微生物的培养技术大全11篇

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小学生正处在从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段。因此可以说，在小学特别是中、高年级，正是发展学生抽象逻辑思维的有利时期。

由此可以看出，小学数学课程标准把培养初步的逻辑思维能力作为一项数学教学目的，既符合数学的学科特点，又符合小学生的思维特点。但小学数学课程标准强调培养初步的逻辑思维能力，只是表明以它为主，并不意味着排斥其他思维能力的发展。例如，学生虽然在小学阶段正在向抽象逻辑思维过渡，但是形象思维并不因此而消失。概念教学本身抽象，加之学生年龄小，生活经验缺乏，抽象思维能力较差，学习时比较吃力。学生学习抽象的知识，应该是在多次感性认识的基础上产生飞跃，感知认识是学生理解知识的基础，直观是数学抽象思维的途径和信息来源。据初步研究，小学生在10岁左右开始萌发辨证思维。因此在小学不宜过早地把发展辩证思维作为一项教学目的，但是可以结合某些数学内容的教学渗透一些辩证观点的因素，为发展辩证思维积累一些感性材料。

二、在小学以培养学生逻辑思维能力为主要任务的理论根据

从数学的特点看，数学具有抽象性和逻辑严密性。数学本身是由许多判断组成的确定体系。这些判断都是由数学术语和逻辑术语以及相应的符号所表示的语句来表达的，并且借助逻辑推理由一些判断形成新的判断。而这些判断的总和就构成了数学这门科学。小学数学内容虽然比较简单，也没有严格的推理论证，但都是经过人们抽象、概括、判断、推理、论证得出的真正的科学结论，只是不给学生进行严密的合乎逻辑的论证。即使这样，一时一刻也离不开判断、推理。这就为培养学生的逻辑思维提供了十分有利的条件。

三、培养学生思维能力要贯穿数学教学的全过程

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。对于小学数学教学，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，这其实就是理解和掌握数学知识的过程。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。数学知识和技能的教学为培养学生思维能力提供有利的条件，还需要在教学时有意识地充分利用这些条件，并且根据学生年龄特点有计划地加以培养，才能达到预期的目的。在小学数学中，应运用各种基本的数学思想方法，如对应思想、量不变思想、可逆思想、转化思想等。其中转化思想是小学教学思想的核心。转化是运用事物运动、变化、发展和事物之间相互联系的观点，实现未知向已知转化，数与形的相互转化，复杂向简单转化等。培养学生的转化意识，发展思维能力。

四、精心设计科学训练以培养逻辑思维能力

培养学生初步的逻辑思维能力，科学训练是必不可少的环节。教材在这方面提供了许多极其有效的训练内容和方法。我们要特别注重以下几个方面。

1. 训练培养学生发现规律的能力。数学充满规律，发现规律的过程在许多情况下都是逻辑思维的过程，所以注重训练学生发现规律，是培养学生初步的逻辑思维能力的一个重要途径。例如，结合20以内加减法的整理，根据教材的要求，让学生说说算式排列的规律。通过课本中的例子，让学生观察、分析，自己发现小数点位置的移动引起小数大小的变化规律。这样做，比过去单纯由老师讲更有利于培养学生逻辑思维能力。

2.训练培养学生正确的推理能力。归纳、演绎、类比等推理在小学数学教材里比比皆是，它是思维活动的重要形式。实践告诉我们， 培养学生初步的逻辑思维能力， 必须结合教学内容训练学生正确推理。例如教材在讲计算法则时， 一般通过实例都要求大家来总结计算法则。我们根据教材精神，注重训练学生自己归纳小结，以提高学生归纳推理的能力。再例如，学习了加法交换律和结合律后，有的教师让学生归纳思考方法和步骤，学生发现教材先通过实例引入一组算式，再到两组算式，然后通过观察找出这些算式的共同点， 再根据共同点揭示规律，这实质是由个别到一般的归纳推理过程。由于教师注重让学生归纳上述推理过程，所以到教学乘法分配律时，虽然它的知识结构和深度都比加法交换律和结合律难些，但由于归纳推理的过程相同，学生运用上述方法，学起来就显得轻松，应用运算定律进行逻辑思维的能力也得到了提高。此外，高年级教材中还有很多内容是可以启发引导学生在已学的基础上类推出来的。例如， 教学比的基本性质， 教师注意引导学生既从除法、分数、比的意义方面类比，又从除法、分数、比的写法上类比，除法、分数、比的各部分名称，相互之间关系方面进行类比，然后引导学生联系商不变的性质和分数的基本性质推出比的基本性质。由于加强知识间的联系，学生不仅记得牢学得活，逻辑思维能力也提高得快。

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随着教育的改革，传统的教育方式已经跟不上教育发展的需要，这就需要在学校教育中应用现代教育技术，利于计算机信息网络和先进的设备展开教学，提高学生课堂学习的效率，让学生感受到新的教育方式，加强学生的学习兴趣，减轻教师讲课的负担。现代教育技术的应用不仅能够在课堂形式上加以改变，色彩、影像、声音之间的结合，还能够拓展学生的思维能力。在高中生物的教学中，知识内容较为复杂，互交性较强，在学生思维理解上造成一定的影响，应用现代教育技术，能够将生物教学知识系统化的展示在屏幕上，通过计算机技术的演变，使学生能够更加清楚的了解，提高课堂的教学效率，加强生物教学的质量。

1 现代教育技术应用下的高中生物教学

在高中的课程教学中，生物是一门基础性的学科，在传统的教学方式中，课堂知识过于理论化，学生对知识的学习往往上死记硬背的方式，教学效率低下。在现代教育技术的应用中，其中多媒体技术最为典型，能够利用网络丰富教学内容，使课本上的理论知识变得简易化，容易使学生理解[1]。通过多媒体的教学方式，将知识以图画、声音、文字相结合，并以动画片的形式呈现给学生，激发学生在生物学习上的兴趣，提高课堂的教学效率，使学生能够善于思考、善于学习。

2 现代教育技术对于高中生物教学形象思维能力的培养

2.1细化教学形式，培养学生思维能力

在高中生物教学中，多媒体技术的应用能够极大的调动学生课堂的积极性，增强学生学习的兴趣，有利于开展师生互动。同时，多媒体技术的应用也对教师提出了更高的要求，教师要熟练的掌握多媒体的使用方式，针对教学的内容进行合理的安排，加入趣味性，避免因内容过多，造成学生的思维混乱[2]。要培养学生的形象思维能力，使学生乐于去思考。在高中生物教学中，因生物学本身的图文性质较强，教师可以利用多媒体技术，将书本上散落的知识点通过文字、图片相结合的方式系统的呈现出来，并且一步步的进行演变，使学生有着清晰的认识，活跃课堂的气氛。

例如，在生物课“细胞的分裂与分化”讲解中，教师可以选取细胞分裂的图片，在旁边用艺术性的文字进行说明，尽量使内容生动且富有趣味性，使学生能够一目了然，深刻的理解。利用多媒体进行将细胞分裂的形式制作成flash课件，在屏幕上进行投放，形象的将细胞分裂的全过程表现出来，有助于提高学生的理解，更加牢固的掌握，在整个播放讲解的过程中还有助于培养学生的形象思维能力，提高高中生物的教学质量。

2.2增加课堂的趣味性，情景教学

在高中生物教学中，现代教育技术以多媒体技术为代表的科学技术在其中发挥着越来越重视的作用，教师可以利用多媒体技术丰富教学方式，增加课堂的趣味性，通过视频的播放和设置情景教学使学生对生物的认识更加深刻。在高中生物课堂中，教师可以根据生物知识设置趣味教学，将生物学试验和学习相互结合，增强学生的手动能力。如果教师不能够将多媒体的使用和生物教学相结合起来，就会使学生的内容生动，互动性减少，使学生失去了生物学习的兴趣[3]。同时，教师可以多种方法相互结合，正确合理的运用现代教育技术。例如，在进行生物实验时，教学要事前通过多媒体先学生进行展示，对试验器材一一向学生介绍，和演示正确的使用方法，注意其危险操作的事项，以确保学生安全为首要要素，避免在试验过程中发生问题，认真的进行步骤的讲解，创造良好的试验条件，加强学生的形象思维能力。

2.3理论与试验相结合，加强现代教育在高中生物教学中的作用

在高中生物教学中，要按照课本上的知识利用多媒体技术制作试验动画，使学生对试验中的每个环节都能掌握，并提出自己的问题，教师要针对问题进行引导，丰富学生的知识，得到良好的教学效果[4]。同时，在试验教学过程中，让学生对生物的特征进行思考，培养学生的形象思维能力，激发学生研究试验的积极性。

3 结束语

在高中课程的教学中，生物教学较为复杂且抽象性较强，不利于学生的理解，使学生产生厌学的心理。现代教育技术的应用丰富了生物教学的形式，利用多媒体的教学方式，提高了学生的生物学习的积极性，培养了学生形象思维能力，提高了生物课堂的教学质量，对教学的发展具有重要的意义。

参考文献：

[1]田秋云.新课程标准下对高中生物实验教学的思考[J].实验科学与技术，2012，（2）：76-78.

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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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在诸多领域的工作中都涉及微生物检验环节，如食品、药品等的检验，对保障相关产品的质量具有重要作用。微生物检验也是实验室检测的重要手段，根据检测需要和实际情况采取相应的微生物检验手段能更好地提升微生物检验效果与水平，这就需要相关人员不断深入研究微生物检验技术，把握好微生物检验的发展趋势，使其在相关工作中得到更好的应用。

1、 微生物检验技术概述

微生物检验主要是对部分产品（一般是口服的食品、药品）中的微生物污染开展定性或者定量检验的技术。该技术涉及诸多领域与行业，如食品、饮用水、外用或口服的药品、需灭菌的产品和化妆品等，此类产品卫生标准有明确的规定，通过微生物检验技术对其微生物污染实现严格控制，避免各类有害病原微生物侵入人体而对广大消费者的健康造成危害。在微生物的常规检验中，主要的测定内容有需氧菌的总数、霉菌的总数、肠道的致病菌、化脓性的致病菌、食物的中毒菌、破伤风的厌氧菌、活螨虫和螨虫卵以及大肠菌群等。在微生物检验中，一定要严格执行检验的程序，在样品检验前一定要对操作的环境提前采取灭菌处理，操作期间谨防出现二次污染[1]。

在微生物检验中，基本操作有接种、分离纯化、培养、鉴定和保存等。在接种方面，常用的方法有划线接种、三点接种、穿刺接种、浇混接种、涂布接种、液体接种、注射接种、活体接种等。对培养基完成高压灭菌后，通过已灭菌处理的工具在无菌条件下进行含菌材料向培养基上接种。在分离纯化方面，若一个菌落内的所有细胞都来自一个亲代细胞，此菌落就被称作纯培养。在鉴定菌种时，用到的微生物要求是纯培养物，而纯培养物的获取就是分离纯化的过程，方法也有很多，如倾注平板、涂布平板、平板划线、富集培养、厌氧处理、单细胞分离等。在培养方面，以培养时对氧气的需求情况为标准，可以分为好氧培养、厌氧培养；以培养基的物理状态为标准，可以分为固体培养、液体培养。在鉴定方面，主要涉及形态学的观察、生理生化的试验、化学成分的分析、基因型的分析、系统发育的分析等内容。在保存方面，基本原理是挑选优良的纯培养物，使其处于休眠状态，然后人为创造有利于其休眠的环境，使其在长期保存后依然具备菌种原有的优良特性[2]。比较常用的方法有定期移植方法、液体石蜡方法、真空冷冻干燥法、低温冻结方法等。

2、 基因检测在微生物鉴定中的应用进展

在微生物鉴定中，基因检测是一种新技术，目前已经研究出下一代测序（Next Generation Sequencing,NGS），此方法主要是对大量DNA的小片段进行检测，通过特定算法对个体检测的数据与参考基因的序列实施对比，发现可能存在的变异情况。以医学临床中的微生物检验为例，NGS可以用于感染性疾病病原体的鉴定。对病原微生物的传统鉴定方法主要包括涂片镜检处理、分离培养、质谱和生化反应等，但此类方法呈现出周期长、灵敏度低和过程复杂等缺点，对分枝杆菌的菌种鉴定用时需30～40 d，对苛养菌、病毒等的培养条件也极为苛刻，大大增加了培养的难度。分子诊断基于聚合酶链反应（Polymerase Chain Reaction,PCR）有效解决了上述病原体的鉴定问题，但不能解决未知的微生物检验难题，因为未知的微生物核酸序列也未知，无法设计引物，这也成为该技术最大的难题[3]。在NGS检测中，不需要对病原体实施分离培养处理，也不依赖已知的核酸序列，能直接实现标本的测序、鉴别，有效节省了检测时间、提升了诊断效率，在对未知物种和难培养病原体的鉴定中具有显着的优势。在对病原体的鉴定中，NGS的应用主要包括两种方法，分别是r RNA基因测序、全基因组测序（Whole Genome Sequencing,WGS）。其中，r RNA基因测序法在临床上主要用于细菌和真菌等鉴定，也是菌群分析环节的基础；WGS和r RNA基因测序方法相比，WGS能获取更加全面的信息，适合在病毒的鉴定中使用。大部分的病毒是不可培养的，且存在高度变异的情况，NGS和基因芯片、Sanger测序法等相比，NGS具有更高的效率，也不需要设计特定探针，适用于复杂的临床标本病毒鉴定。

3 、微生物鉴定技术的研究进展

微生物鉴定的定义是以现有的分类系统对未知微生物的特征实施测定，以对其实施细菌、霉菌和酵母菌等大类区分，或对属、种和菌株水平进行确定的过程。在鉴定污染微生物时，一般结合鉴定的水平合理选择鉴定的方法。在微生物的鉴定中，传统方法（经典的生化反应、革兰氏染色的显微镜鉴别等）一般适用于大多数非无菌类药品的生产以及部分无菌生产环境中的风险评估。但在药品的微生物污染相关事件中，通过传统的方法并不能满足快速分型、准确鉴定和溯源分析等需求，所以，研究分子生物学时产生的基因型鉴定法逐渐得到应用[4]。

采用传统技术鉴定表型主要包括菌落形态的观察、染色、生化鉴定、显微镜检查等环节，呈现出成本低和便于操作等优点。但微生物表型存在一定的可变性，不同的生长环境会对其表观形态产生影响，如不同培养基内的微生物可能有不同的颜色。同时，传统表型鉴定技术对人员经验和培养条件较为依赖，在一些生长缓慢、培养难度大、需特殊营养的微生物鉴定中具有很大的局限性。随着社会的发展，现代化的微生物鉴定技术逐渐在药品污染的微生物鉴定、溯源分析以及污染调查等方面得到广泛运用，此类技术实现了对传统表型鉴定的拓展与丰富，如生化鉴定系统（如VITEK和API的系统）、FTIR（傅里叶红外光谱）、MALDI-TOF-MS（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱）、以碳源分析为基础的全自动化微生物鉴定系统、脂肪酸鉴定系统等，有效提升了微生物的鉴定效率和药品质量的控制水平。

随着鉴定技术的发展，基因型鉴定技术被研发出来，这是一种以微生物的基因序列为基础，对其分子实施生物学鉴定的技术，不依赖微生物的培养，是一种现代化的鉴定技术类型。基因型鉴定技术和表型鉴定技术存在很大不同，其数据库较为完善，能以微生物的遗传物质为基础，通过差异分析对微生物进行鉴定，呈现出高效率、高准确度和高通量等特点。在自然环境中，约有10%的物种能以分离培养的方法获取，以微生物的培养为基础的传统表型鉴定具有很大的应用局限性，而采用基因型鉴定，以16S r RNA的高通量式测序法获取的微生物群落信息就十分全面。当然，基因型鉴定也有一定的缺陷，使用16S r RNA法时，不能对某些亲缘较近、不明显的特征序列类微生物进行准确鉴定；采用高通量的测序分析混合样本时，不能有效排除已死亡的微生物干扰因素等[5]。

4、 微生物检验技术的发展趋势

在微生物检验技术的发展过程中，逐渐产生了很多技术类型，各有优缺点。为了有效地弥补各检验方式的缺陷，可以对多种方式实现联合运用。在选择检验方式时，需要综合考虑相应条件，特别是检验中对灵敏度的要求。因此，提升灵敏度、消除假阳性是检验技术研究过程中的重要关注内容。在计算机技术迅速发展的背景下，微生物检验技术朝着高度自动化以及简便快速的方向发展。目前，分子生物学相关技术在自动化的仪器联合中，已经被运用于病原菌的诊断和鉴定、耐药基因的检测等方面。要想实现高质、高效和价格低廉等有效统一，就要改变临床中病原菌的检验现状以及传统观念，在各学科的交叉发展中，新型检验技术也会越来越多。

近年来，新型技术得到了迅速发展，如电化学和比浊法等技术，可以对药品内的活微生物实现直接测定；固相细胞的计数法以及流式细胞的计数法等，能分析微生物细胞内的特定成分。上述技术能提高药品检测的准确性，也能保证检测人员的安全，因此，应用前景十分广阔。基于技术的迅速发展，要想实现药品中微生物检验的进步，还要完善检验标准，提升相关检验人员的综合素质和专业水平。因为药品检验期间需要人工操作，操作人员的技术水平会对检测结果产生直接影响。为了提升操作人员的技术水平，要对检测人员开展定期培训。目前，在药品微生物的检验中，软硬件设备都得到了显着改善，且药品的微生物检验技术也朝着标准化方向发展，特别是对无菌制剂的研究已取得显着成就，推动着检验项目和方法、药典制定的依据等朝着更科学的方向发展[6]。

5 、结语

微生物的检验在诸多领域得到了应用，也逐渐产生了很多检验技术和方法，各有优点与不足。为了促进相关技术作用的充分发挥，还需要对检验技术不断进行研究，把握好检验技术的发展趋势，推动检验技术的现代化发展。

参考文献

[1]白梅临床微生物检验的快速诊断技术研究进展[J]家庭医药，2018(7):59.

[2]李茂峰.食品微生物快速检测技术及其自动化研究进展[J].食品安全导刊, 2017(18):120.

[3]王颖临床微生物快速检验技术研究进展[J]医药前沿, 2017(23):6-7.

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一、植物内生微生物研究特点

近些年来，关于植物内微生物的研究发展迅速，主要着重医药指向、农业指向、环境指向等四个方面的研究。从整体趋势来看，我国植物内微生物研究的特点为：资源探索多，分离培养多，活性监测和生物功能研究多，基础性前期工作多；方法研究少，涉及林木少，与宿主的关联少，实际应用少。在研究程度上初步研究多，深入研究少。以抗菌、抗肿瘤等药物开发为目的的资源探索性研究最多，而宏观生态学中的天然林木及草原野草中的内生微生物研究较少。生态研究方面的侧重点也不同。对于微生物的群落结构、生态分布、培养条件优化等研究较少。

二、植物内生微生物研究现状

我国在医药指向的研究，涉农的植物内生微生物的研究，环境指向的研究，挥发性物质生产、食品指向的研究，生物安全评价、微生物资源的研究，重要粮食作物内生微生物的研究、有害植物内生微生物的研究等方面遍地开花。值得特别关注的，如王剑文、谭仁祥等提出的利用内生菌寡糖诱导黄花蒿发根合成青蒿素的研究，指明了植物内生微生物利用的一个新方向，提醒我们对内生菌和宿主的相互作用的关注。我国对于转Bt基因棉花茎秆内以及转Bt基因的水稻植株各部位的内源微生物的变化，从植物体内的微生物生态环境变化的角度为基因作物的风险评估提供新的思路。

三、存在问题及解决方法

1.存在问题

在微生物培养过程中，诸如深海、高压、低pH值、缺氧等极端环境在现有的条件下无法再现，人工培养环境忽视了天然状态下生物种群间的关系，如共代谢、互养共栖、拮抗、寄生等，在常规培养过程中，无法提供完全相似的环境，忽视了群体效应，原有的生态关系、信息交流被破坏。当分别转接到培养基中时，因缺乏潜在的外源活性物质，有些微生物不能存活。微生物在自然环境中通常需要生命活动所需的活性物质。此外，一些植物、动物病原菌对寄主活性物质的依赖在常规培养条件下难以实现。

2.解决方法

针对不同的环境需求提出不同的改善措施。如，海洋中低营养的状态，Button等提出并采用了稀释培养法，使得培养的可能性大大提高。该种方法也被应用于淡水湖泊的微生物生态学研究中。由扩散盒培养技术和细胞微囊包埋技术组成的模拟自然环境的培养技术从细胞层面还原最原生态。根据微生物的特性，有选择性地在传统培养的基础上添加必需的养分，使原本无法培养的变成可培养的成分并且在放线菌领域也产生了新方法：将装有灭菌琼脂的塑料容器分别用有半透性的薄膜密封，由此将丝状真菌排除在装置外。将装置放置在土壤中，室温黑暗条件下培养2～3周后，将中间琼脂层取出，经镜检观察即可得到放线菌菌落。相比较于传统方法，用这种方法得到的放线菌类数量更多、种群更多样化。

参考文献：

[1]徐 瑞，南志标，周雁飞，等.披碱草内生真菌共生体中麦角生物碱的组织分布与季节动态[J].草业学报，2012，21（3）：84-92.

[2]许 乐，阮小蕾，李冬丽，等.对枯萎病不同抗性的香蕉品种的内生细菌多样性及群落结构[J].微生物学通报，2012，39（9）.

[3]王剑文，郑丽屏，谭仁祥.促进黄花蒿发根青蒿素合成的内生真菌诱导子的制备[J].生物工程学报，2006，22（5）.

[4]姜 楠，汪小福，徐俊锋，等.转Bt基因对水稻内生原核微生物定殖数量效应分析[J].浙江农业学报，2012，24（5）.

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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。

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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：S154.37文献标识码：A文章编号：16749944（2013）08020303

1引言

土壤是一个非常复杂的生态环境体系，土壤微生物学作为微生物学的一个分支，一直在研究之中。土壤微生物是土壤的重要组成部分，是生态系统中重要的消费者和分解者，其群落结构多样性及变化在一定程度上反映了土壤的质量和稳定性。土壤微生物多样性是指微生物生命的丰富性及在遗传、种类、生态系统层次上的变化，同时反映微生物群落的稳定性。许多研究已经证实， 通过传统的DNA分离方法测定出来的土壤微生物只占到环境微生物的0.1%～10%[1， 2]。传统的土壤微生物研究方法如微生物平板培养法、Biolog鉴定系统法、生物标记法等[3]往往会过低估价土壤微生物的群落结构组成，无法详细描述出土壤微生物的群落结构组成方面的信息，也无法描绘出不同群体的生理差异。随着科学技术的发展，传统的Sanger技术的弊端也日益体现，一方面是因为该方法费时，且一次的反应数有限，另一方面是该技术基于酶法测序，成本较高。随着微生物研究技术的迅速发展尤其是分子生物学技术的发展，土壤微生物学研究专家开发出一系列的研究土壤微生物群落结构的方法[4]，高通量测序技术也随之诞生，慢慢应用到科研之中。

2土壤微生物研究方法

2.1微生物平板培养法

传统的土壤生态系统中微生物群落多样性及结构分析大多是将微生物进行分离培养，然后通过一般的生物化学性状，或者特定的表现型来分析，局限于从固体培养基上分离微生物。这种方法只能培养出极少量的微生物类群，大约占0.1%～10%，无法对绝大多数土壤微生物的分类和群落结构进行深入研究。因此这种培养法局限性比较大，只能应用于特殊微生物的研究[5]。

2.2BIOLOG鉴定系统

BIOLOG系统是Garland于1991年建立起来的一套用于研究土壤微生物群落结构和功能多样性方法。细胞的维持和生长需要能量、碳源和多种无机离子，底物利用是群落中微生物存活和竞争的关键。因此可以根据微生物对碳源利用的方式来鉴定微生物的群落结构。碳数利用法通常用BIOLOG盘来实现。BIOLOG测试盘内有96个小孔，除了一个小孔为对照不含碳源外，其余都含不同的碳源。试验中将碳源和指示剂一起放入平板小孔内，然后将稀释后的细胞悬液接种到各个小孔中，由于微生物利用碳源引起指示剂变化，以此来检测和判断不同土壤微生物群落结构[6]。

2.3分子生物学技术测序方法

在过去的20多年里，分子生物学技术尤其16S rDNA技术已经广泛应用于鉴定未知菌类的研究中。20世纪80年代以来，逐步建立起了以分子系统发育分析为基础的现代微生物分子生态学的研究方法，如PCR-RFLP、PCR-RAPD、PCR-SSCP、荧光原位杂交技术（FISH）、基因芯片（Microarry）、磷脂脂肪酸图谱分析（ Phospholipid fatty acid， PLFA）、稳定同位素探针（Stable Isotope Probing， SIP）、PCR-DGGE/TGGE等[7]，使得研究者能够在分子水平上对土壤微生物多样性进行研究。

但是这些技术只能在科或属水平上分析土壤微生物的群落结构，不能更细致更详细地对土壤微生物进行分析研究。随着科学技术的发展，相继出现了第一代、第二代、第三代高通量测序技术，使得研究人员能在种的水平上对土壤微生物进行研究和分析。

2.4 454高通量测序方法

高通量测序技术[8]是传统测序一次革命性的改变，一次可以对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定，在有些文献中也称其为下一代测序技术（next generation sequencing），可见其划时代的改变，同时高通量测序使得对一个物种的转录组和基因组进行细致全貌的分析成为可能，所以又被称为深度测序。

近年来，以16S rRNA/DNA为基础的分子生物学技术已成为普遍接受的方法。研究表明，400～600碱基的序列足以对环境中微生物的多样性和种群分类进行初步的估计[9]，因此454高通量测序的方法因其读长（400～500bp）长和准确性高的特点大量用于微生物多样性的研究。

因此通过高通量测序法来确定土壤微生物群落结构，从而可以在种的水平上将土壤微生物的群落结构分析出来，然后就可以对土壤微生物的多样性进行分析。并可以对土壤微生物和盐生植被的相互照应关系进行分析研究。

3454高通量测序在土壤微生物研究中的应用

3.1研究土壤微生物的物种多样性

研究微生物物种多样性主要从微生物类群即细菌、真菌和放线菌这三大类群的数目及其比例来描述某个地区某段深度土壤中微生物的多样性，然后根据此地区土壤微生物物种的多样性来探究全球范围内土壤微生物的物种多样性。通过高通量测序测得土壤中土壤微生物的各种菌类组成，以此来研究某个地区土壤中微生物的物种多样性。

3.2研究土壤微生物的功能多样性

研究土壤微生物功能多样性主要从各种微生物的活性及它们的相互作用产生的功能、底物代谢能力及与N、P、K等营养元素在土壤中相互转化的功能等。通过将高通量测序得到的土壤微生物的群落结构及组成和实验测定土壤的几种理化性质及转化过程来了解土壤微生物的功能。

通过实验测得土壤的碱解氮、有效磷、活性有机质、腐殖质理化性质，可以分析地区土壤微生物的功能多样性，以此来探究全球范围内土壤微生物乃至整个微生物的功能多样性。

3.3研究环境的突然变化对土壤微生物菌群的影响

环境的突然改变会导致微生物群落的结构和功能发生变化。近几年来随着全球变暖，土壤微生物的群落结构可能发生了变化，地震、泥石流等自然灾害也会对土壤微生物的群落构成产生影响。Zachary等以重水稳定同位素探测技术（H218O-SIP）鉴定与土壤增湿相关的细菌。先对土壤增湿前土壤微生物进行测定，得到土壤微生物各种组成，然后将土壤增湿后，对土壤中16S rRNA进行高通量测序，发现Alphaproteobacteria、Betaproteobacteria和Gammaproteobacteria的相对比例升高，而Chloroflexi和Deltaproteobacteria的比例则降低。作者通过控制土壤湿度的动态变化，对微生物菌群的结构发生变化进行研究，划分生态类群。除此之外，温度的骤变也会对土壤微生物菌群产生巨大的影响。

4454高通量测序技术存在的问题及发

展前景到目前为止，大量的研究者应用454测序技术对多种环境样品的微生物多样性进行了深入研究，这些研究大大增长了人类对微生物的存在和种类的认识。针对不同的研究对象，454测序技术不仅为研究提供了大量数据，证实研究对象所含微生物具有较高的多样性，而且还建立了一种研究复杂生态系统里的微生物多样性方法。但由于该技术刚刚起步，所以存在一些待解决的问题。首先，随着核酸序列数量上的跨越式累积，生物信息学分析将面临巨大的挑战。另外，海量数据的深入挖掘工作会发现用传统生物学理论难以解释的生命规律，对传统理论的颠覆和新理论的提出与建立将成为不可避免的工作。

虽然存在许多不足，但454测序技术仍以其强大的测序能力渗透到生命科学研究的方方面面，包括那些此前无法用测序来解决的领域。在微生物领域，凭借着 454测序技术各方面的优势，终究会成为未来研究环境基因组的主导测序技术，同时，随着454技术的不断完善，该技术将为微生物生态学研究注入新的动力，成为微生物生态学研究新的亮点，大大加速微生物生态学的发展，增长人类对微生物生态学的认识，为人类探索广袤的微生物资源提供无限遐想。参考文献：

[1]Amann RI， Ludwig W， Schleifer KH. Phylogeneticidentification and in situ detection of individual microbial cells without cultivation[J]. Microbiol. Rev.， 1995， 59 （1）： 143～ 169.

[2]Brock TD. The study of microorganisms in situ： progress and problems[J]. Symp. Soc. Gene Microbiol.， 1987， 41：1～17.

[3]Zhang X， L Z J ，Ch Z H. Soil microbial diversity research methods [J]. Journal of anhui agricultural sciences， 2007，35（32） ：10373 ～10375.

[4]Lu P， electronic leaching， W H Y， et al. Molecular biotechnology application in soil microbial diversity change [J]. Journal of clean coal technology，2009，15（6） ：106 ～109.

[5]Huang Yanxia. Research progress on soil microbial diversity analysis technology [J]. Journal of anhui agricultural sciences，

[6]Ferris M J ， Muyzer G， Ward D M. Denaturing gradient gel electrophoresis profiles of 16S rRNA defined populations inhabiting a hotspring microbial mat community[J] . Appl Environ Microbiol ， 1996 ，62 ：340～346

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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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我国实行改革开放政策以来，打开国门迎接世界，2001年我国顺利加入国际贸易组织，这也进一步加快了与世界的经济交流，进出口贸易额迅速攀升，给我国经济带来前所未有的机遇，但经济发展的同时，我们也面临着许许多多的问题，在食品安全方面的问题尤为突出，食品的安全关乎人类的健康，一刻不容懈怠。食品中微生物种类繁多，其中存在对人类有益处的微生物，同时也存在对人类有害的微生物，因此需要加强对食品中有害微生物的检测力度。

一、食品有害微生物的来源

食品从最初的种植到最后的收获进行烹饪，成为人类餐桌上的美食，需要经过一系列漫长的过程，其中包括很多环节，例如对生病动物、植物进行化学药物治疗，以及在销售的过程中，都可能将微生物带入到食品中，给食品带来污染，造成人体产出病变。食品中有害微生物的来源大致可以分为以下几个方面：

1.食品的原料和配料

食品的原料是作为食品微生物的最直接的来源，在生产肉质产品过程中，往往会受到大量的微生物污染，在患病家禽中，器官及身体其他部位因为发生病变产生有害微生物。同时在对食品进行配料时，配料也是有害微生物的携带者。

2.大自然的因素

大自然环境含有许许多多的微生物种类，土壤、空气、水等等自然因素都会成为给食品带来有害微生物源头，土壤是培养微生物的大本营，土壤中含无害的微生物，同时也含有对食品有害的微生物。在空气中，随着大自然的污染，空气中含有大量的有害物质，同时空气也为微生物的繁衍创造了舒适的场所。在水中，水中也含有大量的水生微生物，工厂污水、生活垃圾排入河流，对水体造成严重的污染，可能对水生产物产生变异，直接导致人类食用水生产物对身体健康产生威胁。

二、食品有害微生物的快速检测现状及危害

近年来，全球在食品安全中引发的生理性疾病呈上升趋势，我国对于食品有害微生物的快速检测系统仍然还存在着许许多多的不足，同时检测力度不够。食品安全严重威胁着人类健康的同时，也很大程度阻碍了经济的良性发展。面对我国巨大的食品市场，从检测的效果层面上来看，是远远不够的，我国现阶段的食品有害微生物检测技术面临着来自各个方面的压力，虽然对于检测准确率比较高，但是往往消耗太多的人力物力财力，更重要的是检测的时间周期太长，不利于经济的快速发展，因此发展更有效、更快速、更准确的食品有害微生物的检测技术，逐步将高科技引进到食品有害微生物检测当中来，提高工作的效率和质量。

三、食品有害微生物快速检测的方法

1.色谱技术

色谱法是由20世纪早期俄国植物学家通过对植物叶子进行实验，使其色素根据不同的频率彼此分开，从而形成分离带，以便观察。色谱技术的工作原理是对食品中微生物细胞通过水解甲醛，同时分解、提取一系列的衍生物，例如硅烷化、甲基化等等，利用反复的操作使其能够完全分解，形成多种化学成分，在对微生物细胞中的多种化学成分利用气象色谱分析仪进行详细的分析，不同类型的微生物其色谱图肯定会有所不同，再对色谱图进行分析，显然可以发现在色谱图中大多数峰是有共同性的，而少数峰也具有一定的特征性，因此可以依据此特点对食品微生物进行快速检测，分析有害微生物和无害微生物。

2.代谢学技术

代谢学技术对食品有害微生物进行快速检测时，通常包含：电阻抗技术、微热量技术、放射量技术、接触酶测定技术等四个方面。

（1）电阻抗技术。对于电阻抗技术而言，交流电在传导过程中遇到的电阻只得就是阻抗，因为电阻抗技术是对食品微生物的代谢产物产生的速度进行测定与分析，因此在培养食品微生物的培养基中对于许多大分子的物质会有强烈的吸收作用，同时在培养基中一些具备电活性的分子物质属于大分子电惰性物质发生代谢的产物，所以阻抗就会发生明显的变化，通过对电阻抗变化的控制，从而来对食品中有害微生物进行快速的检测。

（2）微热量技术。微热量技术是属于操作比较简单的一钟食品有害微生物快速检测的方法，所有微生物的生长代谢都是一个放热的过程，在对微生物放热过程的分析中可以得出关于其产生热量的一个曲线图，通过对曲线图的对比分析可以对食品有害微生物进行快速检测。

（3）放射量技术。放射量技术的工作原理是在碳水化合物中加入少量的C14，，微生物在生长过程中由于呼吸作用释放二氧化碳，因此就可以通过放射量检测仪对微生物释放出来的气体进行检测，从而达到实验的效果。

（4）接触酶测定技术。根据化学知识可以知道当接触酶在双氧水发生化学反应时会释放氧气，那么可以通过这种化学反应，当实验试纸上含有酶物质就会在水中漂浮起来，大多数有害微生物是属于嗜冷性细菌，又因为当它接触到接触酶时呈阳性，因此可以用接触酶测定技术来对食品有害微生物进行快速检测。

3.传感器技术

生物传感器是微生物与微生物之间传递信号的工具，根据其工作原理不同，大致分为微生物传感器、酶生物传感器、免疫传感器等等几个方面。

（1）微生物传感器。微生物传感器是利用微生物细胞创建的传感器，微生物传感器的作用非常广，能够适应多种酸碱值很温度值，而且使用寿命非常长，但是美中不足的是，微生物传感器的选择性能相对其他的传感器的选择性能差。

（2）酶生物传感器。酶生物传感器是最早的生物传感器的形式之一，酶生物传感器相对与微生物传感器而言，它的特点主要表现在检测性能高，但酶生物传感器的造价昂贵，在食品微生物的快速检测当中扮演着不可替代的作用，例如在对酶生物传感器对水产食品的品质检测时，水质污染会导致水产进一步污染并携带有害微生物，同时对于水质中的重金属污染，酶生物传感器能够有效检测关于重金属方面的污染。

（3）免疫传感器。免疫传感器是迄今为止在食品有害微生物检测中用的频率最高的方法之一，免疫传感器的工作原理是将抗原和抗体相结合产生化学反应，从而产生电信号对食品有害微生物进行快速检测，在农家作物上残留的化学药物与免疫抗体的特殊性产生反应，从而达到对食品有害微生物的检测效果。

总之，目前食品安全问题依然是我国乃至世界的最为重要的社会问题，随着科技技术的不断发展，食品有害微生物快速检测的方法将会不断完善，总有一天人类将会告别食品有害微生物对自身造成的伤害，世界将会变得更加美好。

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1实验教学改革

l.1实验课程的设置

环境工程微生物学实验2001-2006年之间是环境工程微生物学课程(36学时)的一部分，占其中的4学时，实验项目2个。实验内容较少，教学方式单学生缺乏足够的实验训练，不能充分掌握实验技能，在后续的实践及科研中感到比较吃力。

为了进一步提高学生的实验技能，加深学生对环境工程微生物学的认识，2007年开始将“环境工程微生物学实验”独立成为环境工程专业的一门专业必修课，共16学时，1学分。

1.2修订教学内容

环境工程微生物学是微生物学的一个分支，具有突出的专业特点，实验内容的选择要做到既能培养学生微生物学的基本操作技能，又要兼顾微生物在环境工程实践中的应用。例如，培养基的制备、器皿及培养基的灭菌、显微镜的操作、微生物的染色及观察、微生物的培养及分离等实验内容是必不可少的，这些都是微生物实验最基本的操作，学生必须扎实掌握，但在实验微生物种类的选择上也要照顾到环境工程中的重要微生物，比如普通生物学中较少涉及环境工程微生物中比较重要的藻类、原生动物和微型后生动物等，本人自2007年起，对环境工程微生物学实验教学不断完善，及时更新实验教学内容，加大实验知识和实验技术的传授，同时将教师的科研项目引入实验教学。将实验项目拓展到8个，并出版校内讲义《环境工程微生物学实验技术》，作为实验指导教材；2011年9月，将实验教学内容进一步修改完善，出版了校内讲义《环境工程微生物学实验技术》（修订版)，将环境工程微生物实验项目增加到10个，并增加综合性实验项目；设计了“环境工程微生物学”实验内容、实验项目、学时数和实验类别等。

1.3改变教学方式

改变以往简单的学生实验、编写报告的教学方法，将实验教学贯穿到实验准备、实验过程、编写报告、实验考试等全过程。

传统的实验课程教学方法是由实验教师帮助学生完成很大一部分准备工作，学生只是按教师的讲解和实验手册的步骤进行操作。我们在环境工程微生物实验教学中，要求学生提前预习实验指导书并写出预习报告(包括实验目的、原理、仪器、材料、步骤等)，做到对所做实验心中有数。实验过程中从准备实验器材、配置试剂到实验结束每一步都由学生自己动手，教师只起到辅助、监督和示范作用。每个实验都设置有相关思考题，学生带着这些问题进行实验，实验课程中进行讨论、验证或课后进一步查找资料来解决这些疑问。

1.4改革教学手段

微生物个体微小，学生对它的感性认识不多，这使许多有关微生物的概念变得抽象、难以理解。在实验教学中，有目的地引入视频实验教学等多媒体教学方法，可以增加实验教学的直观性和趣味性。采用视频教学短片，向学生展示基本的实验操作，以及相关实验技术的发展及其在生产或科研中的应用，通过屏幕清晰形象准确地展现每一个步骤，如无菌操作技术，微生物的分离和培养技术，消毒灭菌技术，斜面、液体、平板接种培养方法等。采用多媒体进行实验教学，具有形象、生动、信息量大的优点，结合教师在实验过程中的讲授和示范，使学生可以更好地掌握实验操作技巧，实验操作更加规范。因此，我们建立了环境工程微生物学课程网站，制作了环境工程微生物实验的多媒体教学课件，建立了环境工程微生物图库，完成了课程试题库建设，该网站成为适合学生自学的网络平台。

1.5有效的考核和评价方式

建立了一套有效的考核方法。实验课程考试方式是综合考核(实验+闭卷考试)，实验主要考核项目有预习情况、操作情况、数据的记录及处理、实验报告的质量等，该部分占考核成绩的70%。闭卷考试主要考核实验涉及到的知识点及操作关键点，该部分占30%。

2环境工程微生物学实验教学改革实践的特点

2.1让学生参与实验准备的全过程

实验室的前期准备工作很重要，工作量要比实验课程多许多。让学生参与到前期准备工作中，不但要认真预习实验内容，还要准备实验所需的材料。实验课分组进行，每组实验结束后，做好后续整理工作，比如微生物生长量的测定和生长曲线绘制实验，测试完毕要将实验菌种和器材进行灭菌后清洗，然后每组分别准备出下一个实验自己小组所需的器材，要对培养皿、试管、镊子等消毒灭菌，配置各种试剂，这个过程使学生学习到完整的微生物实验操作技术。

2.2及时更新实验教学内容

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不断向前发展，实验技术和方法也在不断改进。随着生物工程技术的发展，现代生物技术如基因重组、PCR技术也在环境工程得到应用，但是传统的实验教学对这些实验技术在环境工程中运用很少涉及，为了紧跟时代和学科发展的步伐，让学生熟悉和掌握学科前沿新的理论知识和操作技术，我们及时更新实验内容，将分子生物学的部分内容写进教材，如2011年进行实验教材的改编时，将电泳、凝胶成像、PCR基因扩增等实验引入到实验教学中。

2.3增强不同实验间的连贯性

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，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，形成具有一定连续性的实验体系，比如培养基的配制和灭菌(实验一)培养出的微生物可进行观察细菌的形态结构和染色练习(实验二)，微生物的分离和纯化(实验三)后的微生物进行数量和大小测定(实验四)以及生长曲线的测定(实验五)。在这个环环相扣的实验体系中，有利于培养学生严谨的学习态度和实事求是的工作作风，有利于培养学生独立思考、探索和发现问题、分析问题以及解决问题的能力，也可以系统培养学生的逻辑思维，并使之形成一种良好的思维惯性，对学生在日后的学习或工作中的创造，都有着积极的作用。

2.4结合多媒体实验教学、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地展示微生物的形态结构、动态变化过程，针对这点我们在多媒体课件中放入大量宏观及微观图片，并建立了污水处理指示性微生物图库，从而更直观更丰富的反应微生物的形态特征，使学生更好的掌握实验知识。

2.5增加创新性实验项目，培养创造性思维能力

高等学校实验室是“知识创新的源头，人才培养的基地”。增加本科生科技创新实验项目，是为了有效利用和挖掘实验室资源条件，充分发挥实验室在实施素质教育中的重要作用，吸引学生利用课余时间到实验室参加实验，提供更多的实践机会，活跃学生的第二课堂，使学生更好地掌握和巩固专业知识，提高其动手能力和创新实践能力，培养学生创新思维，为日后从事科学研究工作奠定较为坚实的基础。创新性实验项目把实验的主动权交给学生，学生在教师有限的启发引导下，综合运用所学知识，项目选题、实验设计、项目实施、结果处理、项目报告评审等均由学生解决。创新性实验的目的是进一步培养设计实验和创造性思维的能力，所以在实验项目的安排原则上不做范围的限制，只要是实验室条件满足就予以安排，创新性实验结束后指导教师和学生一起总结实验，找出成功或者不足之处，使学生的创造性思维和分析解决问题能力得到提高。如2013年我校的科技创新项目：微生物处理高氯酸盐的研究、利用餐厨垃圾发酵废液培养产油微生物及其油脂提取技术的研究和餐厨垃圾与玉米秸轩混合干式厌氧发酵产沼气工艺参数优化试验研究等；2010年的科技创新项目：2-MIB降解菌的生理生化特性的研究、复合生物填料处理垃圾渗滤液的研究和体育馆有害微生物研究。每个项目由3-5名本科生，1名指导教师组成。学生自由组织，编写项目申请书，提交申请，申请通过后实验室提供场地和实验材料，项目完成后进行答辩验收，验收由3-5名评委进行，优秀的项目可以获得一定的奖励。

2.6完善的考核手段

合理的考核方法对学生的学习能起到积极的督促作用。相当一部分学生存在对实验技能不够重视的倾向，他们在实验中不认真操作，基本技能掌握不好，但却可以写出很好的实验报告。为克服这种不良倾向，我们在本课程中建立了一套有效的考核手段，除了实验操作+实验报告成绩（占70%)，环境工程微生物学实验还增加了闭卷考试(占30%)，将实验中的重要内容或者操作的关键点灵活转化为试题的形式进一步进行考核，有利于加深学生对实验关键点的掌握。

3实验教学改革的成效

通过对实验内容的不断改进，实验教学环节的优化以及考核评价体系的优化，减少了重复操作，丰富了实验内容，提高了实验效率，加深了学生对专业的了解，拓宽了他们的视野，提高了学生分析问题和解决问题的能力及实验技能，增强了科研意识及专业信心，通过实验环节和考核方式的改革，培养了学生严谨求实、一丝不苟的工作作风，为今后的工作打下了坚实的基础。

从2007年至2012年，环境工程微生物学实验教学改革探索进行了5年，取得了非常好的教学效果，连续3年来环境工程微生物学实验教学在本科教学网评中排名前10%。2010-2011年，“环境工程微生物学”成为校第五批优秀课程建设项目，2012年11月，环境工程微生物学实验教学改革项目被评为我校第十届实验技术成果奖二等奖。为了配合环境工程微生物学实验教学改革，出版了2本配套讲义和1本普通高等教育“十一五”国家级规划教材，分别是《环境工程微生物学实验技术》(2007版和2011版，校内讲义)和《环境工程微生物学》。

4结语