微生物的培养技术范文

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篇1

苏霍姆林斯基曾经说过：“在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者，研究者和创新者，而在儿童的精神世界里，这种需要更为强烈”。因此，在小学数学教学当中，教师要注重培养学生的创新精神和创新能力，激发学生的创新意识，鼓励学生都树立起创造的欲望、勇气和信心。在教学实践中，我结合学生的实际情况，从以下几方面有意识地开展了对学生创新意识的培养。

一、创设教学氛围，营造思维情境

创新意识是一种发现问题、积极探索的心理趋势。要使学生积极主动地探究知识，成为学习的主体，发挥创造性，必须克服那些课堂上教师是主角，少数学生是配角，大多数学生是听众的旧的教学模式，给学生充足的思考空间，以平等、宽容、鼓励的B度对待学生，更多地采取讨论、探究等方式，给学生充分展示的机会，让学生积极主动地参与到教学过程，真正成为探索研究的主体。那么在数学课堂教学中，创新意识与创新能力的形式与发展必须有民主、平等的教学氛围，只要师生感情融洽，学生在课堂上就敢说、敢想、敢问，就能唤起创新意识。

例如，笔者在分数基本性质教学过程中，为了更好地帮助学生理解推导过程，运用了故事引入，创设情境，激发学生兴趣：爷爷把一块月饼的3/4分给弟弟，把一块月饼的9/12分给妹妹，爷爷这样分公平吗？在教学中以学生为主体，让学生独立探索知识，主动探索的过程也是思维创新的过程。学生在创造性分析中，举一反三，大胆举例，更好地理解了分数基本性质，这正是良好师生关系碰撞出来的创新火花。

二、重视内在诱导，引发创新意识

“你可以把马拉到河边，但你却无法迫使它饮水。”教学活动从本质上说是一种环境的创造，教学模式则是构建这种环境的方法。安静地坐在教室里的学生不等于就进人了主动学习的状态，调动了学生的积极性就等于教学成功了一半。因此，教学的关键在于诱导学生的学习兴趣，激发学习动机，激励学习的主观能动性，从而引导学生不断进行创新学习。

在“圆的认识”一课教学时，我们设计了这样的导人：“谁知道，汽车为什么能行使得又快又稳？”学生回答：“因为车轮是圆的。”“为什么车轮做成圆的，汽车就能行驶得又快又平稳呢？”学生面面相觑，百思不得其解，迫切想知道答案。“看来，汽车为什么行驶得又快又平稳这一司空见惯的现象还很有必要研究一下呢。”从而引导学生学习教材，弄懂“圆”、“圆心”、“直径”、“半径”的概念及性质。学生在追寻答案的过程中自主地探求知识，然后再用学到的知识来解释“车轮为什么是圆的”这一司空见惯的现象，教师教的热情和学生学的热情巧妙地结合在了一起。学生在主动参与，在“动”起来、“活”起来的过程中，有了成功的体验，激起了更强的探索新知识的欲望。

三、加强操作演示，培养分析能力

“思维是人对客观事物的反应。”没有外界的客观事物，也就谈不上人的思维活动。他们的思维正处在由具体形象思维为主向抽象思维的过渡阶段，他们还不能以纯抽象的方式进行思维，往往要借助形象的或者与动作有联系的表象作为思维的基础，来启动思维。所以教师要根据不同的教学内容，充分借助教师的演示，学生的操作，通过学生的眼、手、脑等多种器官活动，来培养学生的思维能力。

如，在教学应用题：“一列火车全长650米，以每秒25米的速度，通过一个山洞共用54秒，求这个山洞有多少米？”由于这道题条件复杂，小学生对题目条件的理解有一定的困难。怎么为孩子们解决这一困难呢？笔者通过简易的教具演示，用硬纸制成山洞，用玩具车当火车，演示火车过山洞的过程。学生观察教师的演示后，从教师的演示过程中，学生的思维得到启发，达到真正理解题目意思，怎样才算通过山洞，即火车头进洞开始直到火车尾出洞为止，充分理解火车一共走了多少路，再进一步了解了这个山洞的全长。

四、培养合作精神，活跃学生思维

合作学习，是学生们非常喜欢采取的学习方式。实践证明，采用“小组合作学习、分组讨论、同桌合作学习”的教学手段能充分调动学生学习的积极性，让学生更愿意表现自我，活跃思想，激发创新思维。同时，我们必须在合作学习的过程中，创设良好的学习氛围，多鼓励，多表扬学生的奇思妙想。尊重每位学生的意见，让他们在讨论中都有充分的发言权，培养他们听、说、思考的能力。从而，为他们逐渐成长、成熟起来的创新思维搭建更稳定和宽阔的平台。

比如，讲解“角的认识”这一教学内容时，如果单纯就“角”进行板书和讲解，学生往往很难理解。我在课堂上，就采取全班分组合作方式，让他们依据自己的想象，动手折三角、折四方、折飞机……每位同学都出谋划策，看哪个小组折的最好、最像。将学生们折成的东西收集起来，让他们找一找，看一看，他们折成的东西，都有几个角，几条边。同时，我还启发他们，如果多折一下，少折一下，你折出的东西，会多或者少几个角呢？通过这样的启发和引导，孩子们的讨论热情不断高涨，创新意识不断被激发，学生对“角”的认识不仅直观而且记忆深刻，教学的目的也充分达到了。

总之，学生学习是认识新鲜事物的过程，是探究新知识的过程。教育就是带领学生进行不断认识与创造的过程，数学教师要有创新意识，不断完善教学提纲，在教育探索的道路上不断增加自己的知识量，用新的教学方法开辟新的教育路径。

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职业教育就是就业教育，职业教育必须以就业为导向改革创新，牢牢把握面向社会、面向市场的办学方向，服务于解决大多数人的就业问题，满足人民群众不断发展变化的就业、转岗及下岗再就业的需求，这是职业教育的立足之本［1］。我院药物制剂技术专业为提高社会对药学高职人才的认可和满意度，提高就业率，紧跟形势的需要，在教学过程中渗透“以就业为导向”的教学理念，培养职业能力。

一、确立正确的高职人才培养目标。

在我国，由于高职教育起步较晚，人们对高职教育的认知度不足，很多人认为高职院校的毕业生出来就是当工人，社会地位低、收入低、发展空间有限等。可是，随着社会经济的迅速发展，高职院校的学生逐渐变成行企业的“香饽饽”，很多人变成了“高级蓝领”。所以，高职人才培养目标应与社会经济发展，行企业的市场需求，以及我国的高等职业教育体系三方面的因素相结合，培养以就业为导向的具有一定理论基础的应用型、实用型、高技能人才。另外，为了提高学生的综合素质，还应培养学生的政治文化素养，使其更好地服务于社会。

二、构建科学、合理的高职课程体系。

为培养具有药物制剂生产、质量控制及相关职业群的一线工作能力和严谨规范的职业素养，德智体美全面发展的高素质应用性药物制剂技术人才，本专业课程设置遵循以下原则。

（一）以工作岗位为引领，设置核心课程。高职教育课程开发的起点是职业，是工作岗位，而不能试图从静态的知识出发面对变化的职业未来。所以，高职课程体系的构建应该以工作岗位为依据，分析确立工作岗位任务，将其中的常见问题及相互间的关系与教学进行有效的结合，并把这些内容有序地罗列出来，采用多元化的教学手段进行教授。在实施过程中，还要不断加强学生对工作岗位的认知度，如工作岗位的职业要求、完成工作岗位任务应必备的知识与技能、工作岗位前的课程学习、职业岗位课程群的选择等。这种以工作岗位需求为依据的核心课程的设置，不仅与高职教育的培养目标有一个紧密的衔接，而且为实现学生的零距离就业提供了一个有力保障。

（二）提高学生的综合能力，设置多样化的人文课程。目前，我国高等职业教育过程都存在着“轻人文、重技能”这一问题，致使学生在今后的就业及个人发展中受到不同程度的影响。所以，要提升高等职业院校学生的人文素养，提高他们在社会市场中的竞争力，就必须构建一个完整的、科学的人文课程体系。首先，人文课程的设置要与各专业的工作岗位群有机结合起来，有目的地进行人文教育。其次，设置多样化的人文必修课［2］，主要涵盖哲学、社会、艺术、逻辑、经济、美学、伦理等。通过这些课程的教学，学生学会正确认识人与自我、人与自然、人与社会间的关系，从而全面提升文化品位、审美情趣、人文素养和科学素质。再次，加强高职院校校园文化建设，创造良好的校园环境。如通过对高职校园自然景观的建设、开设人文讲座、丰富第二课堂等，可以陶冶学生的情操，使其人文精神得以升华。最后，积极开展社会实践活动，与人文教育相结合。学生通过参加各种社会实践活动，拓宽视野，提升个人的人文素养，满足社会发展对人才培养的需求。

（三）加强校企合作，促进工学交替的教学模式。“校企合作、工学交替”是高职教育的人才培养目标实现可持续发展的必然趋势，也是顺应社会经济发展，满足社会人才需求的必由之路。

三、加强实践教学环节，提高学生的综合能力。

为培养符合技术应用型人才，根据药物制剂技术专业特点，我们在课程设置中突出实践能力的培养，主要从以下几点着手。

首先，加强实验室的建设和利用。努力提高实践教学时间在专业课教学计划中所占的比例，实验实训课时占总课时33%，除极个别理论性较强的专业课程之外，大部分课程实训课比例都较高，生药学等课程实践课比例在50％以上。此方法增加了学生动手的时间和机会。本专业还遵循以学生为根本的原则，在相关实验室均配备了国内最先进的仪器设备，为了让学生有更多的练习时间，提高操作能力，实行实验室开放，让学生在课余时间或者节假日到实验室进行基本操作的练习，教师在实验室给予相应的指导，此种方法提高了学生操作的熟练程度，实验技能明显增强。其次，本专业设置了药物制剂校内实训车间，模拟真实的职业氛围，使学生身临其境，改变传统的单纯以实验室为主体的实践教学模式，为学生毕业后的零距离上岗提供有利条件。最后，针对本专业不同层次、不同个性、不同就业意向的学生，我们以就业为导向，实行多元化实习模式，使学生的个性特点在实习阶段得以充分展示，最大限度地满足用人单位的需求。

四、完善考核制度，探索科学的考核方法。

认真组织考核，这不仅可检查本学期实验教学的效果，而且可以发现教学中存在的问题，以便下学期改进。

过去考试只考理论，而且大多以知识记忆为主，很难反映学生的能力水平和综合素质，与就业为导向的办学思路很不相符，我们必须建立与就业接轨的考试制度。首先是考试题型的变化，减少死记硬背的题型，如名词解释和填空等，加大实训项目的比例。其次是成绩评定由多项内容构成，包括平时的学习态度、作业练习完成情况，口试和笔试相结合，例如本专业的药物化学课程，课程中间给学生一些课题，要求学生到网上或图书馆查找相关资料，整理成论文的形式，并要求其在全班同学前简述其论文内容，根据其表现评分，作为其作业成绩。

五、加强“双师型”教师队伍建设。

在以就业为导向的高职教育课程体系具体的实施过程中，要不断加强教师团队建设。高职教师不仅仅要具备扎实的理论基础，还要具备娴熟的专业操作技能。为了使药物制剂技术专业顺应社会、市场及专业发展要求，满足社会、企业人才需求，应积极从医院、药厂等单位引进具有双师素质的专业技术人员和管理人员进行任教，并聘请一些有经验的专家作为兼职教师，以提高教师队伍的整体素质。

经过近几年的探索，我院药物制剂技术专业取得了一定的成绩。在课堂教学中，学生的主体地位得到有效体现，职业能力普遍提高，岗位意识增强，受到用人单位的好评。通过几年来的实践，我们深深感到高等职业教育必须树立以市场为导向，以就业为宗旨的办学理念，这是职业教育发展的必然趋势。只有紧随行业发展、市场需求和岗位需要确立正确的高职人才培养目标，构建科学合理的课程体系，强化实践教学，完善考核制度，才能为地方经济发展培养大批懂理论、会动手的高素质应用型专门人才。

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二、培养学生思维能力要贯穿于小学数学教学的全过程

现代教学论认为，教学过程不是单纯的传授和学习知识的过程，而是促进学生全面发展（包括思维能力的发展）的过程。从小学数学教学过程来说，数学知识和技能的掌握与思维能力的发展也是密不可分的。一方面，学生在理解和掌握数学知识的过程中，不断地运用着各种思维方法和形式，如比较、分析、综合、抽象、概括、判断、推理；另一方面，在学习数学知识时，为运用思维方法和形式提供了具体的内容和材料。

应如何体现培养学生思维能力贯穿于小学数学教学的全过程？

1．要贯穿于小学阶段各个年级的数学教学中

要明确各年级都担负着培养学生思维能力的任务。从一年级开始就要注意有意识地加以培养。例如，开始认识大小、长短、多少，就有初步培养学生比较能力的问题。开始教学“10以内的数和加、减计算”，就有初步培养学生抽象、概括能力的问题。开始教学“数的组成”就有初步培养学生分析、综合能力的问题。这就需要教师引导学生通过实际操作、观察，逐步进行比较、分析、综合、抽象、概括，形成10以内数的概念，理解加、减法的含义，学会10以内加、减法的计算方法。如果不注意引导学生思考，从一开始就有可能不自觉地把学生引向死记数的组成，机械地背诵加、减法得数的道路上去。若在一年级养成了死记硬背的习惯，以后就很难纠正。

2．要贯穿于每一节课的各个环节中

不论是开始的复习，教学新知识，组织学生练习，都要注意结合具体的内容有意识地进行培养。例如，复习“20以内的进位加法”时，有经验的教师给出试题以后，不仅让学生说出得数，还要说一说是怎样想的，特别是当学生出现计算错误时，说一说计算过程有助于加深理解“凑十”的计算方法，学会类推，而且有效地避免错误的发生。经过一段时间的训练后，引导学生简缩思维过程，想一想怎样能很快地算出得数，培养学生思维的敏捷性和灵活性。在教学新知识时，不是简单地告知结论或计算法则，而是引导学生去分析、推理，最后归纳出正确的结论或计算法则。例如，教学两位数乘法，关键是通过直观引导学生把它分解为用一位数乘和用整十数乘，重点要引导学生弄清整十数乘所得的部分积写在什么位置，最后概括出用两位数乘的步骤。学生懂得算理，自己从直观的例子中抽象、概括出计算方法，不仅印象深刻，同时发展了思维能力。在教学中看到，有的老师也注意发展学生思维能力，但不是贯穿在一节课的始终，而是在一节课最后出示一、两道稍难的题目来作为训练思维的活动，或者专门上一节思维训练课。这种把培养思维能力只局限在某一节课内或者一节课的某个环节内，是值得研究的。当然，在教学全过程始终注意培养思维能力的前提下，为了掌握某一特殊内容或特殊方法进行这种特殊的思维训练是可以的，但是不能以此来代替教学全过程发展思维的任务。

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关键词：食品微生物检验；教学内容；教学改革；职业教育

Key words: food microbiological testing；teaching content；teaching reform；vocational education

中图分类号：G42 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）33-0192-01

1教学内容改革的必要性

传统的食品微生物课程是理论部分与实验部分分开独立设置教学内容，是按学科体系进行构建的，不符合职业教育的特点，也不能更好地实现教学与工作岗位的零距离对接。这就需要按照食品微生物检验工作过程中的实际需要的技能与素质重新构建教学内容，将原有的食品微生物、食品微生物实验、食品微生物检验进行分解，找出其中与从事食品微生物检验工作相关的理论知识、方法技能、职业素质进行重新整合，并添加了食品微生物检验国家标准、样品的采样技术等内容，形成工学结合的教学项目，从而实现培养食品微生物检验职业技术能力的目标。

2教学内容改革的准备工作

2.1 调查工作岗位需求、实习生、毕业生工作情况、食品行业检验发展趋势，明确以下内容：①明确课程的性质与作用。《食品微生物检验》是一门实践性、技术性很强的专业课程，这门课程的掌握能使学生具备必需的基本检验知识与技能、严谨求实的科学态度、食品质量与安全观念、爱岗敬业的职业素养，互助合作的团队精神等，为今后的持续发展奠定了基础。因此，高职学生对《食品微生物检验技术》这门课掌握的程度，关系到今后能否通过食品检验职业资格考试及能否胜任食品微生物检验的相关工作岗位。②明确职业面向与岗位。食品营养与检测专业毕业生主要面向食品工业领域以及相关单位，从事食品检验、食品生产安全指导、食品经营管理等工作。 面向单位有各种食品加工厂、各级食品质量监督部门、各级卫生防疫站、海关、商检局、各经营检验设备单位、各种大中型饭店、食品市场、农贸市场等单位。

2.2 讨论分析调查结果，确定以下内容：①确定岗位能力、岗位知识、岗位素质构成与要求：通过对食品检验岗位工作任务和职业能力调查与分析，明确了食品微生物检验岗位所必须具备的基本技能与素质和相关微生物学知识。如：能够切实承担某一专项检验项目；能够阅读理解并执行国家相关标准；能够进行有效沟通；能够具备分析检验结果，并对生产过程提出建议的能力；能够掌握食品微生物学及检验的基本知识；具有敬业爱岗的良好职业道德，严谨的科学态度和实事求是的工作作风等。②确定课程目标：依据岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求，确定了课程的能力目标、知识目标和素质目标。如：能够掌握食品微生物检验的基础理论知识、常规项目的检验原理，了解检验新技术的发展概况；能够正确掌握微生物检验的方法和技能等。

3教学内容改革的具体内容

根据以上的调查结果设计了教学内容改革的具体内容。

3.1 仔细研究食品微生物检验的每个项目，将检验中需要掌握的技术及素质进行归纳：①基本操作技术：包括检样制备技术、培养基制备技术、玻璃器皿的洗涤、包扎与灭菌技术、系列稀释技术、显微直接计数技术、显微镜观察微生物形态技术、细胞大小的测定技术、微生物接种与分离纯化技术、微生物的染色技术、生化鉴定技术、血清学鉴定技术、菌落计数及报告技术、快速检测技术等。②职业素质：包括敬业爱岗的精神、实事求是的工作作风、团结合作的意识、严谨的科学态度、分析检验结果对生产过程提出建议的能力、理解与运用相关文件的能力等。

3.2 根据检验中需要掌握的技术及素质选取课程教学内容：①压缩理论教学内容。食品微生物检验技术就是应用微生物学的理论和方法，对食品中的菌落总数、大肠菌群及致病菌等进行检测。因此可以将理论知识融入到实验教学中，做到理论与实践的有机结合。②删除与食品微生物检验无关的内容。为保证教学与实际检验工作的紧密结合，新的课程教学内容应该是围绕食品微生物检验工作岗位需求，按食品微生物检验项目和检验方法选取的检验工作过程中常用的操作技能与相关知识选取的。因此像微生物生物学特性、微生物代谢、营养物质的传递、食品腐败变质的机理、微生物遗传变异与育种等内容可以舍弃，使课程更适用、实用。③增加与微生物检验相关的内容，如：2010版食品微生物检验国家标准内容、快速测试纸片技术、样品的采样技术等内容。

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0 前言

微生物检验是食品分析检验的三大指标之一，与感官指标、理化指标一起构成了确保食品质量安全的重要内容。另一方面，采用人工方法对有益微生物进行培养，再将其广泛应用于食品工业生产具有很强的现实意义。《微生物检测技术》是我院食品生物技术专业（食品营养与监测方向）的一门专业基础课程，课程设计原则“以岗位需求和工作任务为导向，以职业技能鉴定标准为依据，模块项目对应微生物检验能力，基于工作过程创设学习情境”，对应于学生微生物分析、检验与培养能力的提高。

在《微生物检测技术》课程改革过程中，将课程培养目标与学生未来就业岗位相对接，把课程相关岗位能力分解为国家标准解读、样品采集处理、检测设备操作、样品规范检测、数据分析处理和规范书写报告六个方面，课程内容全面跟踪国家相关职业标准，根据岗位典型工作任务确定学习项目，项目教学的开展充分体现社会服务性，力争实现“工作”与“学习”的完美融合。

1 《微生物检测技术》课程内容改革

《微生物检测技术》课程主要分为三级学习模块，分别是基础能力模块、应用能力模块和综合能力模块，在每级模块中分别设计了学习项目。其中，基础能力模块包括微生物检验基础、微生物形态结构和微生物生理特性三个项目，应用能力模块包括培养基配制技术、消毒灭菌技术、分离纯化与培养技术、显微镜观察与计数技术和菌种保藏技术五个项目，综合能力模块包括食品微生物检验、化妆品微生物检验、药品微生物检验和环境微生物检验四个项目。在综合能力模块的学习中，食品微生物检验项目是重点内容，结合食品生物技术专业特点和地方企业资源优势，设计了四个学习情境，分别是扒鸡微生物检验（扒鸡是德州禹城特产，该学习情境的选取对应于禹城市傻小二扒鸡有限公司的需求）、牛奶微生物检验（该学习情境的选取对应于东君乳业有限公司的需求）、调味料微生物检验（禹城市是“中国食品馅料城”，该学习情境的选取对应于鸿兴源食品有限公司的需求）、功能糖微生物检验（禹城市是“中国功能糖城”，该学习情境的选取对应于保龄宝生物股份有限公司、山东龙力生物科技股份有限公司、福田药业有限公司的需求）。学习情境与企业需求直接对应，充分体现了高职人才培养要服务区域经济和社会发展的要求。化妆品微生物检验、药品微生物检验和环境微生物检验项目则根据日常生活常见产品类型分别设计了洗面奶微生物检验、止咳糖浆微生物检验、水样和空气微生物检验学习情境。

2 《微生物检测技术》教学方法改革

教学过程中，根据不同学习内容的特点采用不同的教学方法，主要有工作实境教学法、项目任务驱动教学法、以考促学教学法等。

2.1 工作实境教学法

《微生物检测技术》课程实践性很强，实验课时达到50%以上。实验课程授课过程中，采用工作实境教学法，将实验教学流程与岗位工作流程相对应。其中，岗位工作流程有：承接项目――方法查询――确定方法――实验准备――分析检测――检验报告――报告审核――意见反馈；实验教学流程有：承接任务――方法查询――确定方法――实验准备――样品处理――分析检测――检验报告――汇报交流。通过实验教学流程与岗位工作流程的对接，增强了学生的岗位能力，为将来更快更好地适应工作岗位要求奠定基础。

2.2 项目任务驱动教学法

采用项目任务驱动教学法，承接企业的实际产品微生物检验项目，在项目任务的驱动下开展教学过程。下面以扒鸡微生物检验为例介绍项目任务驱动教学法的运用。

先承接禹城市傻小二扒鸡有限公司的扒鸡微生物检验任务，再进行方法查询，确定运用中华人民共和国《食品卫生微生物学检验》国家标准检测扒鸡菌落总数、大肠菌群和致病菌（主要是沙门氏菌）三项指标。按照检验前准备――样品采集与送检――样品预处理――样品检验――结果报告五个步骤完成检验任务，期间综合运用到培养基选择、配制和灭菌技术，微生物接种技术和微生物计数技术等，还会使用到高压蒸汽灭菌锅、超净工作台、恒温培养箱等设备，对学生综合实践水平的提高起到了极大的促进作用。

2.3 以考促学教学法

采用以考促学教学法，课程考核包括过程考核和期末考试，并融入激励机制和社会评价，增强学生的学习积极性和自律性，进而提高教学效果。具体考核方案如下：过程考核占40%，其中出勤及纪律情况占6%，作业完成情况占4%，实验实训完成情况占20%，实验实训报告占5%，社会服务占5%（社会服务项目包括：督查学院餐厅、超市食品卫生质量，利用课余时间为校企合作单位提供样品微生物检测服务等）；期末考试占60%，其中理论知识考核占40%，技能考核占20%。另外，学生若在社会服务过程中表现优异，获得相关单位的好评，还可以额外获得10分甚至更高的奖励。通过融入激励机制，大大激发了学生参与社会服务的热情，不但有助于提高学院的社会赞誉度，还为学生创造了更多接触社会、接触微生物分析与检验实战环境的机会，教学效果良好。

3 教学成果与课程特色

3.1 教学成果

（1）学生们通过《微生物检测技术》课程的学习，能够利用不同类型的微生物完成发酵食品的制作。截至目前，学生们已经成功制作了发酵香肠、泡菜、酸奶、葡萄酒等发酵食品，实现了由单纯的微生物分析与检验向微生物综合利用的转变。

（2）将社会服务融入课程考核，为学生和用人单位提前搭建沟通桥梁。部分学生在为校企合作单位提供样品微生物检测服务时表现优异，提前被企业看中，签订就业预约协议，一毕业便顺利就业，并直接走上检验技术岗位。

3.2 课程特色

（1）以体现地方特色产品的检验为课程项目内容，将学习和工作充分融合的同时，也为地方经济发展服务。

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中图分类号：TU992文献标识码： A

一、前言

随着人类农业工业活动的加强大量施用化肥、农药以及工业废弃物的排放，使得许多有毒有害的有机化学污染物进入土壤系统，同时对地下水及地表水造成二次污染。清除环境污染物的传统方法有物理修复法和化学修复法，但是这些方法存在着处理费用高、操作复杂、而且有二次污染的可能性等缺点。

微生物修复技术是近年来新兴的一门环境生物技术，实验结果表明生物修复技术是有效的可行的。目前生物修复技术在清除或减少土壤地表水地下水和废水中的化学物质方面的应用已获得成功。本文介绍了利用微生物对污水进行修复的主要技术。

二、微生物修复原理

微生物修复的基本原理是利用自然界中微生物对污染物的生物代谢作用。实际上，大多数环境中都存在着天然微生物降解净化有毒有害有机物质的过程，只是自然条件下的微生物净化速度很缓慢，因此，能够被广泛应用到环境保护实践中的微生物修复，都是在人为促进条件下进行的，如通过提供氧气，添加氮磷营养盐，接种经过驯化培养的高效微生物等来强化这一过程，迅速去除污染物质，这就是微生物修复的基本思想。

与化学、物理相比，生物修复技术具有下列优点：

(1)原位修复可使污染物在原地被降解清除；

(2)修复时间较短；

(3)操作简便，对周围环境干扰较小；

(4)设施简单，运行经费少；

(5)操作者与污染物直接接触机会减少，不致对人产生危害；

(6)不产生二次污染。

当然微生物修复技术并不是十全十美，它也存在不足：

(1)条件苛刻，微生物修复是一种科技含量较高的处理方法，其运作必须符合污染场地的特殊条件，微生物修复易受环境条件变化的影响：酸碱度、温度以及其他因素等都会影响微生物修复的进程；

(2)由于微生物的专一性，导致对水体修复的宏观效果不佳；

(3)需要对污染环境进行详细和周密的调查研究，前期工作时问较长，花费高；(4)微生物对污染物的降解存在一极限浓度；

(5)修复过程中可能产生有毒物质。

三、微生物修复的影响因素

微生物修复的成功运行，主要是在适宜的环境条件下，微生物对污染物的降解过程能够发生。

3.1营养

微生物的生长需要保持碳、氮、磷营养物质及某些微量营养元素在一定浓度，在生物修复过程中经常会出现缺乏氮、磷菩营养时降解速度变慢的情形。

3.2溶解氧浓度

大多数微生物在降解污染物时需耗氧，因此污染物浓度高时，水体或土壤中的溶解氧往往消耗殆尽，造成污染场所食物链中断，污染物质的降解也随之终止，因此溶解氧水平也是生物修复中的重大影响因素之一。

3.3 pH值

微生物对环境pH值非常敏感，pH值的变化会对微生物降解污染韧的速率和活性产生很大影响。接近中性pH对于大多数微生物都是合适的，一般不需要进行调节，只有在特定地区才需要对环境的pH进行调节。

3.4温度

微生物可生长的温度范围较广，一般而言，微生物生长的最佳温度为25℃～30℃。通常随着温度的下降，生物的活性也降低，接近零度时活动基本停止。

四、微生物修复技术在污水处理中的应用

4.1加入微生物和微生物制剂法

投放微生物和微生物制剂法，即针对不同的水体，向其投加针对该污染环境而事先培养好的微生物或外源微生物制剂，并为之创造良好的生长条件，形成优势菌种，最终做到对污染水体的修复。利用投加微生物和微生物制剂比土著微生物对污染的自然净化的速度快。同时具有针对性，可以对不同程度的水污染能够进行不同程度的净化。

4.2吸附技术

生物吸附法作为一种新兴的废水处理技术，在处理低浓度重金属污染废水方面有着极为广阔的应用前景。从运用情况看，利用微生物吸附废水中的重金属在投资、运行、操作管理和金属回收、回用等方面优越于传统的治理方法。与其他技术相比，生物吸附技术有得天独厚的优点，差别在于运行过程中微生物能不断地增殖，且去除金属离子的量随生物量增加而增加。而离子交换法中离子交换树脂的交换容量有限，达到饱和吸附后，就不能再去除金属离子；化学沉淀法中，作用物的化学计量也是一定的，无增殖的可能。因此，开发和利用生物吸附处理重金属废水，使废水处理的技术向着无毒、无害、无二次污染的方向迈进了一大步。

4.3固定化技术

生物催化剂固定化技术发展到今天，已形成了较为完备的理论与方法。随着环境生物学的发展，固定化在治理污水中越来越受到青睐。固定化技术使生物催化剂具有与其在游离状态下完全不同的优点，例如，与产物分离方便；生物催化剂可回收或循环使用；生物催化剂稳定性大大提高；反应过程可得到严格控制等。这些特点使价格昂贵的生物催化剂的应用成本大大降低，从而使其在大规模工业化生产中得到应用成为可能。

4.4培养微生物技术

培养微生物技术是一种污染水体的微生物修复技术。它通过向水体中投加营养物质、无毒表面活性剂、电子受体或共代谢基质等物质来强化水环境中本身具有降解污染物能力的微生物的生存环境，从而达到激活土著微生物，使土著微生物对污染物的降解能力充分发挥，从而达到水体修复的目的。

4.5投加微生物絮凝剂技术

微生物絮凝剂主要是在菌细胞外分泌的，它是一种具有絮凝功能且能被自然降解的高分子有机物，如糖蛋白、纤维素和DNA等，有些直接利用微生物细胞，如某些大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中的细菌、霉菌、放线菌和酵母菌等，本身即可用作絮凝剂。微生物絮凝剂具有高效、无毒和易于生物降解的特点。

五、微生物修复的发展趋势

污染水体的修复是一个牵涉到污染治理、环境生态和水利水文等多学科的系统工程，治理水体污染必须从水体的功能定位、污染整治的日标和水体生态系统平衡的建立等多方面入手。微生物修复与物理修复、化学修复相比虽然有众多突出的优点，但只有与物理修复、化学修复等方法相结合，组成统一的修复技术体系，微生物修复才能在治理水体污染方面发挥出最大的作用。

因此，微生物修复技术今后的研究趋势是：(1)微生物修复与物理化学修复相结合的组合技术；(2)原位和异位相结合的生物修复组合技术；(3)采用现代分子生物学技术研究生物修复的机理以及分离培养高效降解菌和构建基因工程菌以提高微生物降解污染物的效率等。

篇7

食品安全不仅是国际社会的重大议题，也已经成为我国社会关注的焦点之一。食品安全是全球性问题，而由微生物引起的食源性疾病是食品安全的主要问题。在食品生产、加工、储存、运输及销售的各个环节中，微生物的大量繁殖均会引起食品腐败变质，进而导致食源性感染或食物中毒。食源性病原微生物的检测技术直接关系到预防与控制食源性疾病的成败，因此实现食品中病原微生物的快速检测对于控制食品质量以及保证食品安全至关重要。

一、食品中病原微生物概述

病原微生物是指可以侵犯人体，引起感染甚至传染病的微生物，又称病原体。病原体中，以细菌和病毒的危害最大。病原微生物指朊毒体、寄生虫（原虫、蠕虫、医学昆虫）、真菌、细菌、螺旋体、支原体、立克次体、衣原体、病毒。病原微生物依附在食物上的过程中，短时间内无法通过肉眼观察出来。在传统的病原微生物检测过程中，一般通过使用增菌培养基增加目的菌的数量，或使用选择性培养基达到获得单个纯化微生物的目的。整个检测过程繁琐，需要耗费大量的人力物力，而且检测周期长、灵敏度低，难以满足国内外对食品安全检测的要求。目前，国内外许多相关机构和学者都致力研究快速检测技术和方法，已改进开发了一些快速的检测工艺与技术，微生物检测技术已逐渐由传统的培养水平向更高水准的水平迈进。

二、病原微生物快速检测工艺开发与研究

1.DNA探针技术

DNA探针技术（或分子杂交技术），就其本质来讲，指的就是利用高精确性的碱基互补配对及DNA分子的复性、变性对指定DNA序列展开探查的一种新技术。具体来讲，DNA探针就是对指定DN段进行生物素或同位素标记，这种特定的DN段在大小上存在明显差异，如有的片段大概只相当于20个碱基的大小，而有的DN段则可能大如寄生虫基因组。当等待检测的未标记单链DNA与DNA探针按照碱基顺序互补融合时，通过H-将这两条单链连接并形成双链杂交分子，通常将这种双链杂交分子标记为“DNA-RNA”；对于未能实现配对结合的核苷酸则进行溶解，并用酶检测或放射自显影等检测系统对杂交反应结果进行检测。鉴于DNA分子在碱基互补配对中的高精确性，单链DNA探针往往只与样品中变性处理的DNA单链完成配对杂交。前面我们提到用生物素或同位素对DNA探针进行标记处理，也是为了提高实验的敏感性。据资料显示，目前DNA探针技术在乙肝病毒、沙门氏菌、产肠毒素大肠杆菌等微生物检测中的应用已较为成熟。

2.基因芯片技术

上世纪末诞生的一项新型生物技术：基因芯片技术。基因芯片技术是将各种基因寡核苷酸点样于芯片表面，微生物样品DNA经PCR扩增后制备荧光标记探针，再与芯片上寡核苷酸点杂交，最后通过扫描仪定量和分析荧光分布模式来确定检测样品是否存在某些特异微生物翻。基因芯片技术理论上可以在一次实验中检测出所有潜在的致病原，也可以用同一张芯片检测某一致病原的各种遗传学指标。由于基因芯片技术检测的灵敏度、特异性和快速便捷性都很高，在致病原分析检测中有广阔的发展前景。

3.电阻抗法

电阻抗法是刚兴起不久的一项生物学技术，已经开始应用于食品微生物的检验。电阻抗法原理简言之，就是细菌在培养基内生长繁殖的过程中，将会使培养基中的大分子电惰性物质（如碳水化合物、蛋白质和脂类等），代谢为具有电活性的小分子物质（如乳酸盐、醋酸盐等），这些离子态物质能增加培养基的导电性，使培养基的阻抗发生变化。只要合理检测培养基的电阻抗变化情况，便可以判定细菌在培养基中的生长繁殖特性，即可检测出相应的细菌。因为具有检测速度快、灵敏度高、准确性好等优点，这一技术在食品工业阻抗微生物学中得到了广泛应用，尤其是运用在食品微生物质量控制的许多领域，诸如原料质量估测、加工工艺评估、成品质量检测、产品货架期预测等。该法目前已经用于细菌总数、霉菌、酵母菌大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等的检测。分别用传统培养技术与3种快速检测方法（阻抗法、基因探针法和沙门氏菌示踪法） 对禽类饲料和环境样品中的沙门氏菌进行检测，40.2%的样品为阳性。阻抗法检测为39.6%，传统培养法检测为26.7%，基因探针法检测为29.8%，沙门氏菌示踪法检测为28.9%。阻抗法是几种方法中最少受到主观因素干扰的。用阻抗法和传统检测方法进行对照试验，对250种食品样品进行了检测。在122种沙门氏菌阳性样品中，用阻抗方法检出的有119种，传统的亚硒酸盐一胱氨酸培养基检出106种，用RV培养基仅检出92种。这也从另一角度说明电阻抗法的实用性。

4.物传感器

物传感器是利用生物活性物质（即生物元件）做敏感器件，配以适当的换能器（即信号传导器）所构成的分析检测工具。生物活性物质包括酶、多酶体系、抗体、细胞、微生物、动植物组织等，这些物质具有专一识别各种被测定物质的功能，并与这些特定物质发生化学反应。换能系统把生物化学讯号转变为光、电信号（如电位或电流测定电极、光纤换能器、热敏电阻、场效应晶体管、压电晶体和表面等离子体共振等），待测物质经扩散作用进入生物活性材料，经分子识别发生生物学反应，产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号、光信号等，再经二次仪表放大并输出，便可知道待测物浓度。生物传感器具有体积小、成本低 、灵敏度高、选择性及抗干扰能力强 、响应快等优点，因而在食品安全检测中也得到了广泛应用。

三、结束语

食品微生物检测技术正朝着简便、高效、快速、标准化、高精度和自动化的方向快速发展。每种快速检测工艺技术都有其独特的优点，相关从业人员可根据不同检测目标及检测条件选择适当的检测方法，还可以将几种方法复合起来使用，以提高检测的准确性。我们应该不断发展和完善微生物快速检测技术，利用好这一技术，使它为人类公共卫生、食品安全 、营养健康与疾病预防发挥出更大的作用。

参考文献：

[1]王辉，张伟，王燕，顾希. 食品病原微生物快速检测技术及研究进展[J]. 粮食与油脂，2012，04：1-5.

[2]邹小龙，姜川，郝大伟. 食品微生物快速检测技术研究进展[J]. 食品研究与开发，2012，08：226-229.

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环境工程微生物学是环境工程专业的专业基础必修课。它是生命科学和环境科学与工程的交叉学科,具有极强的实践性和应用性。环境工程微生物学实验是加深学生对理论知识的理解,培养学生实验技能、实验思维和动手能力的一个重要途径。同时,该实验又是一门操作性很强的课程,需要大量的实验仪器,以及老师手把手传授实验技能,如果没有先进的教学方法做支持,掌握其中的操作技术是很困难的。下面提出几点心得体会,将有利于提高实验教学的质量,深化学生对微生物的认识。

1 让学生参与实验准备的全过程

实验室的前期准备工作是很重要,工作量要比实验课程多许多。老师除了要认真备课外,还需要对培养皿、试管、镊子等消毒灭菌,配制各种试剂,最好还要进行预实验,不但更加熟悉实验步骤,而且能保证实验课程的顺利进行。

通过让学生参与实验准备过程,可以让学生学习到完整微生物实验操作技术,这样一个完整流程学生完全参与下来,不但让学生体会到实验过程的艰辛,进而更加珍惜来之不易的实验课程,还可以培养学生科研思维,提高科研能力,使他们在课堂上学到的知识在实验操作中体会得更形象、更具体、更全面,从而激发他们学习兴趣。在巩固专业知识的同时,还培养了其发现问题、综合分析和解决问题的能力。这些对于提高学生的实际动手能力都有很大的帮助。

2 更新实验教学内容, 加大新知识和新技术的传授

微生物学和环境科学知识的更新推动着环境工程微生物学这门新兴的边缘学科不断向前发展。特别是日新月异的分子生物学技术已渗透到环境工程应用的各个领域。为了紧跟时代和学科发展的步伐, 培养高质量人才,让学生熟悉和掌握学科前沿新的理论知识和操作技术, 为他们将来工作研究或是硕士博士阶段的深造打下良好的基础。

例如,过去研究环境中微生物的方法是建立在平板分离基础上的,但迄今为止利用这种方法培养出的微生物只占总微生物种类的0.1％～10％。固体培养基其实是人类为微生物创造的人工培养环境,与微生物的实际生存环境有很大差异,用它来培养环境中的微生物相当于是对自然微生物群落进行了一次强制的人工筛选。所以,用平板分离的方法来研究自然环境的微生物生态时,往往不能准确反映微生物群落的实际组成和存在状态。分子生物学、基因组学和生物信息学等学科的发展及其向微生物学领域的渗透,形成一个新的交叉学科分支——微生物分子生态学 (molecular microbial ecology),它为我们全面客观地研究微生物生态系统提供了新的技术手段。微生物分子生态学是以微生物基因组dna的序列信息为依据,通过分析环境样品中dna分子的种类、数量和分布特征来反映微生物区系组成和群落结构[2,3]。所以,这项技术就需要研究者掌握dna提取及纯化技术、dna琼脂糖凝胶电泳技术和pcr基因扩增技术。针对这一点,我们就可以给学生设计一个微生物大实验,以活性污泥为样品,从dna的提取、纯化,凝胶电泳检测,到细菌16s rdna基因扩增,都让学生自己操作一遍。通过这一实验的学习,使学生对当今环境工程微生物学的前沿技术都有一定的了解和掌握。

3 增强不同实验间的连贯性,以及实验和理论知识的连贯性

3.1 增强各实验间的连贯性

过去实验内容多为孤立、连贯性不强的项目,各实验之间的内容重复较多,学生难以系统地把握微生物学实验,既浪费了有限的实验学时,又不利于培养学生的科学素养。对此,我们调整了实验内容,将原来独立设置的实验内容整合到一起,形成一个综合实验,通过一个综合实验就能使学生学到以前3-4个实验项目的实验技能。

3.2 增强实验和理论知识的连贯性

环境工程微生物学是一门实践性很强的学科,涉及到的内容覆盖面广,要学好这门课,仅仅依靠理论教学是远远不够的,实验教学可以弥补理论教学的不足,将微生物学的基础理论在实验教学中延伸、深化,并通过实验,加强基本技能的训练。

4 实现多媒体实验教学,更直观展现实验内容

环境工程微生物学实验中的各种微生物需要在光学显微镜甚至电子显微镜下放大才能看到。由于环境样品中微生物的复杂性和多样性,应用传统的实验教学方法不便于更好的展示微生物的形态结构、动态变化过程,多媒体教学与传统教学相比,能更加生动形象、栩栩如生的展现微生物的特点,提高学生的学习兴趣和参与度,从而使学生更好的掌握实验知识。

首先,可以在多媒体课件中放入大量彩色的宏观及微观图片、flash动画,从而更直观的反应微生物的形态特征,利于学生对新知识的吸收掌握,有了这些认识,才能在自己动手实验中达到很好的实验结果。

其次,也可以使用录像教学。教学录像具有较强的直观性,它可以通过屏幕清晰形象准确地展现每一个步骤,使学生掌握实验操作技能的关键所在。同时节约时间,提高实验教学的效率。如配置培养基实验,称量-溶化-调ph-过滤-分装-加塞-包扎-灭菌-搁置斜面-无菌检查等步骤,如果没有录像,需要老师反复强调实验顺序及注意要点,才能保证大部分学生配好正确的培养基。但是,如果有录像,老师只需要先播放一遍录像,从旁作简单介绍,播放完后再讲一下原理及注意要点,然后再播放一遍录像,学生就可以开始实验了。

最后,还可以利用电视显微镜进行教学。老师将样品放在显微镜下,找到微生物个体,让学生先有感性认识,然后再观察自己的样品。该方法既明确了实验目标,又能让全班学生同时看到老师显微镜里样品的特点,避免了以往同学们一个个排队去老师显微镜目镜里观察样品,提高了教学效率。

环境工程微生物学是一门来自实践的科学,学生掌握了它之后也最终要应用于实践。所以,实验教学是培养学生具备从事科学实验能力和严谨求实的科学素质的重要途径,许多问题还需要我们不断探索、实施和进一步完善。

参考文献

[1] 周群英,高廷耀. 环境工程微生物学(第三版).北京高等教育出版社,2008.

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《微生物检验技术》项目课程的教学任务是培养学生掌握微生物检验工作的基本知识和检验技能，是食品检验、工业品检验、药品检验等职业岗位的一门重要职业岗位技术课。《微生物检验技术》有着一套自己独特的操作技术，因此该课程是一门实践性、技术性很强的专业课程。

目前在职业教育中，《微生物检验技术》项目课程多将理论基础知识与微生物检验技术分开，微生物检验技术部分用相当大的篇幅介绍各种致病菌的检验方法，而忽略了微生物检测基本技能的规范化训练。两部分的教学内容相互重叠现象较严重，理论与实验部分教学相互独立，从课程整体上看，还没有脱离学科体系的架构，课程的培养目标与企业实际需求有差距。为了使课程的培养目标与企业实际需求实现零距离对接，笔者进行了《微生物检验技术》项目课程的教学改革和实践。

一、改革思路

根据食品检验、工业品检验、药品检验等职业岗位职业技能与素质的要求，以检验过程中的工作任务为载体，以微生物检验技能培训为核心建构课程。抛弃学科型体系，以微生物检验操作技能为主线，将必须、够用的微生物理论基础知识融入微生物检验各项检验项目中，突出课程的实用性、职业性、实践性。通过对课程教学内容的疏理合并整合、教学方法的改革、制定标准化的考核等措施，不再把教师掌握的现成知识技能传递给学生作为追求的目标，或者说不是简单地让学生按照教师的安排和讲授去得到一个结果，而是在教师的指导下，学生去寻找得到这个结果的途径，最终得到这个结果，并进行展示和自我评价，让学生在这个过程中锻炼各种能力。

通过课程改革，可解决职业教育中面临的两大难题：一是学生学习被动的问题，传统教学模式以灌输为主，学生学习主动性差，学习效率低下。二是学生能力差的问题，目前的教学主要还是“结果导向”，教师将大部分工作完成后，学生依样画葫芦，不能对知识进行重新组合，分析问题和解决问题的能力差。通过课程改革，不仅提高了教学质量及效果，而且提高了学生观察问题、分析问题、解决问题的能力，培养了学生专业的技术与技能，对从事岗位的行业标准具有较强的理解能力和执行能力，增强了学生毕业后从事岗位工作的能力。

二、改革目标

以微生物检验岗位的标准检验项目为导向，通过教学内容、教学方法以及课程考核等方面的改革，可使学生明确课程总目标，掌握岗位技能，对从事岗位的国家标准具有较强的理解能力和执行能力，提高微生物检验技术课程教学质量，提高学生的职业能力。

三、改革内容

1. 以真实的检验项目为导向，改革教学方法。

（1）现存的问题：传统的授课是在学生学习相关微生物基本理论知识、微生物基本操作技能的基础上，最后才根据工作岗位国家检验标准进行实验操作。

（2）改革与建设：在基本技能培训方面，以微生物检验岗位的标准检验项目为导向，将微生物检验国家标准中规定的各项任务分解成各教学单元进行教学设计，采用任务驱动教学法培养检验基本技能。在基本技能培训的基础上，通过项目导向教学模式进行微生物检验综合职业能力培养。根据真实的微生物检验任务设计项目，按照国家标准，学生以小组为单位，进行从微生物检验样品的采集到检验结果的报告全过程的训练。

2. 以检验操作技能为主线，整合教学内容。

（1）现存的问题：微生物课程分为微生物基础部分和微生物检验部分，两部分教学内容相互重叠现象较严重；理论与实验部分教学相互独立，导致整个微生物课程教学内容缺少系统性及实用性；教学内容更新跟不上行业的发展，不符合职业教育的特点。

（2）改革与建设：根据岗位技术知识点、技能点和最新的国家标准，以“检验目标引导教学”为主线重新组合教学内容。抛弃学科型体系，以微生物检验操作技能为主线，将必须、够用的微生物理论基础知识融入微生物检验各项检验项目中，课程体系重新整合为四大块：微生物及检验基础理论模块、微生物检验基本技能模块、微生物检验技术模块和微生物检验综合技能模块，突出课程的实用性、职业性、实践性，强化学生的职业训练。

3. 以学生为中心，重视实验过程。

（1）现存的问题：通过对相关企业微生物检验技术岗位需要的能力调查结果表明，学生需要的岗位能力除对细菌检验、菌常规、细菌质控等的检验外，实验前准备和实验后处理工作、微生物实验安全、个人防护知识、团队合作精神等也是企业重视的能力。但在目前传统的实验中，实验前的准备大部分均由实验教师完成，这很容易造成学生被动地学习，对整个检验过程不能全面地了解。

（2）改革与建设：在整个实验实训过程中以学生为中心，实验由学生来准备，把大大小小的实验准备工作都下放给学生，使学生从样品采集、仪器包装消毒灭菌、试剂培养基制备到最终检验结果报告都能系统地学习，增强无菌观念和实验室工作能力，同时也培养学生发现问题、解决问题的方法能力、与人协作能力等。

4. 重视技能，改革考核方式。

（1）现存的问题：目前课程的考核多局限于理论的考试及实验操作的“静态”考核，不利于知识的融会贯通，不利于技能的培养，不利于学生的主动学习。

（2）改革与建设：课程考核由三部分组成：①理论考核。紧扣职业岗位必须掌握的基本理论知识及技能理论知识。②小组项目考核。设计真实的综合性实验项目，学生以小组为单位，在组长的带领下，根据国家检验标准及查阅相关资料，写出实验操作步骤，理解各步骤的操作目的、操作要点、操作注意事项；安排检测时间进度，准备检测所需一切仪器设备，独立完成，直至检测结果的报告。教师根据整个检测过程的表现给予评分，重点关注的是学生掌握知识的水平及团体精神与人合作的能力。③操作技能考核。根据职业岗位技术的要求，将学生必须掌握的检验操作技能归纳为若干小项目，做到技能操作标准化。在学生充分练习熟悉的基础上，考核时由学生抽签决定考核内容，教师一对一进行操作技能的考核。操作技能考核可与学生第二课堂活动结合起来，开展操作技能竞赛活动。

（作者单位：广东顺德职业技术学院）

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环境工程微生物学是环境工程专业的专业基础必修课。它是生命科学和环境科学与工程的交叉学科，具有极强的实践性和应用性。环境工程微生物学实验是加深学生对理论知识的理解，培养学生实验技能、实验思维和动手能力的一个重要途径。同时，该实验又是一门操作性很强的课程，需要大量的实验仪器，以及老师手把手传授实验技能，如果没有先进的教学方法做支持，掌握其中的操作技术是很困难的。下面提出几点心得体会，将有利于提高实验教学的质量，深化学生对微生物的认识。

1 让学生参与实验准备的全过程

实验室的前期准备工作是很重要，工作量要比实验课程多许多。老师除了要认真备课外，还需要对培养皿、试管、镊子等消毒灭菌，配制各种试剂，最好还要进行预实验，不但更加熟悉实验步骤，而且能保证实验课程的顺利进行。

通过让学生参与实验准备过程，可以让学生学习到完整微生物实验操作技术，这样一个完整流程学生完全参与下来，不但让学生体会到实验过程的艰辛，进而更加珍惜来之不易的实验课程，还可以培养学生科研思维，提高科研能力，使他们在课堂上学到的知识在实验操作中体会得更形象、更具体、更全面，从而激发他们学习兴趣。在巩固专业知识的同时，还培养了其发现问题、综合分析和解决问题的能力。这些对于提高学生的实际动手能力都有很大的帮助。

2 更新实验教学内容， 加大新知识和新技术的传授

微生物学和环境科学知识的更新推动着环境工程微生物学这门新兴的边缘学科不断向前发展。特别是日新月异的分子生物学技术已渗透到环境工程应用的各个领域。为了紧跟时代和学科发展的步伐， 培养高质量人才，让学生熟悉和掌握学科前沿新的理论知识和操作技术， 为他们将来工作研究或是硕士博士阶段的深造打下良好的基础。

例如，过去研究环境中微生物的方法是建立在平板分离基础上的，但迄今为止利用这种方法培养出的微生物只占总微生物种类的0.1％～10％。固体培养基其实是人类为微生物创造的人工培养环境，与微生物的实际生存环境有很大差异，用它来培养环境中的微生物相当于是对自然微生物群落进行了一次强制的人工筛选。所以，用平板分离的方法来研究自然环境的微生物生态时，往往不能准确反映微生物群落的实际组成和存在状态。分子生物学、基因组学和生物信息学等学科的发展及其向微生物学领域的渗透，形成一个新的交叉学科分支——微生物分子生态学 (molecular microbial ecology)，它为我们全面客观地研究微生物生态系统提供了新的技术手段。微生物分子生态学是以微生物基因组DNA的序列信息为依据，通过分析环境样品中DNA分子的种类、数量和分布特征来反映微生物区系组成和群落结构[2，3]。所以，这项技术就需要研究者掌握DNA提取及纯化技术、DNA琼脂糖凝胶电泳技术和PCR基因扩增技术。针对这一点，我们就可以给学生设计一个微生物大实验，以活性污泥为样品，从DNA的提取、纯化，凝胶电泳检测，到细菌16S rDNA基因扩增，都让学生自己操作一遍。通过这一实验的学习，使学生对当今环境工程微生物学的前沿技术都有一定的了解和掌握。

3 增强不同实验间的连贯性，以及实验和理论知识的连贯性

3.1 增强各实验间的连贯性

过去实验内容多为孤立、连贯性不强的项目，各实验之间的内容重复较多，学生难以系统地把握微生物学实验，既浪费了有限的实验学时，又不利于培养学生的科学素养。对此，我们调整了实验内容，将原来独立设置的实验内容整合到一起，形成一个综合实验，通过一个综合实验就能使学生学到以前3-4个实验项目的实验技能。

3.2 增强实验和理论知识的连贯性

环境工程微生物学是一门实践性很强的学科，涉及到的内容覆盖面广，要学好这门课，仅仅依靠理论教学是远远不够的，实验教学可以弥补理论教学的不足，将微生物学的基础理论在实验教学中延伸、深化，并通过实验，加强基本技能的训练。

4 实现多媒体实验教学，更直观展现实验内容

环境工程微生物学实验中的各种微生物需要在光学显微镜甚至电子显微镜下放大才能看到。由于环境样品中微生物的复杂性和多样性，应用传统的实验教学方法不便于更好的展示微生物的形态结构、动态变化过程，多媒体教学与传统教学相比，能更加生动形象、栩栩如生的展现微生物的特点，提高学生的学习兴趣和参与度，从而使学生更好的掌握实验知识。

首先，可以在多媒体课件中放入大量彩色的宏观及微观图片、flash动画，从而更直观的反应微生物的形态特征，利于学生对新知识的吸收掌握，有了这些认识，才能在自己动手实验中达到很好的实验结果。

其次，也可以使用录像教学。教学录像具有较强的直观性，它可以通过屏幕清晰形象准确地展现每一个步骤，使学生掌握实验操作技能的关键所在。同时节约时间，提高实验教学的效率。如配置培养基实验，称量-溶化-调pH-过滤-分装-加塞-包扎-灭菌-搁置斜面-无菌检查等步骤，如果没有录像，需要老师反复强调实验顺序及注意要点，才能保证大部分学生配好正确的培养基。但是，如果有录像，老师只需要先播放一遍录像，从旁作简单介绍，播放完后再讲一下原理及注意要点，然后再播放一遍录像，学生就可以开始实验了。

最后，还可以利用电视显微镜进行教学。老师将样品放在显微镜下，找到微生物个体，让学生先有感性认识，然后再观察自己的样品。该方法既明确了实验目标，又能让全班学生同时看到老师显微镜里样品的特点，避免了以往同学们一个个排队去老师显微镜目镜里观察样品，提高了教学效率。

环境工程微生物学是一门来自实践的科学，学生掌握了它之后也最终要应用于实践。所以，实验教学是培养学生具备从事科学实验能力和严谨求实的科学素质的重要途径，许多问题还需要我们不断探索、实施和进一步完善。

参考文献

[1] 周群英，高廷耀. 环境工程微生物学(第三版).北京高等教育出版社，2008.

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【中图分类号】Q781

【文献标志码】A

宏基因组学认为，生命研究的对象应是生物环境中全部微小生物的基因组，即特定环境下所有生物遗传物质的总和。它包含了可培养的和不可培养的微生物的基因总和，微生物主要包括环境样品中的细菌和真菌；因此，宏基因组学就是一种以环境样品中的微生物群体基因组为研究对象，以功能基因筛选和测序分析为研究手段，以微生物多样性、种群结构、进化关系、功能活性、相互协作关系以及与环境之间的关系等为研究目的的新的微生物群落研究方法，也称为微生物环境基因组学、元基因组学或生态基因组学。

利用宏基因组学技术研究口腔微生物，无需单一分离培养某一种类的微生物，即可直接在基因水平上研究口腔微生物，包括可培养和不可培养微生物。宏基因组学应用于口腔微生物的研究，主要包括两个方面：一方面进行微生物生态学研究，从整体微生物群落水平来研究口腔微生物，揭示口腔微生物群落多样性及其变化；另一方面是进行口腔微生物及其基因的研究，从中筛选到新的功能基因及其产物。通过这两方面的研究，较全面地了解口腔微生物的群落结构和功能基因组，为深入探索口腔微生物的代谢活动，最大限度地发掘口腔微生物资源提供可能。

1　宏基因组学的研究方法

宏基因组学是从特定环境中直接分离所有微生物的DNA，选择合适的载体用于克隆DN段，将DN段克隆到宿主细胞中进行表达，根据某些生物活或基因序列筛选有价值的克隆并进行其功能分析。

1.1宏基因组文库的构建

1.1.1环境微生物DNA的提取　环境样品DNA的提取是基因组文库构建中最重要的一步，不仅要尽可能地将环境中所有微生物的DNA提取出来，而且还要保证一定的DN段长度和完整性。根据提取样品总DNA前是否需要分离细胞，可将其提取方法分为原位裂解法和异位裂解法。原位裂解法可直接破碎样品中的微生物细胞而使其DNA得以释放。原位裂解法无需对样品微生物进行复苏，黏附颗粒上的微生物细胞亦能被裂解，所得DNA能更好地代表微生物的多样性。由于原位裂解法所提取的DN段仅为1～50kb，故其通常用于构建小片段插入文库（以质粒或入噬菌体为载体）的DNA提取。异位裂解法则先采用物理方法将微生物从样品中分离出来，然后以较温和的方法抽提其DNA。此法提取可以获得长度为20～500kb的大片段DNA，而且纯度高，但却容易丢失微生物物种信息。该方法适用于构建大片段插入文库（以黏粒或细菌人工载体为载体）的DNA提取。

1.1.2载体选择　目的基因能否有效地转入宿主细胞并在其中高表达，在很大程度上取决于载体。通常用于DNA克隆的载体包括质粒、黏粒和细菌人工染色体（bacterial　artificial　chromosome，BAC）等。质粒一般用于克隆小于10kb的DN段，适用于单基因的克隆与表达。黏粒又称柯斯质粒或柯斯载体，用于克隆大片段的DNA分子，其克隆外源DN段的极限高达350kb，远远超过质粒载体的克隆能力。BAC用于克隆150kb左右大小的DN段，最多可保存300kb个碱基对，转化率高，而且其以环状结构存在于细菌体内，易于分辨和分离纯化。另外，构建能容纳40kb外源DNA插入片段的fosmid文库也有报道。

1.1.3宿主选择　目前，常用的宿主主要有大肠埃希菌以及链霉菌属或假单胞菌属。一些缺陷型突变体细菌也可以作为宿主进行宏基因组文库的功能筛选。宿主的选择主要应考虑其转化率和宏基因表达以及重组载体在宿主细胞中的稳定性和目标性状的筛选等。对于任何宏基因组来源的基因来说，大肠埃希菌依然是最理想的克隆和表达宿主。也可以用其他宿主菌，例如被用来鉴定与新抗生素生物合成相关基因的浅青紫链霉菌和一些革兰阴性细菌。也可以用穿梭黏粒或BAC载体将构建于大肠埃希菌的文库转入其他宿主，如链霉菌属或假单胞菌属中。根据不同微生物产生活性物质的差异和研究目标的不同，选择不同的宿主。随着技术的成熟和新宿主的选择，基因筛选率和功能基因检测率得以提高，进而宏基因组文库的目标基因的表达也得以提高。

1.2宏基因组文库的筛选

根据研究目的，宏基因组文库的筛选通常有功能筛选和序列筛选两种方法。功能筛选最常用方法是根据重组克隆产生一些酶蛋白功能活性，采用各种检测手段，挑选活性克隆子，得到完整的功能基因和带有目的基因的基因簇，发现全新的基因或活性物质。功能筛选首先要求功能基因或带有目的的基因簇在宿主中表达，但因其受到检测手段的限制，往往是在数千个甚至数百万个重组克隆子中才能检测到有用的活性克隆。序列筛选是依赖于目的基因的保守DNA序列，以序列相似性为基础，执行某类功能的酶可能具有相似的基因序列，根据已有的序列信息设计引物，进行PCR扩增或杂交筛选阳性克隆子。序列筛选一般只能获得结构基因的片段，而不能获得完整的功能基因；但是，它可以将扩增产物进行标志并将其作为探针筛选宏基因文库，以获得完整的功能基因。用这种方法有可能筛选到某一类结构或功能的蛋白质中的新分子。

宏基因组文库的筛选除了功能筛选和序列筛选法外，还可以采用底物诱导基因表达法（sub-strate-induced　gene　expression，SIGEX）。SIGEX是以代谢相关基因或酶基因往往有底物存在的条件下才表达，反之则不表达的原理来筛选目的代谢基因的。SIGEX的优点在于它为高通量筛选提供了保障，而且不需要对底物进行修饰。

2　宏基因组学在口腔微生物研究领域中的应用

2.1口腔微生物群落结构分析

口腔是一个由大量微生物组成的复杂的生态系统，人类口腔中寄居着大约700多种细菌。人类口腔适宜的温度、湿度，丰富的营养来源，结构的复杂性和理化性质的不同，为口腔内各种微生物的生长、繁殖和定居提供了非常适宜的环境，因而也就造就了口腔微生物群的多样性。口腔微生物大部分可以相互关联并形成生物膜，抵抗机械清除力或抗生素治疗，但是在环境变化或其他口腔情况（如个人口腔卫生质量）变化触发时，它们也可成为致病微生物。

菌斑指示剂和传统培养方法以及常规的PCR特异性扩增的分子生物学方法在某种程度上都不能完整地反映整个微生物群落的组成和动态变化，不适合用其研究复杂的口腔微生物群落。此外，在难培养或不可培养的微生物当中，可能也有致病菌匿藏其中，因而也不能有效地用其研究与病程相关的微生物。

随着分子生物学和分子遗传学技术的发展，在基因组学的基础上诞生了宏基因组学这一门崭新的交叉学科。宏基因组学是继发明显微镜以来研究微生物最重要的进展，将为微生物世界带来革命性的突破。Turnbaugh等利用16S　rRNA基因测序发现：胖人和瘦人的内脏中有着不同的微生物菌群；当胖人减肥的时候，他们内脏中的细菌群基因也同样发生变化，更加接近瘦人内脏中的细菌群。

基于常规的口腔细菌培养方法和细胞学显微镜检查，目前公认变异链球菌和乳酸杆菌等是引起龋病的主要致病菌；但是，随着宏基因组学在微生物的种类和多样性研究中的应用，有关龋病是由单一细菌引起或是由生物膜中的多种细菌引起的定论面临质疑。目前普遍认为，龋病并不是仅由变异链球菌或其他任何一种菌斑中的细菌单独引起的，而是由各种产酸菌相互作用的结果。

Aas等在对51名龋患者的1285个菌斑细菌的16S　rRNA序列进行分析后发现，50％的细菌不能识别，一些新的细菌菌种与龋病的发生有关。Keijser等在用焦磷酸测序法分析健康人涎液和牙菌斑中细菌群时发现，口腔微生物具有多样性。即他们从98名健康成人口腔中取得的牙菌斑就由1万个微生物表型组成，其种族数远远超过之前报道的通过培养或者传统克隆和测序技术定义的700种口腔微生物表型。

Zaura等在利用焦磷酸测序技术检测了3名健康高加索人口腔内5个部位的微生物组后发现，在健康人的口腔中微生物有3600种独特物序列，超过500种不同的分类单元或“物种级”表型和88～104种高级分类群，每个单独的样品平均藏匿有266种分类单元。从这3名个体微生物组的测序结果分析可知，高级分类群、分类单元和独特序列都有一个较大的重叠，即84％的高级分类群、75％的分类单元和65％的独特序列至少在这3个微生物组中的2个组中存在。这3名个体的总共6315个独特序列中有1660个相同序列，这1660个相同序列，即“核心微生物组”贡献了66％的测序内容，重叠的分类单元贡献了94％的内容，而几乎所有的内容（99.8％）都属于共享的高级分类群。

研究证实，在不同的健康人的口腔微生物中，大部分微生物组是相同的，提示可能存在健康口腔核心微生物组。Kanasi等在对80名患龋和无龋婴幼儿牙菌斑微生物的16S　rRNA序列克隆分析中发现，两者之间存在着139种不同微生物。Gross等通过酶促法测序技术对无龋和患龋年轻恒牙牙菌斑微生物的16S　rRNA序列进行分析后认为，龋齿中产酸菌除了变异链球菌和乳酸杆菌外，月形单胞菌、奈瑟菌和缓症链球菌同样是潜在的产酸细菌。Willner等等在利用高通量测序技术检测了19名健康人口腔咽部的病毒宏基因组序列后发现，口腔咽部是一个潜在的被噬菌体T3侵蚀的肠道菌储存库。另外，他们还发现了编码血小板凝集因子PblA和PblB的两个寄生于变异链球菌中的噬菌体sm-1基因，而之前有研究称在心内膜上发现了变异链球菌。这说明，口腔中的病毒与心脏疾病存在潜在的联系。

宏基因组学技术可以避开传统的培养方法，在DNA水平来探讨口腔微生物群落结构及其与环境微生物的关系。微生物多样性在基因水平上主要表现为基因组大小和基因数目的多样性，遗传物质化学组成的多样性和某些特异性序列的差异。宏基因组技术为研究口腔微生物复杂群落和多样性提供了重要的技术手段，通过快速可靠地获得口腔微生物中各种微生物的菌落指纹和特征性核苷酸序列，以系统分析口腔微生物的多样性及其分类地位，发掘丰富的口腔微生物资源。

2.2口腔微生物宏基因组文库中的新型基因筛选及其功能

宏基因组学除了研究微生物群落结构及其功能外，还可用于发现新的基因和开发新的微生物活性物质。Jiang等构建土壤宏基因文库，成功地克隆和鉴定出一种新型的β-葡萄糖苷酶基因，该基因包含一个由151个氨基酸编码组成的多肽。该研究对深入挖掘土壤未培养微生物的β-葡萄糖苷酶基因资源和该基因功能具有的重要意义。陈春岚等从富集培养物宏基因组文库中筛选出一个表达木聚糖酶基因umxyn10B，该基因大小为999bp，编码产物的氨基酸序列具有较好的同源性。对其功能进行研究发现，该酶具有优良的理化特性，可广泛应用于食品、能源、造纸和纺织等行业。Yu等利用宏基因功能筛选发现的两个新型低温活性酶脂EstM-N1和EstM-N2，属于细菌脂肪分解酶Ⅷ家族成员。这一发现将推动生物催化剂的应用。

篇12

在现阶段的环境评价中微生物指标已经得到广泛的应用。侯春良在唐海湿地生态系统服务功能价值评估和保护研究中表明微生物参与环境的净化,通过微生物的代谢和相互作用调控环境中氮磷浓度,有效降解有机物的浓度[3];丁忠良在黑龙江省湿地生态环境监测指标讨论中,指出微生物的指标包括微生物的种群分布、数量、季节变化、总数、酶类与活性等参数评价湿地的生物多样性具有客观性、实效性,微生物其生长繁殖速度快、适应能力强,所以这样的评估方式更能直观快速的反应湖体的变化[4];杨永兴在研究湖泊的特点时说明在水域变化的过程中有着适应不同变化的微生物群体,伴随这水域环境的变化微生物有这明显的潜育化过程[5]。

2微生物指标在分子水平上的研究

由于自然界中99％的微生物在目前的培养技术下还不能被培养[6],这就极大的限制了人们对微生物种类和数量的认识和了解,但目前分子生物学如16SrDNA技术、变性梯度凝胶电泳技术、宏基因组文库技术等,以及生物信息学应用于极大的促进了人们对于微生物遗传多样性及微生物种群和功能的认知。

篇13

1 前言

随着国内不断推进城镇化和工业化，人口不断聚集和工业快速发展，河流大川等水体受到严重污染，整个水体的生态系统在城镇化的步伐下不断退化甚至逐渐消失。因此，无论是世界或是当前中国，人们在不断发展经济的同时，都重新开始审视人类和河流的关系，如何在发展的同时维持人类与河流的和谐和生态环境。污染水体的治理方法一直以来是国内外关心的问题，目前现有的技术主要包括化学与物理方法以及生物治理技术，其中生物治理技术，就是依靠真菌、或其他植物或微生物的新城代谢过程，去除水体污染的方法。生物治理技术以其高效，无二次污染，操作简单等特点逐渐受到研究者的注意，越来越多的学者加入到研究生物治理技术来改善污染水体的大军。本文将详细介绍污染水体生物治理技术的研究进展，以及生物治理技术在治理污染水体方面的应用前景。

2 污染水体生物治理技术

污染水体的生物治理技术主要包括微生物技术、生物膜技术、水生植物净化技术等。本文将主要介绍其中最重要的微生物技术。

2.1 微生物技术

微生物是存在于大自然中的一个极其丰富的生态种群，微生物在污染水体的净化处理中发挥巨大的作用。污染水体主要是通过微生物的降解来清除水体内存在的污染物。因此，当水体受污染严重且水体内部本身微生物无法发挥降解作用时，我们可以通过改变相应的水体环境、投递功能性菌剂等手段来催化微生物的降解作用。在某种程度上来说，通过向水体引入微生物也可以增加水体生态系统的生物多样性，改善水体的富营养化并保持水体的平衡。微生物技术分为引入微生物技术和培养本地微生物技术。

2.1.1 引入微生物技术

引入微生物技术主要应用于水体内污染物对应的微生物数量极少，而且很难通过人为手段培养的情况，通过外来接种微生物来实现污染物的降解。此类微生物的菌种可以利用需要治理水体的自身菌落进行培养，或者采用基因工程细菌。

国内某公司研制了集中式生态系统用于治理污染水体，该生态系统可以实现可持续循环，具有多类多功能菌种，其广泛应用于国内河流的污染治理。比较有名的案例是国内重庆和四川地区的污染河流治理，并取得了令人可喜的效果。例1，通过运用培养微生物对某污染人工景观湖水进行水体降解，并分别研究了水中气体含量、母体和底泥等参数对于水体治理的影响。结果证明，在有母体的情况下，水体治理效果明显。若具有底泥，去除氨氮可以达到优良的效果。例2，通过某品种微生物制剂来治理富营养化水体，结果证明，水体富营养化程度大大降低，水体参数包括水体清澈程度、藻类含量等显著降低。例3，通过污水净化剂应用于上海某河流中断，经过4个月大量投入污水净化剂，其水体的氨氮含量保持在优异的水准，水体整体质量接近三类水。另外有研究证明，水体内存在EM菌能够有效促进治理污染水体。

2.1.2 培养本地微生物技术

培养本地微生物技术主要是通过加强本地的微生物来达到治理污染水体的目的。通过向水体投入各类活化剂、营养剂来刺激本地微生物发挥作用，降解水体内的污染物。

（1）向水体内投入的生物激活剂是由各类矿物质等混合制备的复合制剂。有实践证明，向水体内投递生物激活剂可以有效改善水体的清澈程度、减少氨氮含量，并使水体氧气溶解能力增强。

（2）表面活化剂可以通过增强微生物的活性，提高微生物降解水体的速度。目前表面活性剂广泛应用于去除工业废水，通过投加Fe（OH）3等物质来吸附金属离子，并分离水体内部固液两相，表面活化剂来减少细菌的吸附能力并促进其生长。

（3）有研究表明，电子受体可以在缺氧的条件下，强化微生物降解金属离子的速度以及水体中的苯。

微生物技术可以在相对要求较低的环境下对污染物进行降解和处理，而且相对于其他技术，微生物技术价格便宜，降解效果显著。微生物技术具有广泛的适应性，通过一定程度的培养可以适应各类污染水体的环境。但是目前还存在的问题时，微生物处理技术在厌氧条件下的处理效果还不尽如人意，需要进一步来解决微生物应用方面的一些缺陷。

2.2 其他技术

水生植物净化技术是通过在水体内栽植植物来吸附水体内的营养物、降低水流速度、加强水体内污染物沉降等。植物净化技术具有无污染的生态环保的特点。但由于植物精华技术存在局限性，其主要用于巩固污染水体的治理效果。

生物膜技术通过过滤材料和复合膜等载体来实现污染水体的过滤和治理。生物膜是由数量众多的各类细菌组成的生物群落，其表面积大，可以吸附各类微生物。其主要特点在于可承受载荷大，能够适应较大范围的水温，溶质，一次性投资相对较少。由于国内当前技术限制，污水处理程度低，生物膜技术在中小黑臭河流的治理中可以极大的发挥其作用。

参考文献：

[1]薛维纳，裴红艳，杨翠云等.复合微生物菌剂处理城市污染河流的静态模拟[J].上海师范大学学报（自然科学版），2005，34（2）：91～94.