《現(xiàn)代微生物學實驗技術》課程教學大綱

《現(xiàn)代微生物學實驗技術》課程教學大綱（實驗課程）課程基本信息課程號1223S00026開課單位生命科學學院課程名稱（中文）現(xiàn)代微生物學實驗技術（英文）ModernMicrobiologyExperimentalTechnique課程性質(zhì)選修考核類型考查課程學分2課程學時68課程類別專業(yè)拓展課適用專業(yè)（類）生物技術、菁英班、生物科學、星辰班二、課程描述及目標（一）課程簡介《現(xiàn)代微生物學實驗技術》課程是生物科學類生物技術（含菁英班）和生物科學（含星辰班）專業(yè)（類）的一門選修課程，旨在培養(yǎng)學生的綜合能力、創(chuàng)新思維和科研素養(yǎng)；以現(xiàn)代觀點審視和組織教學內(nèi)容，使課程的內(nèi)容和結(jié)構等都適合現(xiàn)代微生物學迅速發(fā)展的要求。本課程主要基于微生物學、生物化學及分子生物學等理論，課程內(nèi)容主要包括生物活性芽孢桿菌的分離、鑒定及誘變育種,大腸桿菌CRISPR-Cas9基因編輯技術，宏基因組測序及分析等實驗項目，在實驗內(nèi)容設計安排上突出“綜合型、設計性、創(chuàng)新性和自主性”等特點。（二）教學目標本課程著重于學生綜合實驗技能和基本科研素質(zhì)的訓練，同時強調(diào)學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。通過本課程，使學生學習并系統(tǒng)掌握現(xiàn)代微生物學實驗技術，加深對相關理論的理解，提高學生獨立進行微生物學實驗設計與操作的能力，培養(yǎng)學生從事科學研究的基本素質(zhì)、科研興趣和創(chuàng)新能力。本課程要求學生進行課前預習、課上認真聽講、獨立完成實驗設計與操作，課后認真總結(jié)實驗結(jié)果并書寫實驗報告。課程目標1：了解微生物資源開發(fā)的基本流程，掌握如何設計分離生物活性菌株的實驗方案、誘變育種和活性菌株產(chǎn)物測定的相關方法及其原理；課程目標2：掌握原核微生物的CRISPR基因編輯技術的方法及其原理；課程目標3：掌握環(huán)境樣品中微生物總DNA的提取、16SrRNA基因擴增的方法及其原理，了解微生物多樣性基礎分析流程和一些測序云平臺的使用；課程目標4：具備較高的思想道德素質(zhì)，以及正確的政治觀、人生觀、價值觀。課程目標5：具有強烈的社會責任感、健全的人格和較強的團隊意識。三、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標1-4：掌握扎實的生物科學與生物技術的基礎理論、基本知識和基本技能，熟悉生物技術及其產(chǎn)業(yè)的相關方針、政策、法規(guī)。課程目標1-32-1：具有主動獲取知識的能力；課程目標1-32-2：具有綜合運用所掌握的理論知識和技能，從事生物技術及其相關領域科學研究的能力；課程目標1-32-3：具有濃厚的科學興趣及批判性思維能力；課程目標1-33-1：具備較高的思想道德素質(zhì)，具有正確的政治觀、人生觀、價值觀，具有強烈的社會責任感、健全的人格和較強的團隊意識；課程目標4-53-3：具備良好的專業(yè)素質(zhì)，受到嚴格的科學思維訓練，有求實創(chuàng)新的精神、批判性思維和可持續(xù)發(fā)展理念；課程目標1-33-4：具有健康的體魄和良好的心理素質(zhì)。課程目標4-5四、教學方式與方法學生提前預習、分組設計實驗方案；課堂講授，學生報告實驗方案、教師修改實驗方案；在教師指導下進行分組實驗；實驗結(jié)束后分析結(jié)果，批閱實驗報告。五、教學重點與難點（一）教學重點本課程的教學重點包括：通過講述實驗原理，引導學生如何自主設計活性芽孢桿菌的分離、鑒定與誘變育種的實驗方案，并指導其實驗操作；通過講述和指導實際操作使學生掌握CRISPR基因編輯技術，以及宏基因組測序技術的方法及其原理。（二）教學難點在實驗過程中培養(yǎng)學生獨立發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題是本課程教學的難點。此外，由于第一個實驗內(nèi)容全部是設計性、綜合性實驗，要求學生自己設計實驗方案，針對不同設計方案進行講解，并指導學生完成實驗也是本課程教學的難點。六、實驗內(nèi)容、基本要求與學時分配序號實驗項目名稱實驗內(nèi)容與要求學時類型對應課程目標1生物活性芽孢桿菌的分離、鑒定及誘變育種由學生自行設計實驗方案，（1）分離篩選一株具有生物活性的芽孢桿菌；。（2）活性菌株的誘變育種：對自己分離、鑒定的活性菌株進行誘變育種，得到高產(chǎn)菌株；。（3）測定高產(chǎn)菌株的酶活力；（4）利用多相分類的方法對自己所分離的菌株進行鑒定；（4）采用低溫冷凍保藏法對分離得到的活性菌株及誘變后的高產(chǎn)菌株進行保藏。28設計性課程目標1，課程目標4-52利用CRISPR-Cas9基因編輯技術敲除大腸桿菌lacZ基因（1）以野生型大腸桿菌lacZ基因的序列作為靶點序列，并根據(jù)靶點序列設計gRNA（/index.jsp）；（2）構建攜帶CRISPR-Cas9質(zhì)粒和gRNA的質(zhì)粒；（3）感受態(tài)細胞的制備；（4）通過電穿孔或者化學轉(zhuǎn)染的方法將構建好的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染到目標細胞中；（5）生物學驗證；（6）通過PCR和測序的方法，篩選出具有目標基因敲除的單克隆。28驗證性課程目標2，課程目標4-53宏基因組測序及分析（1）環(huán)境樣品中微生物總DNA的提取，教師講解實驗原理，學生利用試劑盒提取樣品微生物總DNA；（2）16SrRNA基因的擴增；（3）微生物多樣性基礎分析：教師介紹常用分析軟件及數(shù)據(jù)庫，學生熟悉微生物多樣性基礎分析流程。12驗證性課程目標3，課程目標4-5合計68注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括“驗證性”、“設計性”、“綜合性”等。七、學業(yè)評價和課程考核（一）考核類型：考試考查（二）考核方式：實驗報告實驗作品其它：（填寫具體考核方式）（三）成績評定：考核依據(jù)建議分值（百分比）考核/評價細則對應課程目標過程考核70%出勤表現(xiàn)10%考勤情況：全勤滿分，每曠課一次減2分，曠課三次及以上記0分。課程目標4-5實驗設計20%視實驗設計是否全面、合理，是否具有可操作性等給分。課程目標1實驗報告20%按時提交實驗報告，視完成情況給分。課程目標1-3課堂表現(xiàn)20%根據(jù)聽課、實驗操作、實驗完成、值日等情況給分。課程目標1-5期末考核30%根據(jù)實驗操作的規(guī)范、完成速度、結(jié)果的正確性等給分。課程目標1-3八、課程目標達成評價課程目標的實際達成效果計算方式如下，達成值越高，教學效果越好。課程目標達成度畢業(yè)要求指標點達成度九、教材與教學參考書（一）教材《微生物學實驗技術》，呂志堂，李彥芹等編著，自編講義，待出版。（二）教學參考書《現(xiàn)代微生物學實驗技術》，朱旭芬編著，浙江大學出版社，2011年，第一版，ISBN：9787308088725；《現(xiàn)代微生物學與實驗技術》，林稚蘭、黃秀梨編著，科學出版社，2000年，第一版，ISBN：9787030080929；《微生物學實驗》，胡開輝編著，中國林業(yè)出版社，2004年，第一版，ISBN：7-5038-3832-9；《微生物學實驗》，趙斌，何紹江編著，科學出版社，2002年，第一版，ISBN：9787030106483。（三）參考資料《教你如何用CRISPR使大腸桿菌中l(wèi)acZ基因失活》，《CRISPR-Cas9sgRNA靶點設計》，《CRISPR-CAS9sgRNA設計》，《CRISPR/Cas9基因