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求索回眸11:人过三十能学艺 精选

已有 1982 次阅读 2021-2-8 15:21 |个人分类:科研感悟|系统分类:科研笔记

 学习

 中国有句古语,“人过三十不学艺”。1994年,我从土壤地理教研组转入微生物学教研组时,已37岁。土壤地理学,属于地学,以地形地貌、植被及植被下的土壤为研究对象,研究土壤类型与植被、母质及气候等环境因素的关系;利用航空照片、卫星照片上的信息研究地面上的植被与土壤类型分布。研究对象是宏观世界。微生物学,以生物大分子及细胞为研究对象,要在光学显微镜、电子显微镜下观察各种微生物的形态及结构,研究对象是微观世界。从研究尺度上,分别属于自然科学的两极:极大与极小。我能否成功转行,是对我的严峻考验。

 “隔行如隔山”。虽然我上大学时学过微生物学及相关的生物化学等课程,但真要去从事微生物学教学科研,关山重重。但我毫不畏惧。我认为,只要努力,一切都能学会;从事微生物学教学科研所需要的专业理论和实验技能我都能学会。

 一切从零开始。我一字一句阅读郝余祥教授主编、天则出版社出版的《微生物学》,并同步做笔记。这本书内容简明扼要,文字凝练,是当时西北农业大学的本科教材。

 我一字一句,一个字也不漏读了一遍,边读,边用红蓝铅笔划重点,并将其中的重要内容抄下来。经过这样“精耕细作”,一遍读完,确切的讲,是抄完后,原来上课时忽略的内容全都补上了,原来比较模糊的概念都清楚了。在自学的同时,我主动给老教师当助教,与学生同步上课,虚心学习老教师的教学方法,吸收老教师的教学经验。经过这样认真补课,多次听课,给学生讲课基本上没有大问题了。

 微生物学的实验教学课时较多,约占总课时的1/3。微生物个体小,肉眼看不见,摸不着,只有在显微镜下才能看见;只通过无菌操作,进行微生物培养,才能看到微生物群体形态。让学生认识微生物,离不开显微镜,离不开无菌操作等技术。

 为了尽快适应微生物学实验教学,我以程丽娟教授主编、天则出版社出版的《微生物实验技术》为教材,再一字一句,仔细阅读研究每一个实验,搞清楚实验目的,操作要点,结果观察,注意事项,做好笔记。此外,在老教师上实验课时,主动当助教,与学生同步上实验课,学习老教师的实验教学方法和教学经验。经过两遍学习,实习,我就能够独立承担微生物学实验教学了。

 当年,微生物教研组除承担西北农业大学全校生物类专业的《普通微生物学》教学之外,土壤农化系还自设了一个3年制的应用微生物专科班,每届30名学生,连续招生3届。专科班开设的课程由教研组负责设置。我当时担任教研组主任,组织教研组开会,根据学生毕业后从事微生物学相关工作的需要,自主开设了10余门微生物学相关课程,包括《微生物学》,《微生物生理学》,《酿造学》,《发酵微生物学》,《应用微生物学》,《食用菌栽培》,《微生物遗传学》,《微生物产品分析》及《微生物学综合实习》等专业基础及专业课。当时教研组教师少,一人要承担多门课的教学任务。除了《微生物学》外,我还上过《微生物生理学》,《酿造学》,《发酵微生物学》及《食用菌栽培》。

 准备一门新课需要花大量时间,选好教材后,我继续一字一句阅读教材,做笔记,一段文字都不漏,就连教材中用小号字印刷的阅读内容都不放过。自学完上述课程,我等于重新修了微生物学专业。我的“抄写式”自学,知识系统扎实,理解和记忆效果比当学生听课的收获要大得多,知识掌握也牢固得多。

 通过认真自学,备课,连续3遍讲课,及每门课的实验实习,我把整个微生物学相关课程之间的关节点都打通了,微生物学理论与应用技术之间也衔接起来了。讲理论时,有应用技术实例;讲技术时,有理论支持。这种讲授,有利于加深学生对微生物理论的理解,对技术所涉及理论的了解。此外,由于不同微生物课程之间的知识贯通了,搞科研时,对遇到的各种复杂现象背后隐藏的原因,我也能很快作出初步分析,而这种解释往往被证明是正确的。系统学习,豁然开朗,科研上,也感到游刃有余。

教学与实习

 《微生物生理学》、《发酵微生物学》及《应用微生物学》是我的主要讲授课程,其中,《微生物生理学》讲过14次,后两门课各讲了8次。《微生物生理学》涉及大量《生物化学》内容。由于学生的生物化学基础不好,《微生物生理学》讲起来相当困难,非常费力。而我的生物化学基础与专门讲生物化学的老师相比,也有很大差距。为了讲好该课,我又补修了《生物化学》。通过不断学习,我的生化基础加强了,我对《微生物生理学》这门课程的内容体系理解更深了,能将《微生物生理学》知识的点、线、面连接起来,形成一个三维的知识体系,再引导学生遨游其中,掌握其精髓,以便在科学研究中能灵活运用。

 通过不断努力,《微生物生理学》教学效果得到明显改善。教学相长,我的微生物生理学理论基础也得到进一步加强,这对我后续的放线菌科研帮助极大。

 在《发酵微生物学》教学中,为了让学生了解工业发酵过程,能亲自操作,我和教研组的老师们想办法购置了一套50L小型发酵装置。设备虽然简陋,但“麻雀虽小,五脏俱全”,除没有自动控制系统外,现代发酵工业所需的基本要素都具备。通过这套系统,学生们了解了现代发酵工业的基本生产设备及生产过程,学生们在这套设备上实习操作,收获很大。

 在使用这套设备的学生中,微生物专科班的杨宏博同学毕业后成长为一个中型发酵企业的技术总监,在供职企业进行了很多技术革新,取得了不少成果。我退休前,每年都会带学生去他所在企业实习。当回忆其上学时的发酵实习时,他说,“在实验室小型发酵设备上的实习体验,为我后来的工作打下了良好的基础;工作后,尽管我管理着工业规模的大型发酵设备,但对发酵设备和发酵生产的最初了解就来自上学时使用的简易发酵设备;发酵实习中经历的一切,已深深嵌入了我的人生记忆中。”

 我指导学生做过多项应用微生物学实验,包括多种微生物发酵产品制作,如葡萄酒、啤酒酿造;稠酒,酱油酿造,甜酒曲、豆腐乳制作及灵芝栽培等。通过这些微生物发酵产品制作,学生们较为系统的了解了微生物发酵酿造过程。虽然大部分学生毕业后没有从事微生物生产,但生活中涉及的微生物产品的生产原理及过程,他们都是清楚的。

教材

 在从事微生物学教学期间,我主编的《微生物学》由世界图书出版公司2000年出版;我与我的老师程丽娟教授共同主编的《微生物学实验技术》于2000年由世界图书出版公司出版(第1版)。使用10余年后,在2012年,由于教学需要,我组织原来的参编者及新增编者对全书内容进行增减修改,后由科学出版社再版(第2版)。由于程丽娟老师已退休,科学出版社的修订工作由我主持完成。

 《微生物学实验技术》,初版由程丽娟教授主编,于1993年由西北农林科技大学成立的天则出版社出版。由于原书实验较少,仅有《普通微生物学实验》,缺少《发酵微生物》,《应用微生物学》,《微生物生理学》,《酿造学》,《食用菌栽培》,《微生物遗传学》的实验内容,这些课程的实验无教材。我转岗到微生物教研组后,与程老师商量,根据教学需要,在使用多年的基础上,对初版的原有内容进行完善修改,并补充较多急需的实验内容,补充修订后的篇幅达到67万字(第1版),新增内容达到50%

教学网站与精品课程

 在微生物学教学上,我还作了一件在当时很有意义的事情:与西北农林科技大学信息学院武苏里教授合作建设《微生物学教学网站》,并在2002年获陕西省教学成果奖。

 说起《微生物学教学网站》,还有一段值得回忆的故事。

 微生物,肉眼看不见,摸不着,要给学生讲清楚微生物长什么样,相当困难,需要大量挂图、照片。过去没有PPT,上课的图表均需事先用纸画好,上课时由助教带到课堂,挂在黑板前,主讲教师在需要时给学生展示、讲解。每次上课要带大量的教学挂图,且这些挂图对教学所涉及的微生物种类而言,挂一漏万,根本不够用,严重影响学生对微生物的了解,影响教学效果提高。

 另外,在微生物教学中,实验课所占课时比例很大。主要原因是微生物培养花费时间很长:先要接种微生物到培养基上,等若干天后再去看微生物长成什么样子;学生必须学会显微镜使用方法,才能在显微镜下观察各种形态的微生物。如何缩短实验时间,提高实验效率,增加实验课的信息量和实验内容,是我转岗到微生物教研组后长时间思考的问题。

 当时我想到的解决方案是:将实验过程拍摄成录像,供学生反复观看,在试验动手之前先看录像,掌握操作要领后再动手实践。如显微镜的使用方法,微生物的各种染色方法,均可拍成录像。接种某种微生物后,经过一定时间,会出现不同现象,均可先拍若干个不同阶段的录像片段,过干天后,等培养结果出来时,再拍一段录像,将几段录像编辑成一段小视频,就能使学生在较短时间内了解接种微生物后微生物生长过程与生长情况。当时普通人没有录像机,西北农业大学仅电教科才有录像机,我专门去电教科,给他们谈了我的想法,电教科负责人对我说,“你是西农第一个找我们录制电视教材的教师。”由于制作电教教材程序复杂,要学校立项,需要经费等多种原因,我的想法没有实现,但我仍不死心。

 大约在2000年,我在出差的火车上,碰到原西北林学院基础课部教计算机的武苏里教授,又和他谈起我想制作微生物视频教材的想法。武教授对此也很感兴趣。那时,互联网已经慢慢热了起来,当时讨论了合作建设微生物学教学网站的计划:我负责微生物专业内容的收集和编辑,武教授负责网站开发。当时在火车上我们就确定了工作计划,武教授安排他的一个学生制作网页,还完成了几个微生物生长过程的动画。我负责收集相关照片,建设微生物学图片库。很快,微生物学教学网站就建成了,大约在2002年,学校评精品课程,我主讲的《微生物学》被评为精品课程,当年全校共评出4门精品课程,但只有我和武教授合作开发的《微生物学教学网站》上网运行,并在2003年首批获校级和陕西省精品课程,武苏里教授还为该成果申报了软件著作权。

 在《微生物学教学网站》上,有1个《微生物图库》,其中,除从网上收集的优秀微生物照片外,还有我在科研中拍摄的大量微生物照片。在当时的条件下,这些形象直观的微生物学照片对学生了解微生物形态,增加学习兴趣,提高微生物教学质量起到了重要作用。

 当时,我还有一个宏大的微生物学网站建设计划:将《普通微生物学》,《微生物生理学》,《发酵微生物学》等课程全部纳入网站;将相关试验都制作成视频放在网站上,学生通过浏览网站,可以获得大量信息;开设师生互动版块:教师将最新的微生物学研究结果通过网站推荐给学生;学生也可以将其所获得的最新微生物学相关信息发布到微生物学教学网站上;也可以在网站上提出自己课外实验的新思路等。教师根据学生在网上的活跃程度和表现出的专业程度,对学生的平时成绩做出评价。

 因西北农林科技大学合校,相关学院的专业重新组合,原西北农业大学的微生物教学团队被分为两部分,一部分教师划入生命科学学院,一部分保留在资源环境学院,全校的《微生物学》教学任务主要由生命科学学院承担,我仍留在资源环境学院,仅承担资源环境学院的《微生物学》教学任务,无法统筹全校微生物学教学,我的微生物学网站建设计划搁浅。《微生物学》省级精品课程也未继续申报国家精品课程。

感悟

 从1994年开始,我从地学转到生命科学,从土壤地理转行到微生物学,从以地球为对象的宏观世界,走进以生物大分子和细胞为对象的微观世界,从一个极端转到另一个极端,我的思维完成了从宏观的无限向微观的精密之间的切换。切换后,我不仅对微生物世界有了初步的了解,而且还幸运的发现了微生物世界的一些秘密,特别是放线菌在农业上的一些神奇的功能。我将会把上帝无意间泄露的放线菌秘密用于农业生产,解决我国农业目前面临的一些重大问题。

 改行微生物学后,我在放线菌研究上取得了较为满意的结果,给了我一个重要启示:扎实的基础与不同学科分支之间知识贯通是创新的基础。转行后,我准备和讲授了多门微生物学相关新课,虽然很辛苦,但打通了微生物学多门课程之间知识点联系,以至于在解决科研中遇见的难题时,头脑中会突然冒出若干个解决方案,左右逢源,常常会灵机一动,形成出人意料的技术方案,最终得到意想不到的结果。

 我的经历证明:若改行从事热爱的专业,人过三十能学艺;不仅能学会,能学好,而且还能有创新。




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