利于培养学生的创新意识和创新能力。该文通过实例，介绍在医学微生物学实验教学过程中如何结合教师的科研课题来提高综合设计性实验教学质量，为构建创新性实验教学模式探索一条切实可行的途径。
【关键词】 教学改革 综合设计性实验 科研课题
长期以来，我国高校对实验教学重视不够，强调理论知识的理解和映射，忽视学生综合创新能力的培养，验证性实验多，联系实际的综合性设计性实验少，实验内容陈旧，同时各门课按自己课程的要求安排实验，实验之间特别是综合性设计性实验之间缺乏相互联系与协调，学生在本科阶段的学习与训练难以形成方向与专长。这势必削弱了学生对实验课的兴趣，抑制了学生主体意识和创新欲望，综合与创造能力得不到培养。为此，部在《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中指出：“高等学校要重视本科教学的实验环节”，“开设一批新的综合性、设计性实验”。设计性实验是培养学生综合能力的重要途径。本文从我院医学微生物学实验教学的建设中，围绕如何通过结合科研课题来提高综合设计性实验教学质量这一课题，进行综合设计性实验教改探索。
1 综合设计性实验选题原则
综合设计性实验作为地方院校本科人才培养的一个重要环节，应着重于学生综合运用知识与技能的培养，培养学生独立分析与解决问题的能力。综合设计性实验的选题过小或过于简单会失去设计性实验的意义，难以达到培养学生综合能力的目的；反之，题目选择的过大或实验指标过高，会使学生无从下手、望而生畏，从而丧失信心和勇气，也不能达到设计性实验的目的。选题的一般原则是根据教学大纲要求，结合理论教学内容，兼顾学科现状与趋势，选择适当的题目，具体讲要考虑以下几个方面的原则。
1.1 难易适中性原则设计性实验题目的难易程度要适中，大多数学生运用所学知识和实验技能，通过查阅资料和教师的启发性指导能在规定的时间内完成，同时要考虑实验题目的层次性，使不同水平的学生在实验题目的选择上有一定的余地。
1.2 可行性原则确定实验题目不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑实验条件的可行性，尽量选用实验室已有的仪器设备和通用性的仪器设备。
1.3 探索性原则选题应具有一定的探索性，进一步为学生提供思考和创造的空间，调动学生学习的主观能动性，通过查阅资料和动手、动脑而有所创新。
1.4 综合性原则题目的选择要注重学生已有的基础知识和基本技能的综合应用，达到进一步巩固和掌握的目的，同时要理论联系实际，提高学生分析和解决问题的综合能力。
1.5 安全性原则不仅要考虑学生人身的安全，还要考虑仪器设备的安全，同时要尽量减少对周围环境的污染和破坏。
2 结合科研课题开设综合设计性实验思路
根据教师申报的科研项目，选择合适的科研课题，由课题主持人对课题按技术和功能进行细分，分解为若干个系列综合设计性实验题目，学生以5～6人为1个小组选择其中的某个实验题目进行查阅资料，并在此基础上明确实验原理，写出实验内容、方法、步骤，列出所使用的实验仪器设备。教师根据学生提交的实验方案，审查其合理性、可行性，对存在的问题进行纠正。学生再根据修改的实验方案进行实验。学生完成综合设计性实验后，对实验得到的数据和结果进行分析，得出实验结论，写出研究报告，展示成果。最后由教师组织进行答辩，给出成绩与评语。
3 结合科研课题开设综合设计性实验的优势
3.1 有利于调动教师的责任心和积极性很多实验研究需要花费大量的时间和精力，而教师又担负着沉重的教学任务。如果把这些内容与学生实验结合起来，就可以减轻教师的一些负担，使他们能全心全意地指导和监督实验全过程，避免出现任何差错。另外，一般开设的开放性实验的困难在于教师不能随时到位进行指导，但若与教师自己的科研课题结合起来的话，教师就不较工作量的大小而尽量把工作做好，从而保证随时到位对每个学生进行指导。
3.2 有利于提高学生的综合素质，培养其科研兴趣由于学生做出来的数据有实用价值，从而激发了学生的积极性和责任心，他们将所学专业知识应用于实际，经过认真操作实践后，其基本技能得到很大提高。同时，由于是开放式，学生根据需要安排实验时间，对影响实验结果的关键环节可反复进行，从而会有更深的理解，使其综合素质得以进一步提高。
3.3 有利于培养团结协作精神项目设计往往多人协作完成，结合科研课题进行综合设计性实验，这将极大地激发学生的创新热情。从资料的查询、项目的分工到实验的操作都要求学生在整个设计过程中都具有良好的团结协作精神。每个学生都应熟悉整个科研项目的设计构想，知彼知己，明确自己的设计定位，在较完整理解实验目标的基础上有效开展综合设计性实验。
3.4 有利于开展道德
由于实验进行得认真与否和教师的试验结果有直接关系，所以容易发现学生在实验过程中是否弄虚作假，编造数据，并针对这种现象进行科学道德教育，提高学生的科学道德水准，实现“教书育人”。
4 实验改革设计实例
近年来，由于抗生素的广泛使用导致耐药菌种类越来越多，耐药性不断增强且播散迅速，甚至出现多重耐药，一些表面看起来轻微的感染因缺乏有效药物将可能致人于死地。因此，监测院内感染耐药菌的趋势，探讨耐药机制，对预防和控制耐药菌的扩散有重要意义。为此，我们申报了“感染细菌的分布及耐药性分析”课题。结合该科研项目，我们将其按技术和功能进行分解为：①临床标本病原菌的分离培养；②细菌L型的检测；③抗生素敏感试验；④β-内酰胺酶的检测等几部分，供学生进行综合设计性试验。
4.1 临床标本病原菌的分离培养
病原菌的分离培养既是了解医院感染细菌分布的重要步骤，也是分析各种细菌耐药情况的先决条件。要求学生从医院检验科收集粪便、尿液、脓液、血液等标本，通过自制的培养基进行细菌的分离培养，并对所分离到的细菌通过形态染色、培养特性、生化反应以及用特异性诊断血清做玻片凝集反应来进行鉴定。另外，经费充足还采用PCR、基因探针等分子生物学的方法或免疫标记技术鉴定细菌。
4.2 细菌L型的检测细菌L型是指细菌在某些抗生素（如青霉素）等因素的作用下形成的一种细胞壁缺陷型细菌，其用常规方法培养不能生长，但在高渗环境中能够存活并在一定条件下可引起尿路感染等疾病，故检测细菌L 型对临床诊断及合理用药显得尤为重要。将收集到的尿液或血液标本接种在自制的普通培养基、血平板和L型培养基上进行培养，其中对L型培养基应逐日在低倍镜下观察，发现“油煎蛋”样或“颗粒型”菌落即涂片，革兰氏染色及细胞壁染色鉴定。
4.3 抗生素敏感试验
各种致病菌对抗生素的敏感性不同，且在过程中，细菌对药物的敏感性又常发生改变而产生耐药性，所以测定细菌对药物的敏感性，在临床治疗中选择用药上具有重要意义。将分离出的致病菌接种在自制的培养基上，然后贴上含一定浓度的自制青霉素、链霉菌、红毒素等药物纸片，观察不同药物纸片在培养基上抑菌圈大小，并与标准菌株进行对照，从而判定细菌对药物的敏感性。另外也可通过试管稀释法、打孔法来观察细菌对药物的敏感性。
4.4 β-内酰胺酶的检测
β-内酰胺酶是由金黄色葡萄球菌等多种细菌所产生的一种钝化酶，其能裂解青霉素和头孢菌素等β-内酰胺类抗生素的β-内酰胺环，使其变成无抗菌活性，从而表现为产酶细菌对这些抗生素耐药。因此，检测β-内酰胺酶可判定该菌对某些抗生素的敏感性。分离出致病菌后，根据采用法酸度法、碘测定法或分光光度计法，检测细菌β-内酰胺酶的含量，从而判定细菌对青霉素等抗生素是否产生耐药性。上述实验涉及到教学大纲所规定的学生应掌握的基本技能以及一些新知识的学习与应用，从选题的新颖性和难易程度而言, 都比较适合学生独立工作能力的培养。该课题中涉及到的细菌形态学检查方法(取材，涂片，染色，镜检)、细菌分离培养技术(培养基制备，细菌接种，生长现象观察)、药敏试验、细菌生化反应、PCR技术等学生通过实践完全有能力掌握，并且通过完成这些实验可培养学生的无菌观念，增强职业责任意识。
5 教学体会
教学与科研是相辅相成的，教师在以教学为主的同时确定一个稳定的研究方向，开展科学研究，一方面可以提高自身的学术水平，另一方面可以获得许多与教学相关的信息，并可以把这些信息及时反馈到教学中去，充实和丰富了医学微生物学实验的教学内容，同时在教学过程中又不断有新问题出现，提出新的要求，促使我们去搞科研，这就形成了教学与科研相互促进的良性循环，使基础课教师既能同时上实验课，又能让学生参与一些科研工作。
结合科研课题开设综合设计性实验，增强了教师和学生的互动。首先，使设计性实验教学的选题更科学。教师科研课题都经过了认真的筛选，往往研究内容处于学科前沿，具有很强的探索性。从教师科研课题中选择设计性实验项目对学生来说更具有新颖性和挑战性，使学生的学习目标更明确，参与积极性得到提高。第二，学生在实验过程的创新构想对教师的科研工作也有很大的启发和帮助。第三，学生通过设计性实验的锻炼，为毕业环节的毕业(设计)作打下了良好的基础。第四，实验室仪器设备得到充分利用。由于设计性实验与教师科研的部分内容相似，实验仪器可以共享，减少了学校对实验室的投入，符合建设节约型社会的潮流。
总之，教学和科研结合对实现教学内容化以及在交叉学科中培养学生创新意识和创新能力的提高，均不失为一种有益的尝试。
