微生物生理学与基础课程教学内容的衔接与扩展

作者：沈永红 李黎 王刚 薛玉

来源：《河南农业·综合版》 2014年第2期

河南大学生命科学学院 沈永红 李 黎 王 刚 薛 玉

摘 要：微生物生理学是生物工程专业一门重要的专业课，在内容上与基础课有一些交叉。通过微生物生理学课程教学改革，对该课程与其他基础课程的内容进行了进一步的整合与衔接，详略得当，并注重其应用性，使本课程更加科学合理及系统化。并且结合实际情况，针对不同学习基础的学生，调整教学深度及难度，满足了不同学生的学习要求，取得了良好的教学效果，更好地完成了对学生的培养目标。

关键词：微生物生理学；课堂教学；整合

微生物生理学是系统阐述微生物自身普遍的以及特殊的生理活动方式与规律的学科，其理论体系广泛应用于轻工业、食品工业、医药工业、化学工业、农林业和环境保护等领域，与工农业生产和人们的日常生活有着极其密切的关系。

微生物生理学是微生物学的一个重要分支，主要内容包括微生物细胞的形态结构和功能、物质运输、新陈代谢、生长繁殖与分化等几个方面。本课程与基础课内容有部分交叉，而交叉的部分在基础课中内容较浅显，不能满足生物工程专业学生学习的要求，特别是生物工程专业中既有生命科学学院本院学生，还有更多的国际教育学院的学生。学生基础不同，在教学内容的选择和难度、深度上如何确定和把握是亟待研究和改革的方面。通过与连续三届学生的座谈及与相关基础课程教师的研究、探讨，我们进行了一系列的改革，并且在课堂教学中应用、实践改革方案，取得了较好的效果。

一、与微生物学课程内容的整合与衔接

（一）与微生物学有交叉的内容

本课程与微生物学有交叉的内容主要涉及微生物细胞的形态结构和功能、物质运输、生长繁殖几个方面，有关代谢的内容微生物涉及较少。

（二）与微生物学有交叉内容的整合和处理

1、在微生物细胞的形态结构和功能这一章节中，微生物学中对于细菌和真核微生物的细胞壁、细胞膜、细胞器、鞭毛、荚膜、芽孢等讲得较为详细，这些内容均为描述性的，是微生物的基本结构，学生容易学习，难度不大。这一章我们重点学习的内容包括以下几个方面：第一，复习中，把细菌和真核微生物细胞壁作为重点内容强调，特别是细菌与真核微生物细胞壁二者的比较重新讲授，并且拓展到实际应用中，使学生认识到微生物生理学的应用性。第二，作为拓展内容，我们详细讲解原核微生物与真核微生物的比较，包括一般性的和特殊结构与特性的比较，加强学生对于微生物的全面认识，同时认识到微生物的多样性及不同种类微生物的特性。第三，鉴于古生菌的重要性，而微生物学中学习又较少，我们把古生菌作为重点内容讲授，同时强调古生菌与细菌、真核微生物的不同，使学生全面了解古生菌及其在生物进化中的地位与重要性。第四，在该章节讲课中，始终向学生灌输一个观点即微生物细胞结构与功能的适应性，有什么样的结构特征，就有相应的功能，使学生充分认识二者的关系，认识细胞结构不能是纸上谈兵，而是与功能相适应的。

2、在营养物质运输这一章节中，微生物学中对于营养要素、营养类型、物质运输的基本方式等均有详细讲解，学生掌握也较好。我们学习的主要内容有：一是，微生物学中未涉及的但原核生物常有的运输方式——基团转移方式，我们作为重点讲授，使学生了解、掌握细菌对于营养物质运输的多样性及不同于其他生物的特性，从而对细菌有更全面的认识。二是，对于营养物质的运输，学生已有基本认识，但是在运输过程中还存在调节的问题，学生完全没有认识到，因此，营养物质运输的调节这一节需要讲解。三是，以前学生学习的物质运输只强调吸收，对于物质的分泌了解很少。通过代谢产物分泌的学习，要学生认识到物质运输包括两方面的过程，我们生活中、实验中用到的一些物质就是微生物分泌的产物：淀粉酶、蛋白酶、肌苷等，体会到微生物的应用性。

3、有关代谢的内容，微生物学包涵的内容较少且比较浅显，只是让学生了解最基本的概念和名词，没有深入探讨。这部分是微生物生理学的核心内容，我们会详细、全面、深入地讲授。

4、有关微生物生长繁殖与分化部分，微生物学重点讲解的是细菌的生长曲线和芽孢的形成，学生掌握较好，这些内容课堂上不再讲授，交予学生自己复习。主要学习的内容有：一是，细菌和酵母菌的个体生长。学生以前只了解群体生长，因为微生物很小，肉眼看不到其个体，实践中应用的也多是其群体特性，但是，群体的组成与生长均是由个体组成的，因此，应该使学生了解其个体的生长过程。二是，发酵工业中应用较多的丝状真菌和放线菌需要学生去认识和学习。这两类微生物的菌落特征和生长规律与单细胞的细菌不同，生产中应用又较多，这些内容的学习对今后的后续深造和工作都有帮助。三是，学生只了解微生物的分批培养方式，其实，无论在科学研究还是生产实践中，还有其他的培养模式，特别是连续培养和补料分批培养是工业中常用的。通过讲授，使学生开阔眼界，与生产实践密切联系，为未来的实习与工作打下坚实的理论基础。四是，微生物与环境的相互作用，特别是微生物对环境的一些抗性作为重要内容讲授。特别是对极端环境的抗性，具有较大的应用性和研究价值，同时也反映了微生物的多样性及在自然界中的作用。

二、与生物化学课程内容的整合与衔接

与生物化学课程有交叉的内容主要是新陈代谢，包括分解代谢、合成代谢和代谢调节等。这些内容是微生物生理学的核心内容，也是我们学习的重点。作为专业课程，仅从生物化学中了解的知识点是不够的。课程安排有以下几个方面的变化。

（一）分解代谢方面

1、我们针对微生物的特性，把分解代谢分为异养微生物和自养微生物代谢两部分，与生物化学有交叉的主要是异养微生物。生物化学中详细地介绍了糖酵解的基本途径，如，EMP、HMP以及三羧酸循环和呼吸链等，其他内容并未涉及。在课程中，这些内容也是非常重要的部分，我们并没有完全交予学生复习，而是从不同的角度去讲授、介绍。如，EMP途径，我们从能量的产生过程分析，整个途径应分为三个阶段，即准备阶段、氧化阶段和放能阶段，使学生从不同方面更好地学习、理解其生理作用。HMP途径由于其非氧化阶段较复杂，分子重排特点明显，我们着重从碳骨架数目的变化与守恒角度讲解，把过程简单化，让学生明白为什么会产生一系列的三碳、四碳、五碳、六碳、七碳化合物，理解该途径与EMP途径生理功能的不同，以及两条途径共存于同一种微生物中的意义。

2、除了上述生物化学涉及的知识点，我们还详细介绍的内容有：一是，糖酵解中其他的在不同微生物中存在的途径，如，ED、WD、直接氧化途径等。二是，微生物的发酵作用是微生物代谢的一个重要方向，也是与生活、生产紧密联系的方面。结合实际生活，我们介绍了五大类发酵过程，使学生既学习了发酵作用，又认识到微生物的应用。三是，微生物除了对葡萄糖分

解，还能够有其他许多的碳源，如，可以利用果糖、半乳糖等单糖，乳糖、麦芽糖等二糖，淀粉、纤维素等多糖，脂肪类化合物，甚至还有一些其他生物无法利用的、有毒的、只有一些微生物才能分解的物质，如，芳香族化合物、石油类等，充分体现了微生物代谢的多样性和强大的分解性以及在自然界物质循环中的重要作用。四是，微生物不同于其他生物的另一个特性是其有自养微生物，它们的自养生活对自然界也是非常重要的，如，对氨、氢、硫、铁的分解，光合细菌的光合作用几乎与地球上的绿色植物平分秋色。还有特殊的产甲烷细菌和甲基营养型细菌等，作为拓展内容也介绍给学生。

（二）合成代谢方面

生物化学学习的知识点是卡尔文循环、脂类的合成、氨基酸的合成、核苷酸的合成等，这些内容大部分同学都能掌握，课堂上作为复习来处理，我们讲解的内容主要有：生物合成的基本要素和基本原则及特点；除卡尔文循环以外的其他的固定CO2的途径，也是微生物特有的；单糖及微生物特有多糖的合成，这是糖类合成的重要途径；一些细菌有独特的生理功能——生物固氮，其他任何的生物均不具备，而蛋白质的合成需要氮元素，因此，课堂上详细讲解了生物固氮的过程、调节等，让学生认识微生物的独特性及多样性。

（三）微生物代谢调节

生物化学仅仅涉及乳糖操纵子，但不详细，也较浅显，其余内容均未涉及。针对这种情况，我们较为全面地讲授该章内容，同时控制难度，使学生对微生物代谢调节有一个清晰的、能理解的认识。

（四）微生物的次级代谢

课堂上我们主要讲解次级代谢的概念、次级代谢产物的种类、次级代谢的调节等。对于次级代谢的生物合成，由于合成途径复杂、种类繁多、难度较大，我们只以大家熟悉的抗生素为例，简单介绍其生物合成，既了解了次级代谢产物，又知道抗生素的来源，增加微生物的实用性。

三、教学内容与教学难度的选择

第一，基础性的、描述性的内容难度和深度与生科院学生保持一致。如，微生物细胞的结构与功能、物质运输方式、糖酵解的基本途径、微生物的生长和培养方式等。

第二，理解难度较大的内容，适当降低难度。如，物质运输的调节、代谢调节、次级代谢等，一方面要提及和讲解，另一方面不作进一步深入探讨，要求学生只知其一，可以不知其二，有兴趣的同学可以加深学习。

第三，课时调整。由于部分内容降低了难度，在课时上有较多的自由时间，我们把这些时间花在必须学习、有一定难度的内容讲解上，力求学生更好、更清晰地理解这些内容。同时抽出一些时间用来辅导，让学生充分消化，并答疑解惑。

四、结束语

通过该课程教学的改革，对该课程与其他课程的内容进行了进一步的整合与衔接，使本课程更加科学合理及系统化，既保证基础内容的必需、必备，又有一定程度的扩展与延伸，并及时调整更新课程内容，把学科技术最新发展成果引入教学，将新的事物反映在教学中。通过教学实践，更好地调动了学生的学习积极性，课堂气氛比较活跃，学生与教师的交流无论在课上

与课下均明显增多，增加了学习的趣味性，学生整体成绩也有所提高，更好地完成了对学生的培养目标。

参考文献：

[1]贺飞英,董社琴,杨亚珍.微生物学教学方法的思考与探索[J].考试周刊,2011(2).

[2]谢永芳,何晓红,江怀仲.微生物学与生物化学相结合的教学模式在《微生物学》教学中的应用[J].安徽农业科学,2010(18).

（责任编辑

马志娟）