基于分枝桿菌感染免疫相關實驗的微生物學畢業設計帶教體會

崔 佳，陳云霞，張雄鷹，崔國艷，吳長新 (長治醫學院微生物學教研室， 長治 046000； 山西大學生物醫學研究院； 通訊作者)

我國大學生教育是科研創新型人才素質培養的基礎階段[1]，而畢業設計作為最后一個重要的理論實踐環節，其完成質量將為學生科研思維的培養與科研習慣的養成奠定重要的基礎。微生物學是生物學相關專業的一門重要的分支學科，主要研究細菌或病毒的生物學特性、遺傳變異以及與人類的相互關系。由于研究對象是一群看不見、摸不著的特殊生物體，使得學生普遍對這門學科有著強烈的好奇心與求知欲，加之當前環境，學生急切希望利用自身所學理論去武裝頭腦和實踐應用，探索人類免疫系統與微生物博弈的生命過程，揭開微生物神秘的面紗。而身為微生物感染免疫實驗的畢業設計帶教老師，更應該應用自己的理論與實踐經驗幫助學生實現他們的目標與追求。筆者近年來研究課題主要集中于分枝桿菌感染與宿主免疫相關實驗，現根據自身指導一些微生物學畢業設計的經歷以及與其他帶教老師的溝通交流，就帶教畢業設計的一些體會與同行分享，為今后大學生畢業設計或課程實習改革作出初步探索。

1 以激發科研興趣為導向，突出因材施教的研究內容

大學生畢業設計是對整個大學學習階段的一種總結性教學，主要是以學生實踐為主、教師指導為輔的多元化實踐性強的教學方式，也稱為理論的實習[2]。經帶教老師與學生雙向選擇后，畢業設計實施工作正式開啟。首先，帶教老師應根據微生物學課程的培養目標和專業理論知識的實驗應用，初步擬定畢業設計論文題目2-3個供學生選擇。其次，教師還要充分考慮學生個人今后的發展方向、學生的科研思維習慣以及他們的興趣之所在，極大調動學生在學習中的積極性，進而激發他們在科研中的工作力。如果學生畢業后選擇繼續科研深造，畢業論文的理論性可以增強一些，如分枝桿菌感染巨噬細胞后宿主基因表達差異分析、宿主基因敲除后對分枝桿菌感染細胞的影響；如果學生畢業后選擇進入生物學相關的工作崗位，畢業論文可以適當更加貼近于生活和工作，如分枝桿菌耐藥性檢測分析、分枝桿菌生長條件的差異對感染宿主細胞的影響。最后，教師與學生共同根據大學畢業設計時間安排，制定合理實驗計劃，明確要求學生在各個時間點按時保質完成學校的畢業設計規劃(表1)。

表1 畢業設計安排規劃

2 以鍛煉科研素養為目標，營造嚴肅活潑的學習氛圍

教師在明確實驗課題后，要對實驗內容精心設計，巧妙地開設系列性實驗與學生自主設計性實驗，形成一個完整的以鍛煉科研素質為目標的實踐體系[3]，例如探索分枝桿菌感染肺上皮細胞系A549后重要信號通路蛋白與炎癥因子表達課題。此課題的設計以微生物學基本原理為基礎，涵蓋微生物學實驗的主要內容，如：高壓蒸汽滅菌、培養基的配制與分裝、細菌的培養與接種、分枝桿菌抗酸染色法、顯微鏡油鏡的使用等，再結合細胞培養、免疫、分子生物學等實驗技術，課題貫穿整個學科教學內容主線，使學生在自己動手中鞏固已學過的理論知識、深化對基本原理的理解、鍛煉科學研究能力、探究微生物學的新發現。

此外，文獻檢索和論文閱讀也是學生做好畢業設計的必備素質。學生通過文獻檢索和論文閱讀全面了解研究領域的概況與發展趨勢，為實驗課題的設計提供有價值的參考，更為后期的論文寫作奠定基礎[4]。大學生在進入畢業設計階段前，文獻閱讀量較少，科研自主性較差。教師應當培養他們文獻整理分析及提取信息的能力，指導他們在此階段形成良好的文獻閱讀習慣，還要幫助學生克服在閱讀英文文獻時產生的畏懼心理，與學生一起總結常出現的專業英語詞匯，例如分枝桿菌(mycobacterium)、結核病(tuberculosis)、肉芽腫(granuloma)、巨噬細胞(macrophage)和免疫應答(immune response)等。學生還要仔細理解在細菌感染與免疫實驗過程中常見的一些縮略詞，如：感染復數MOI(multiplicity of infection)是指細菌感染細胞實驗中細菌與細胞數量的比值，通常為5-100，有的學生對概念的認識程度不夠，錯寫成比值形式。此外，教師可以選取一篇課題典型相關文章要求學生進行文獻匯報并大膽討論。學生在深入理解文獻的同時，既激活了科研思維，又啟發了科研想法，同時還鍛煉了學術表達能力，最終營造出良好的科研學習氛圍。

3 以夯實實驗操作為基礎，踐行理論引導的科研訓練

微生物學畢業設計涉及很多實驗基本操作，扎實嚴謹的實驗基本操作是高質量完成微生物學畢業設計的前提。教師在學生實驗操作的過程中，要做到“放手但不放任”的原則，鼓勵學生勇敢嘗試實驗，但又須避免天馬行空無理論依據的探索[5]。筆者總結了一些學生在實驗操作過程中常犯錯誤供參考(表2)。此外，學生在具體實驗中遇到操作性問題時，教師絕不能直接回答學生的問題，而是漸入式引導學生回顧操作過程中的關鍵動作與要領，針對性地幫助學生回憶理論知識并分析出現問題的原因所在，使學生獨立思考解決方法，改進實驗方案，進行重復實驗。如特異性藥物對分枝桿菌感染免疫的影響的課題中，教師要先給學生講解近年來多耐藥分枝桿菌和耐多藥分枝桿菌的典型病例，引導學生明確藥物的適用范圍，進而使得學生在實踐操作過程中根據理論有的放矢。同時，教師還要啟發學生注意觀察實驗結果能否對理論造成一定程度的補充，培養學生強烈的科研實踐與理論相互促進的意識，提高學生觸類旁通分析解決實際問題的能力，從而為今后的工作打下堅實的理論基礎[6]。

表2 微生物學實驗操作常犯錯誤分類

4 以發展科研思維為方向，鼓勵創新開放的實驗構想

思維的訓練是一門課程學習的靈魂所在。對于畢業設計帶教老師，除了指導學生進行實驗、傳授相關理論知識之外，要更加注重在實驗過程中引入科研思維的培養?？梢哉f，學生科研思維的培養是一個日積月累的過程，從實驗前期設計到實驗結果分析，從實驗過程中的獨立思考到質疑精神，從團隊交流互作再到良性學習競爭，這些無一不滲透著科研思維的點滴養成，而細致深刻的科研思維又終將為實驗的創新與構想插上騰飛的翅膀。作為一名畢業設計帶教老師，我們應不單單滿足于學生對本課題的完成度，還要注重課題之外的延伸度，使學生實現從以往的被動驗證實驗到開放創新實驗的跨越[7]。在此過程中，教師可利用現代化教育手段和網絡為學生搭建科研開放平臺，如本教研室建立的虛擬網絡實驗室可以讓更多不同專業的學生隨時隨地無門檻地接觸微生物實驗[8]，突破了科研環境局限性，廣泛啟發了學生的實驗思路。同時，教師還要帶領學生參加與研究課題相關的學術活動，鼓勵他們申報以學生為實踐主體的科研項目。如筆者帶領兩名生物科學專業本科生進行了“卡介苗細菌的定量qPCR方法的建立”并參加了“大學生創新創業項目”。同時，筆者構建的攜帶不同熒光蛋白的分枝桿菌為學生參加微生物學培養皿藝術大賽提供了良好的生物材料。

5 以總結科研論文為要求，強化實事求是的科研態度

科研論文是畢業設計成果的反映之一，也是學校鑒定實踐教學質量的方式之一，其重要性不言而喻[9]。學生系統撰寫畢業設計的過程是對整個畢業設計的一次總結性記錄，也是對畢業設計課題的再次思考。但是在撰寫論文的過程中，學生也暴露出一些問題，主要體現在(表3)：論文主題不明確，實驗過程不夠細致，結論過于絕對化，研究內容展望的角度過大，科技論文寫作規范程度不夠等。對于這些問題，教師要耐心指導，與學生共同攻克，重點歸納易犯錯誤，著力強化學生實事求是的科研態度。當然，在論文寫作中，教師要嚴格告誡學生應杜絕一切學術不端行為，加強學術道德文化的滲入。

表3 論文撰寫中常見問題歸納

6 以嚴謹科研作風為根本，滲透獨立堅韌的初心關懷

在整個畢業設計過程中，教師的情感教學與人文關懷也是至關重要的。教師勤于思考的良好習慣、獨立堅韌的優秀品質、淡泊名利的奉獻精神和平易近人的教學語態會深深地感染學生，使學生受到潛移默化的熏陶，最終使畢業設計實踐過程轉變為一場既入腦、又入心的“春風化雨”般的科研過程。誠然，在一定程度上，學生對于微生物實驗設計表現出的興趣性和探索熱情與教師給學生講解微生物的神秘感與重要性是分不開的。教師要適時地給學生傳授一些歷史上重要的微生物人物事件和科研成果，激發學生科研的積極性與主動性，如：通過介紹結核分枝桿菌在我國的傳播與防治，使同學們深刻了解新中國成立70年來我國與結核病的抗爭史以及防治工作的進展與成就，進而反映出我國對終止結核病的堅定決心。這些成果更多是靠科學家對科研敏銳的洞察力和孜孜不倦的探索取得的，如革命家何穆在艱苦的環境下拼搏奉獻，為我國的防癆事業做出了不可磨滅的貢獻，也是太行精神與白求恩精神的真實寫照與光輝典范。教師給學生滲透此類勵志事例典型，使學生從真實的人物事例中感受科學巨大的引領力[10]。

總之，微生物學畢業設計是以培養學生的科研能力為核心，鍛煉學生的科研素質為目標，力爭取得一定成果的同時培養學生良好的科研習慣，努力成為高素質創新型人才。這些方法與理念仍需帶教老師在畢業設計實踐中不斷探索和改革。