微生物学进展范文1
论文 关键词：微生物作用 地球化学 水力性质 生物修复
论文摘要：综述了地下含水层系统中微生物作用。引用研究实例论述了微生物作用不但可以改变地下水化学组分，而且还可以改变含水层的水力性质。微生物作用对地下水系统的影响程度主要受微生物代谢速度､水文地质条件､含水层岩性等多种因素控制。地下水系统中 电子 供体与电子受体间的丰度关系是影响微生物代谢速度的主要因素。在未污染的含水层中，电子供体的可用性限制了微生物的新陈代谢，而在人类活动污染的含水层中，微生物的新陈代谢受电子受体的可用性的限制。利用微生物作用可以降解地下水系统中氯代化溶剂､烃类､硝酸盐､有毒金属等多种化学污染物。并对今后的 发展 方向进行了探讨。
1 引 言
地下水系统具备了微生物生长发育所需的营养､水分､酸碱度､渗透压和温度等条件，为微生物提供了良好的生存场所。微生物(主要指各种细菌菌群，如异养菌､自养菌､好氧菌､厌氧菌等)成为地下水生态系统中主要生命组分，是地下水演化过程的重要影响因子，在地下水系统的能量转换､物质循环､营养输送､信息贮存以及元素形态的转化､聚集和迁移中微生物都起着极其重要的媒介作用。地下水化学性质的演变中微生物的控制和改造是其主要因素之一。
地下水系统是一个复杂综合体，包括了地下水流经的介质，地下水中各种物理化学成分和地表的天然通道等。加之人类对地下水的开发利用活动已经并将继续改变地下水环境，如地下水的污染､过量的开采以及其它流体矿产的开发等都对地下水系统的天然环境产生影响。环境因素的变化相应地也影响了地下水中生物的生存条件，导致微生物的形态､生理､遗传特性的改变，促使各类微生物不断演替。地下水系统中各种环境因素又是制约微生物生长､繁殖的重要因素。
地下水微生物学是地下水 科学 与微生物学紧密结合而形成的一门新兴学科，它将地下水视为一个有生命的系统加以研究，主要研究与认知微生物生命过程与地下水化学密切相关的科学问题，是研究微生物活动与地下水环境相互关系的科学，也就是探索微生物直接参与地下水化学形成演化过程的微生物地球化学作用，是地下水科学研究的前沿领域。
2 微生物作用改变地下水化学组成
早在1900年人们就发现未受污染时含有高浓度硫酸盐的地下水，受石油污染后却常常缺少溶解性硫酸盐。1917年rogers首次提出这是硫酸盐还原菌新陈代谢的作用所致。这个假设在从受石油污染的水中分离出硫酸盐还原菌时得到证实。在以后的几十年里，很多学者对地下水化学组成的微生物影响作用进行研究后认为，微生物对地下水化学组成具有重要影响作用(chapelle 2000)。如，钟佐??2001)研究认为，在石油烃污染的地下含水层中，如果发生了生物降解反应，则其水文地球化学标志是：水中溶解氧很微，no-3和so2- 4明显降低，fe2+ 和hco-3升高，出现hs-或h2s 和ch4。
地下水系统中电子供体与电子受体间的丰度关系是影响微生物代谢速度的主要因素。在未污染的含水层中，电子供体的可用性限制了微生物的新陈代谢，溶解性无机碳沿着含水层流动路径慢慢聚积，可用的电子受体依照溶解氧>硝酸盐>三价铁>硫酸盐>二氧化碳(甲烷生成)的次序不断被消耗。在人类活动污染的含水层中，常存在过剩的可用有机碳，电子受体的可用性限制微生物的新陈代谢。
美国南卡罗莱纳州black creek含水层是区域地下水化学类型变化受电子供体限制的很好例子。mcmahon等(mcmahon 1991a1991b，chapelle 1990)对该系统进行详细研究后，描述了微生物作用对含水层地下水化学组成的影响。该水文地质单元，水流从补给区向下游150 km到排泄区，溶解性无机碳浓度从不到1 mm/l 增加到超过12 mm/l。由微生物代谢作用产生的溶解性无机碳促进了含水层中碳酸盐的溶解，根据公式：caco3 (碳酸盐)+co2 (微生物)ca2+ +2hco-3 计算 得出，大约一半的溶解性无机碳来自微生物代谢作用(约6 mm)，有研究表明该地区地下水补给大约需要用15万a，由此推出，微生物代谢作用产生溶解性无机碳的速率约为10-4 mm/l•a。因此，尽管沿地下水流溶解性无机碳浓度增加很大，但微生物代谢速度很低(chapelle 1990)。其主要原因是，含水层中可代谢的有机碳含量低。mcmahon(1992)研究认为，black creek含水层中有机碳含量只占沉积物干重的0.1±1.0%。由于低速率的微生物代谢作用，系统中可用电子受体的量(o2､fe3+､硫酸盐和co2)相对有机碳来说是丰富的。
当地下水系统中可用有机碳的含量很高时，可用电子受体缺乏会限制微生物代谢作用。电子受体受限的含水层包括泥炭含水层(普遍在北半球)，石油储存地，和由人类活动引起化学污染的含水层。1979年美国明尼苏达州管道爆裂泄漏大约10万加仑的原油到一个冰水沉积含水层。泄漏时，由于与大气快速交换，以及含水层天然有机碳含量低，地下水呈饱和溶解氧状态(约10 mg/l)。随着可代谢碳的突然流入，油积聚在水面，氧被迅速消耗，并形成三价铁还原条件。泄漏后5年，在油透镜体附近含水层中氢氧化铁被耗尽，甲烷生成成为一个重要作用。这个受原油泄漏污染的浅层含水层是电子受体受限含水层最好例证之一(baedecker 1993)。
由于原油泄漏电子供体过剩，在最接近污染源的bemidji含水层，其水化学特征主要为甲烷生成环境，其次为硫酸盐还原，铁还原，和低溶解氧环境。该含水层与black creek 含水层的情况完全相反，black creek 含水层甲烷生成的地方远离补给区。而bemidji含水层的硫酸盐相对较少，硫酸盐还原不是主要的作用。这种氧化还原作用的次序是电子受体受限的地下水系统的特征，常见于受石油烃污染的地下水系统。
3 微生物作用改变含水层水力性质
微生物作用除影响地下水化学组分以外，也影响地下水系统的物理性质。地质学家很早就知道在非孔隙岩中，次生孔隙能提高含水层的水力性质 ，还可以积聚石油。人们通过大量的同位素和质量平衡研究得出，有机物的去碳酸基和其它无机作用不能解释许多系统中的次生孔隙现象(lundergard 1986)。由于大多数含水层系统中存在大量具有活性的不同微生物种群，微生物代谢作用引起人们的关注，大量研究表明微生物作用能引起硅酸盐和碳酸盐岩中次生孔隙产生(bennett 1987，chapelle 1988)。地下水中硫酸盐在有脱硫细菌参与和有机质存在的条件下发生还原反应而产生h2s(na2so4+2h2o+2c2nahco3+h2s)，这个反应有溶解硫酸盐的作用，反应产生的h2s 溶于水中也具有溶解碳酸盐等矿物的能力(李义军 2002)。
微生物作用除显著改变了black creek 含水层水化学组分外，也改变了这个含水层的水力性质。沿水流路径的岩心资料显示了一个显著的岩性变化。在补给区，不存在次生晶粒间的方解石胶结物。在补给区和排泄区的中间区域，南卡罗莱纳州莱克市常见方解石胶结物。在排泄区附近，南卡罗莱纳州莱克市myrtle 海滩，50%的厚层含水层被晶粒间的方解石胶结。mcmahon等研究了微生物作用引起black creek含水层孔隙的填充现象。该研究表明，black creek含水层的砂中含有机碳少，而相邻的狭窄的层中含有丰富的有机碳。隔水层有机碳的发酵使有机酸在隔水层孔隙水中积聚。有机酸扩散到black creek含水层，进而氧化为二氧化碳，引起大量的碳从隔水层迁移到含水层。二氧化碳同含水层物质反应产生碳酸盐和重碳酸盐。这个作用导致部分含水层次生孔隙产生。然而，当碳酸盐和重碳酸盐在溶液中积聚､运移，地下水的方解石变得过饱和时，就会在含水层的其它部位沉淀下来。由于丰富的晶粒间的方解石胶结物填充了含水层系统的主要孔隙，black creek含水层孔隙性减少，透水性降低，以至不能满足当地用水需求。
有实验表明，二氧化碳和有机酸的产物能增加矿物的溶解，引起次生孔隙性和渗透性的发展。而碳酸盐､铁和硫酸盐微生物产物能引起方解石或黄铁矿的沉淀，降低地下水系统的原生孔隙性和渗透性。也就是说，微生物既能破坏(lundergard 1986)也能提高(hiebert 199 mcmahon 1995)含水层沉积物孔隙性。
4 污染修复中的微生物作用
现代 社会产生了大量的化学产品，许多有毒有害的物质被人类有意或无意地投放到地下水系统中，地下水受到严重污染，地下水质量日益恶化。近年来，生物降解技术以其可在污染现场进行修复､可在难以处理的地方进行修复､在生物修复时不影响场地内正常生产､对污染地的干扰或破坏小､处理后的产物无二次污染､降解过程快､费用低等诸多优点受到世界各国环境科学界的广泛关注，激发了人们对污染修复中微生物作用的研究兴趣。
对污染地下水进行原位生物修复时，好氧微生物通过将有机化合物氧化成二氧化碳而获取能量，其中氧为电子受体，当地下存在氧时，好氧微生物可将有机污染物氧化成二氧化碳，从而使污染地下水净化。厌氧微生物也能将有机化合物氧化成二氧化碳，但其作用过程中的电子受体不是氧，而是以硝酸盐､硫酸盐或fe3+等氧化物作为电子受体。由于许多受污染的地下水环境中缺乏氧，好氧微生物在代谢过程中很快将氧耗尽，此时，好氧微生物将无法对污染物进一步降解。厌氧微生物不同的代谢能力，在污染地下水修复方面显示了巨大的潜力。最新研究表明，厌氧微生物可有效降解地下水中烃类､氯化溶剂､硝酸盐以及铀､铬､锝､钴､硒有毒金属和准金属等污染物。
在1973年，人们首次发现了浅层地下水中的土著微生物对石油的降解能力，不久，生物降解被用于提高汽油污染的含水层的净化。自那以后，人们开始使用生物降解地下水系统中各种常见化学污染物，包括氯代化溶剂。
地下水中石油烃的污染主要来自汽油及其它石油产品的地下储罐的渗漏。其主要污染组分为苯､甲苯､乙苯和二甲苯。生物降解石油烃的实质是在微生物参于下的氧化还原反应。该反应中 电子 供体烃给出电子，好氧菌仅利用氧作为电子受体，而厌氧菌则可利用no-3､fe3+､so2-4和co2 作为电子受体。美国密执按州使用原位生物修复技术，成功修复了由于地下储油罐漏油受到严重污染的包气带及含水层。其方法是：在污染区，首先注入未污染地下水42 d，第43 d开始注入含no-3的地下水，到第112 d基本清除了污染物。结果表明： 地下水中，苯从0.76 mg/l降至小于0.001 mg/l ，甲苯从4.5 mg/l 降至小于0.001 mg/l；包气带土壤中，苯从0.84 mg/kg降至0.017 mg/kg ，甲苯从33 mg/kg 降至0.103 6 mg/kg(钟佐? 2001)。
多环芳烃具有毒性，对人类健康造成的危害大，尤其是高分子多环芳烃的致突变与致癌特性。多环芳烃生物降解研究日益受到了人们的重视。近年来人们对微生物降解多环芳烃的作用､机理进行了广泛的研究，研究结果表明，对可降解多环芳烃的微生物有红球菌属( rhodococ2cus) ､假单胞菌属( pseudomonas ) ､分枝杆菌( my2cobacterium) ､芽孢杆菌属( bacill us ) ､黄杆菌属( flavobacterium) ､气单胞菌属( aeromonas ) ､拜叶林克氏菌属( beijernckia ) ､棒状杆菌属( corynebacterium) ､蓝细菌( cyanobacteria) ､微球菌属( micrococcus ) ､诺卡氏菌属( nocardia) 和弧菌属( v ibrio)等(温洪宇 2005)。利用微生物去除地下水中的多环芳烃不会造成二次污染，费用低，易操作，是去除多环芳烃的最佳方法。
饮用水中过量的硝酸盐能够引起婴幼狼高铁血红蛋白血症，我国许多地区浅层地下水已普遍受到硝酸盐不同程度的污染。张胜(2005)对地下水硝酸盐污染的微生物修复技术进行了研究。通过两年多的室内和野外原位的大量试验研究，优选出反硝化菌液和增强地下水中微生物反硝化作用的营养碳源乙醇､乙酸钠，利用乙酸钠作为营养碳源在野外试验井进行原位微生物脱氮试验，对地下水中no-3的去除率可达98%。研究结果得出，利用优选反硝化菌液和乙酸钠营养碳源对地下水硝酸盐污染修复效果好，在大面积土体和地下水污染原位修复技术实施是可行的､有效的，它不仅可以在原位有效地修复土壤､包气带的硝态氮污染，而且还可以增加土壤的肥力及氮肥的利用率，无负面作用，对修复污染､保护地下水资源和农作物增产都具有重要意义。
5 影响微生物作用的地下水环境因素
微生物作用对地下水系统的影响程度主要受微生物代谢速度，水文地质条件，含水层的岩性等多种因素的控制。
张宗祜，任福弘等(2006)为研究氮素的生物化学循环问题，通过对河北正定野外试验场贯穿包气带的18.5 m的钻孔剖面土样的水理性质､地球化学成分､有机质含量的测试和微生物的培养鉴定，发现包气带土体的各类细菌在整个包气带均有分布，但随着岩性､物理化学条件的变化，而显现出不同的细菌含量，特别是在几个层次上出现细菌含量高的活化层。它的出现充分说明了细菌在包气带中分布，不是受深度变化所控制，而是受其环境条件所制约，如含水量､营养元素､土体岩性等。这一研究成果为今后深入研究地下水系统中微生物的作用奠定了良好的基础。
mcmahon(2001)研究了含水层和弱透水层交界面上的几个重要生物地球化学反应，包括氧还原､反硝化作用和fe3+､so 2-4和 co2还原(甲烷生成)。研究表明，一些地方，生物地球化学反应发生在交界面的弱透水层面，电子受体从含水层运移到电子供体丰富的弱透水层里。另一些地方，生物地球化学反应发生在交界面的含水层一方，电子供体(有时是电子受体)从弱透水层运移到电子受体或微生物丰富的含水层里。影响含水层/弱透水交界面发生生物地球化学反应范围的因素有，交界面两边电子受体和电子供体的丰度和可溶性，电子受体和电子供体反应和越过界面的速度。
6 展 望
地下水沉积物无菌取样方法的 发展 完善和微生物综合评价方法的建立，使微生物代谢作用对地下水地球化学的影响被广泛认识。随着当今社会 科学 技术的不断进步，地下水微生物地球化学的研究技术也日益得到提高和改进。首先，人们可以利用电子显微镜､能普､电子探针､离子探针､质子探针来观察和分析细胞内部的结构､成分。第二，微生物生态学研究的新技术被用于地下水微生物研究中。如，人们在研究污染或未污染含水层生物群落组成研究中开始使用磷脂脂肪酸分析方法(plfa)，该方法是基于生物化学手段的一种微生物生态学研究新技术，它具有对细胞生理活性没有特殊的要求，对样品保存时间要求不高､不需要进行微生物培养等优点。它能提供微生物群落生物量及其时､空变化､群落结构和功能等多种微生物信息，是一种快捷､可靠的分析方法。.再如，人们通过基因工程，在dna的分子水平上动手术，使某种细胞结构的基因转到另一种细胞中去，而使之具有新的遗传性状。
随着我国环境科学界对地下水微生物作用研究的日益关注，我国地下水微生物地球化学､微生物工程学､微生物环境工程学将会作为重点发展学科被大力扶持，地下水微生物的基础研究应得到优先发展，尤其是在地下水环境中微生物的种类､形态､分布特征､营养和生长的一般 规律 ，微生物的代谢､演替和调控，微生物的基因及其所携带的遗传信息表达等研究方面，从基础研究中寻找提高地质微生物地球化学作用的研究途径和方法。地下水微生物研究将进一步与地质学､微生物学､环境生态学､环境微生态学､环境地质学､水文地质学､生物化学等基础科学的研究交叉与合作，对基础科学的发展提供动力和应用的验证方法。
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微生物学进展范文2
摘 要：目前，高效低耗去除水中氮磷污染物是国内外广泛关注的环境问题，污水反硝化脱氮除磷技术则是当前的研究热点。本论文针对反硝化脱氮除磷技术的核心——反硝化除磷菌的微生物学性能进行了研究，以深入理解反硝化除磷现象，也由此才能充分利用其优越性来提高和优化生物脱氮除磷效率和工艺。
关键词：污水处理；反硝化脱氮除磷；微生物学；反硝化除磷菌
到目前为止，国内外学者普遍关注反硝化除磷工艺的试验及影响因素，但对反硝化除磷脱氮微生物及其种属的研究较少，尚处于起步阶段，而针对反硝化除磷菌种在生理生态方面的特性研究则更少。本论文针对反硝化脱氮除磷技术的核心——反硝化除磷菌开展微生物学研究，更进一步理解反硝化除磷现象，提高生物脱氮除磷效率。
1.反硝化脱氮除磷的微生物机理 Seyoum Yami Gebremariam, Marc W. Beutel, David Christian, et al. Research advances and challenges in the microbiology of enhanced biological phosphorus removal-a critical review. Water Environment Research, 2011, 83(3): 195-219.
微生物学进展范文3
关键词 药物；微生物；放线菌；基因组学；研究；研发
中图分类号 Q939.93 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）21-0284-02
在临床药物学研发中，针对中药、化学药物及生物技术药物研究较多，而微生物药物方面的研究并不多。随着微生物次级代谢产物研究的增多，有关微生物新药的开发也越来越多，而且微生物药物还具有条件温和、易工业化生产及污染小等优点，加强微生物类药物研究和开发具有现实意义。
1 微生物药物的发展历程
人类认识微生物的历史悠久，但研究微生物药物的历史并不长，尤其是对微生物次生代谢产物方面的药物研究历史更短，至今不过70年。微生物药物中的青霉素是由英国的细菌学家在1929年发现的，20世纪40年代初学者Chain与Florey将青霉素应用到了临床治疗中。随后，从微生物次生代谢产物中发现了庆大霉素、红霉素、螺旋霉素及林可霉素等药物。随着医药学的发展，人们对疾病分子基础与药物作用机制越来越了解，还能在体外构建各类药物筛选的模型，极大地提升了微生物药物研制。微生物所筛选的生理活性物质中，除了抗生素外，在抗肿瘤用药、免疫抑制剂及酶抑制剂等领域也具有很大的药物开发价值。在近70年的微生物药物研究中，科学家从土壤、动物、植物、海洋中获取微生物，还有些微生物来自高寒、高温及高压等极端环境，而人类对微生物的了解仍然较少，还不到3%，在微生物代谢的产物当中，还存在着大量待开发的药物，需要人们进一步研究与开发。
2 微生物药物的特点
微生物药物是指微生物在生命活动过程中，产生的具有生理活性的次生代谢产物及其衍生物。近些年，随着其微生物次生代谢产物生理活性的研究，微生物中靶位确切的多糖及蛋白分子等活性物质被发现[1-2]。次级代谢产物难以用化学法进行合成，即使能合成也无法有效实现工业生产，若把小分子的物质进行化学修饰之后，可获得含有使用价值更高的微生物药物。与化学药物相比，微生物药物具有以下特点：一是微生物的生长周期较短，易选育菌种，易控制，可经大规模发酵进行工业化生产；二是微生物的来源非常丰富，筛选时不用特别考虑先导化合物，筛选几率也比较大；三是通过微生物药物合成改造，微生物药物生产能力得到很大提升，便于新微生物药物合成。微生物多样性使得临床医药的应用前景更为广阔。
3 微生物药物资源的研究
3.1 海洋微生物药物
在整个地球，面积最大的是海洋，海洋具有高压、高盐、高温及无阳光等自然特点。海洋中的微生物具有较特殊的遗传背景与代谢方式，可能产生功能及结构特殊的活性物质[3]。研究表明，海洋微生物中，近27%可产生抗菌类的活性物质，其分离出的代谢产物大多数含有生物活性。例如，Koyama等学者从海洋真菌中获得了新二萜药物。当前，从海洋微生物代谢产物当中，发现了很多结构特殊、新颖的活性物质，这些活性物质在陆地微生物中未发现过，因此海洋微生物药物是非常具有开发潜能的天然药物。
3.2 稀有放线菌微生物药物
多数活性物质源于普通的放线菌，但从普通放线菌当中获取新的活性物质几率下降，研究范围逐步拓展至稀有放线菌中。自20世纪50年代开始，有些稀有放线菌的代谢产物已应用到临床中，例如，庆大霉素、红霉素与安莎类等物质。目前，人类认知的放线菌种类不到实际种类的10%，放线菌微生物药物的研发还具有很大发展空间。
3.3 极端环境下的微生物药物
在高温、高酸、高盐及严寒等极端环境下，长期生长的微生物，其生理机制及基因类型均较为独特，代谢产物也比较特殊。现代所知的微生物药物资源种类占实际种类资源不到10%，而极端环境下的微生物更少，在极端环境中，更能发现未知的微生物药物资源。如近些年云南大学对青海及新疆等地区中极端环境下的微生物进行了系统研究，并获得了很多未知微生物，有效推进了微生物药物的研究和开发。
4 基因组学研究下的微生物药物开发
随着人类和微生物基因组学的深入研究，近5 000种蛋白或功能基因被认成潜在药物的靶标，这给微生物药物筛选及发现打下了基础，其药物靶标和基因组学研究发展紧密相关。根据统计可知，在2009年之前，整个世界有2 500余种病毒，其中，完成基因测序的真菌有100余种，细菌约600种。随着微生物基因组学计划和蛋白基因组学研究的不断深入，建起了相应的蛋白质数据库，对一些重大疾病的蛋白质结构进行了系统测定，剖析了蛋白质三维结构，并发现了一些具有药物作用的靶标[1]。从病原微生物看，功能性基因组的研究为致病基因及必需基因的确定奠定了基础，尤其是一般性病毒，整个基因组能编码约10个蛋白基因，而功能蛋白中4～6个是药物靶标。从细菌方面看，细菌基因组要比病毒基因多，细菌基因组多在4 Mbp左右，编码蛋白基因约数千个，独特必需基因有数百个，为潜在药物的靶标奠定了基础，对于真菌来说，有些致病真菌基因组已完全测序出来，因此具有真菌生长的基因为人类非同源基因预测提供了可能性，如假丝酵母基因组的序列当中，就发现了200余个基因，但人的基因组当中有些没有同源性，运用其潜在靶标可寻找到药物的靶点[4-5]。
5 我国微生物药物研发思考与展望
随着我国生命科技不断发展，医学领域对微生物资源越来越重视，微生物药物研发不断增多，其药物靶点不断被发现，在现代化学实体当中，超过10%为微生物药物，并且属于新衍生物研发。我国微生物资源非常丰富，但对微生物认识有限，尤其是海洋、植物及极端环境下的微生物研究较少，运用基因组学技术获取微生物衍生物中的药物，这已成为微生物新药获得的重要方式[6-8]。与发达国家比较，我国在微生物药物方面的研究比较欠缺，政府部门也应给予重视与支持，加强我国微生物药物方面的研究与开发，为人类的生命安全做出贡献。
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微生物学进展范文4
关于微视频资源的内涵在学术界尚未形成统一概念，通常情况下，微视频资源泛指通过电信号的形式将一系列静态的影像经过处理与重现的技术，当前这些影像以每秒超过24帧地进行连续变化时候，在人类视觉暂留作用的影响下，就会给观者形成连续视觉影像．微视频资源不仅涉及的内容极为广泛，而且其视频的形态多变，比如小电影、DV短片、视频剪辑等都属于微视频资源，在当前互联网高速发展的形势下，新媒体的出现推进了微视频资源的发展，让微视频资源不断走向了主流发展趋势，所以微视频资源的作用也实现了多元化的发展，类似微电影、微课堂等形式的内容也不断以微视频的形式出现．与传统教学资源相比，微视频教学资源有以下几项应用优势，一方面是教学内容的形象直观．由于微视频资源形象生动，将文字、声音、图像集于一体，容易对学生产生多种体验，所以能够促进物理概念的具体化和趣味化；另一方面是具有较高的信息密度．微视频教学资源包含的内容多且精，可以使学生在短时间内得到更多的教学信息，并且可以促进高中物理教学过程的简化，所以在高中物理教学过程中引入微视频教学资源可很好地提高课堂教学效率，能够促进学生的思维能力的发展，并且还可以推进轻松课堂气氛的营造，进而提高高中物理教学效果．
二、高中物理教学中微视频资源应用原则
1.需要性原则
高中物理教学改革要求高中物理教师在实现教学观念更新的前提下，还要增强物理教学的针对性，所以这就要求高中物理教学应该与时俱进，合理运用微视频资源，以提升高中物理教学的科技含量．在高中物理教学过程中，按照需要性原则要结合具体教学实际情况合理使用教学工具和媒介，通过微视频资源的使用可以拓宽高中物理教学范围，进而促进高中物理教学层次的深化．
2.科学性原则
在高中物理教学过程中，合理选择微视频资源需要按照科学性原则，并结合高中物理教学的实际情况，防止出现不必要的问题．高中物理教学过程需要坚持实事求是的科学性原则，分析物理教学的发展历程，可以发现物理教学理念和发展历史是不断修正变化的．同时当前微视频资源虽然内容繁多，但是质量不能得到有效保证，所以就需要按照科学原则来选择微视频资源，才能科学合理辨别微视频资源的内容．
3.适应性原则
在高中物理教学过程中，需要教师对高中物理教学进行系统思考，在整体把握物理教材的基础上，充分遵循高中物理教学的逻辑性，严格注重教学内容对学生的适应性．在高中物理教学过程中，为了更好地提高适应性，需要不断实现微视频资源与高中物理教学的相结合，同时微视频资源适应性原则需要不断精简高中物理教学程序，才能更好地提高高中物理课堂教学效率，尤其要注意微视频资源要在最大程度上符合教学目标的要求．
4.有效性原则
受到高中物理新课程改革的影响，应用微视频资源还需要遵循有效性原则，结合教学实际不断提高物理教师的知识素养和促进教师的教学观念转变，不断促进教学模式的改革，才能更好地实现学生主体性的形成，进而有效提高高中物理教学质量．同时有效性原则还可以推进学生积极参与教学活动，实现课堂教学效率的提升．
三、微视频资源用于高中物理教学的方法
微生物学进展范文5
关键词：环境工程微生物学；研究型教学；改革
随着互联网的横空出世和全球科技的高速发展，人类社会已进入日新月异、突飞猛进的跨越式发展阶段，全球呈现知识经济和一体化特征，创新已成为当代社会发展的主要动力之一。温家宝总理曾指出：“要推动中国经济在更长时期内全面协调可持续发展，走上创新驱动、内生增长的轨道，就必须把建设创新型国家作为战略目标”。
法国文化教育学家斯普朗格所言，教育的最终目的不是传授已有的东西，而是要把人的创造力量诱导出来，将生命感、价值感唤醒，一直到精神生活运动的根……[1]。高校研究型教学是指以学生为主体，以课程内容为基础，教师引导学生创造性地运用知识，自主地发现问题、研究问题和解决问题，激发创造热情，培养学生创新意识，训练学生创新思维能力的新型教学模式。因此，培养具有创新意识和创新能力的高素质复合型人才成为高校现时代的历史重任，实施研究型教学是实现这一目标的重要内容。
环境工程微生物学是微生物学的分支学科,是微生物学、环境科学、环境工程及市政工程等本专科专业的一门非常重要的专业基础课,其特点是涉及面广、发展迅速并具有很强的实践性和应用性[2]，对其进行研究型教学改革当属责无旁贷，现就我们近三年来在该课程的研究型教学改革方面所做的探讨和体会谈一下。
一、详细讲解环境工程微生物学的绪论部分，本章节用课时2学时
课堂讲授中先提问学生生物体基本的生命特征，然后仅添加微小概念，即得微生物概念；精讲显微镜的发明史和微生物学的发展史，通过这些经典的科学发展史料，使学生认识到科技创新是学科发展的基础，是人类认识自然、改造自然和利用自然的的源动力，然后在老师的引导下让学生例举各类微生物并归纳其基本特征。对环境工程微生物部分，要重点讲解环境中的主要微生物种类、微生物与环境之间的关系、微生物对环境的危害及人类利用微生物保护环境的实例，如淡水水华危害、环境污水处理、有机垃圾发酵沼气等，使学生对该课程学习的重要意义和应用性有一个清晰的认识，并激发学生学习该课程的兴趣。
二、扼要讲解环境工程微生物的主要种类、生理代谢、生长繁殖及遗传变异，可用总学时的四分之一
在教学过程中，以老师引导性提问和学生回答为主要教学模式，精讲教学内容中的科研史料，使学生在学习专业知识过程中也学习了相关的科研方法；另外，对于分子生物学的发展历程要予以祥讲，尤其是基因工程，例举一些基因工程菌种种质改造作为实例，让学生掌握微生物学研究的最新成果和技术。
三、精讲微生物生态学，可用总学时八分之一
微生物具有适应环境的能力及在一定的程度上影响环境，环境是微生物生长发育、繁殖进化的基础，适者生存，不适者则被淘汰。研究微生物与其生存环境之间的关系即为微生物生态学，生态系统是在一定时间和空间范围内由生物与它们的生境通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。在教学过程中，该部分讲解以老师引导性提问和学生回答为主要教学模式。
四、详细讲解环境微生物对环境的危害、微生物在治理环境污染物中的作用，可用总学时的四分之一
该部分从微生物对环境影响的正反两个方面进行讲解，在该课程的教学过程中占有很重要的地位。老师在讲清基本原理的基础上，指导学生现场参观有关的自来水净化处理厂、城市污水处理厂（好氧活性污泥法）、工业废水处理厂及城市有机垃圾发酵沼气发电厂等应用性企业，使学生的学习从学科理论学习到亲身感受该学科相关的实际应用，从而强化学生对该学科应用性的理解，激发学生对该学科的兴趣。
摘要：“环境工程微生物学”是环境科学、环境工程及市政工程等本专科专业的一门非常重要的专业基础课。 该课程属于多学科交叉、发展速度快和应用性广泛的新兴边缘学科，在构建创新型国家的大趋势下，结合本学科的特点，以学生为主体，以课程内容为基础，通过近三年的研究型教学发现：该模式能够激发学生的学习兴趣和创新热情，培养学生的创新能力和综合素质，大幅度地提高该课程的教学水平和教学效果。
微生物学进展范文6
关键词：精品课；微生物学；微生物学实验；教学改革
“微生物学”是一门生物学科的必修基础课程。微生物学的发展对探索和揭示生命运动的规律，推动自然科学的发展起着其他学科不可替代的重要作用。微生物学与现代遗传学、生物化学、细胞生物学和分子生物学等前沿学科有着不可分割的密切联系。微生物学教学对于获得微生物学知识、掌握微生物生命活动的规律、了解微生物与人类和自然界的关系、掌握微生物学的研究方法、提高分析问题及解决实际问题的能力等均起着非常重要的作用。经过多年努力，使微生物学成为北京师范大学校级精品课程。我们将在以下几方面继续努力，使这门课程向更高的目标发展。
一、打铁先得本身硬：教师素质提高
作为教师，既要热爱教学工作、懂得教育教学的规律，又要有过硬的专业知识。在知识快速更新的今天，要想打造一门高质量的课程，就需要教师不断提高自己。
1．不断学习，提高自己，积累素材
几年来，微生物课程组的教师利用多种途径学习和积累与教学有关的知识，如从报纸上、专业期刊杂志上、网络上等多种途径收集和积累教学资料。多年来收集了许多的文字资料。
积累了几十个视频小动画，建设了教学图片库，收集了多所兄弟院校的微生物学课件等。既积累了教学素材，又在这个过程中提高了自己的专业知识水平。
2．整体作战，梯队建设
中青年教师虚心向老教师学习，老教师认真传帮带。几年来，始终坚持课程组教师一起研究和分析教材。在老教师的指导下，中青年教师在教材编写、教学研究过程中不断成熟，逐渐肩负起教学的重任。
3．同行交流，取长补短_
积极参加全国教学研讨会，并多次在大会或小组报告会上介绍北师大的教学情况，与同行进行交流。与北京大学、武汉大学、南开大学、中国农业大学、湖南师范大学、华南师范大学、河南师范大学、陕西师范大学、山东大学与河北师范大学等多所高校的微生物学同行建立了密切的联系，并进行微生物学教学内容、教学改革等方面的交流，吸取兄弟院校的先进经验。
二、兵马未到，粮草先行：教材建设
国内外有许多特色的微生物学教材，具有内容丰富、插图精美、体系完整等特点。这些教材特别适合综合性院校微生物学课程。而师范院校微生物学课程的课时都较少，大都没有设置微生物学专业，也缺乏相应的微生物学后续课程。因此，师范院校微生物学课程迫切需要一本简明扼要、重点突出的微生物学教材，几年来，微生物课程组的教师认真研究学习了许多国内外优秀的微生物学教材，学习这些教材的优点和特色、内容的先进性、编排的技巧性等，打造优秀的师范院校微生物学教材。
黄秀梨主编的《微生物学》于1998年由高等教育出版社出版第一版，2003年由高等教育出版社出版第二版，并被列为面向21世纪教材，荣获2006年北京高等教育精品教材，2006年与其配套的教学辅助光盘由高等教育出版社出版。黄秀梨主编的《微生物学实验指导》于1999年由高等教育出版社、施普林格出版社出版第一版。林稚兰、黄秀梨主编的《现代微生物学与实验技术》于2000年由科学出版社出版。这三本书组成了从本科生到研究生的系列微生物学教材。黄秀梨与辛明秀主编的《微生物学》第三版和《微生物学实验指导》第二版即将在“十一五”期间由高等教育出版社出版，这两本书均被列为国家“十一五”规划教材。我们将继续把教材建设作为课程建设的一个重要的组成部分，争取使《微生物学》第三版和《微生物学实验指导》第二版成为高质量、高水平的优秀教材，同时促进微生物学课程建设。
三、教什么：教学内容和教学体系优化
1．教学内容和体系的凝练
根据师范院校微生物学课程特点和规律，课程组认真研究教材，凝练本学科最本质和最核心的教学内容。认真处理好微生物学教学内容中与生物化学、遗传学、细胞生物学和分子生物学中相互交叉的内容。在微生物学实验教学中，将微生物学实验整合为五个模块，分别为形态结构观察(细胞水平)、目的微生物的分离纯化(群体水平)、微生物生理生化反应及理化因素对微生物生命活动的影响(生理生化水平)、微生物遗传与免疫(遗传免疫水平)和细菌系统发育学分析(分子水平)。五个模块分别从不同水平和层次研究微生物生命活动的规律。通过凝练教学内容，重点突出，使学生在短时间的教学中抓住本学科的重点。
2．把最新的研究进展引入教学
微生物学研究发展很快，教学中要把微生物学最新研究结果及最新实验技术手段引入教学。如：微生物基因组研究的意义及研究结果，不可培养微生物(uncultured microorganisms)的研究及意义，原核细胞中线状染色体的发现，巨大细菌的发现，三域学说与微生物系统发育学研究，极端环境微生物学研究等。介绍与微生物学有关的诺贝尔最新获奖项目，如朊病毒(1997年)是疯牛病等的病原体、幽门螺杆菌是引起胃癌的病原体(2006年)。将最新的微生物学技术手段引入实验教学或在教学中加以介绍，如：荧光原位杂交(FISH)，变性梯度胶电泳(DGGE)，限制性酶切片断多态性分析，16S rDNA序列分析方法在细菌系统发育学中的应用等，既丰富了微生物学的教学内容、提高了学习兴趣，又使学生了解到最新的研究进展，同时也认识到，随着科学技术的发展，各学科相互渗透，相互促进，共同推动学科的发展，使探索生命运动规律的研究不断深入。
3．专家讲座，开阔眼界
多年来我们多次邀请专家进行专题讲座，如近年邀请了中国科学院马延河教授进行了题为“极端环境微生物学”的讲座，使学生了解到，即使是在极端的环境中也存在着丰富多彩的微生物世界，极端环境微生物是宝贵的微生物资源。请中国农业科学院的王磊副教授进行了题为“分子微生物学实验技术”的讲座，使学生了解最新的微生物学实验技术及所能解决的实际科学问题。通过专家讲座丰富微生物学的教学内容。
四、怎样教：教学方法和手段
在把握教材内容的前提下，合理的教学方法和手段是实现教学目的的保证。应用科学合理的教学方法和手段把条理化的知识体系传授给学生。
1．注重各部分内容的内在联系，体现知识的整体性
在教学中注重各部分内容和知识点之间的联系，如在理论课教学中将微生物的形态结构、生理生化、遗传与变异、微生物生态、微生物在实际中的应用等知识有机的联系为一个整体。在每一个部分的教学中，挖掘这部分内容与教材其他部分内容的联系，从而使学生获得
相互联系的完整的知识体系。注重结构与功能之间的联系，在讲述微生物的形态结构时，注意与其功能相联系，在讲述基本原理和基本功能时，适当点明与其对应的结构基础。注意理论与实际的联系并通过学习各种环境中微生物类群的结构特点和代谢特点等，了解微生物与环境的适应性及微生物与自然界和人类的关系。
在实验课教学中巧妙设计实验方案，将微生物学实验整合为五个模块。五个模块各有侧重，交给学生一个内容丰富、又相互联系的实验体系。
2．理论课与实验课相渗透
理论课上重点讲述微生物的基本理论和基本原理，实验课主要学习微生物学的基本研究方法和技术手段，共同目标是使学生掌握微生物学的基本原理和微生物学的基本研究方法。理论课教学中强调微生物学基本理论得出的实验过程和证据，实验课上强调实验手段和技术的基本原理及所能解决的理论问题。相互渗透，相互强调，使学生更好认识微生物学的本质、掌握其核心内容。课程组长期坚持主讲教师参与实验课教学，有利于把理论课与实验课紧密的联系，有利于对学生的全面培养。
3．积极进行教学改革，承担教改项目
进行了“微生物学”教学内容、体系及教材建设研究(获2001年部级教学成果二等奖)和微生物学实验改革研究(获2004年北京师范大学教育教学成果二等奖)。与南开大学共同承担并完成了武汉大学主持的“微生物学立体化精品教材体系”中的微生物多媒体课件的制作工作(教育部课题，将由高等教育出版社出版发行)。将教学研究成果不断应用到教学中，提高教学水平和教学效果。
4．启发教学、培养兴趣、加强课堂讨论，课堂教学与网络学习相结合
认真研究教学内容，精心设计问题，引导深入思考，加强课堂讨论，增强对知识体系的理解和掌握，充分利用北京师范大学的Blackboard网络平台进行辅助教学，丰富教学内容和信息量，提高课堂教学质量。
5．通过自主设计实验，培养自主创新能力
从2000年开始，进行微生物学自主设计实验的教学改革研究，培养学习微生物学的兴趣、独立开展科学研究的能力及自主创新的能力。许多学生都感觉， 自主设计实验很辛苦，但值得。自主设计实验报告按论文的格式书写，强调对实验结果的分析和讨论，培养独立分析问题的能力。
6．严格教学管理
理论课的成绩由平时成绩(30％)和期末成绩组成(70％)。平时成绩包括：小考(15％)、课堂讨论(10％)和考勤(5％)。实验课成绩包括平时成绩(50％)、自主设计实验(40％)和实验考试(10％)。平时成绩细化到每次实验。自主设计实验包括实验设计、实验操作、小论文和实验汇报四部分组成。通过小论文的写作，还可锻炼学生论文写作的能力和查阅文献资料的能力。实验考试包括实验理论和实验操作两个部分。每个教学环节都严格要求。
