實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理信息化及其在微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

摘要: 本文闡述了實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息管理化的優(yōu)點(diǎn)，介紹了實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，并結(jié)合微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，論述了實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化管理在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞: 實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化管理微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力為宗旨，以實(shí)驗(yàn)資源開放共享為基礎(chǔ)，全面提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和實(shí)驗(yàn)室使用效益為目的的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制[1]-[3]。目前，普通高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革都不同程度地實(shí)踐著實(shí)驗(yàn)室信息化教學(xué)管理。這種教學(xué)管理方式一方面有利于整合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)資源，提高實(shí)驗(yàn)室的管理水平，另一方面有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，使學(xué)生具有獨(dú)立思維，是一種體現(xiàn)能力培養(yǎng)、提高素質(zhì)教育的有效方式[4]-[6]。應(yīng)用信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理打破了院、系、班級(jí)的局限，由學(xué)生提前預(yù)約實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、時(shí)間，根據(jù)預(yù)約登記情況，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師做好充分準(zhǔn)備，保證實(shí)驗(yàn)課有序地進(jìn)行。

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化管理的優(yōu)點(diǎn)與一般流程

實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化管理旨在搞活實(shí)驗(yàn)課堂，通過實(shí)驗(yàn)樹立學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，獨(dú)立分析問題的，以能力及合理安排時(shí)間的能力[7]。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程都是教務(wù)處以院、系、班為單位統(tǒng)一安排實(shí)驗(yàn)課表，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師選定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生只能在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)室、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)做規(guī)定的實(shí)驗(yàn)[8]。隨著教學(xué)內(nèi)容和方式的改變，學(xué)校實(shí)行學(xué)分制，每個(gè)學(xué)生所選修的課程都不盡相同，上課時(shí)間不統(tǒng)一。實(shí)行信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理后，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室開放的時(shí)間內(nèi)隨機(jī)預(yù)約做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師可以根據(jù)管理系統(tǒng)提供的信息確定每天的實(shí)驗(yàn)人數(shù)，合理有效地準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器的臺(tái)套數(shù)。實(shí)驗(yàn)選課操作時(shí)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師應(yīng)要求學(xué)生提交預(yù)習(xí)報(bào)告，做到基本掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對(duì)預(yù)習(xí)較差、準(zhǔn)備不夠充分的學(xué)生暫緩其實(shí)驗(yàn)資格[9]。在實(shí)驗(yàn)過程中，指導(dǎo)老師對(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的學(xué)生從旁觀察，基本上由學(xué)生自行處理實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題，解決不了時(shí)，再給予指導(dǎo)解決。實(shí)驗(yàn)操作完成后，保存原始記錄數(shù)據(jù)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師簽字后，實(shí)驗(yàn)成績(jī)生效。

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行巡回指導(dǎo)、答疑，并及時(shí)監(jiān)督實(shí)驗(yàn)者能否獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)把學(xué)生實(shí)驗(yàn)質(zhì)量關(guān)?；A(chǔ)必做實(shí)驗(yàn)要求必須單人操作，選作實(shí)驗(yàn)和綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)可由2—3人合作完成。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

實(shí)行信息化教學(xué)管理的實(shí)驗(yàn)課程，可將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目劃分為基礎(chǔ)必做實(shí)驗(yàn)、選做實(shí)驗(yàn)及綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等三個(gè)模塊，在模塊下建立各個(gè)實(shí)驗(yàn)的名稱、實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)。其中基礎(chǔ)必做實(shí)驗(yàn)下設(shè)2-3個(gè)項(xiàng)目(每個(gè)實(shí)驗(yàn)2-3學(xué)時(shí))，為每個(gè)學(xué)生都必須獨(dú)立完成的實(shí)驗(yàn)。選做實(shí)驗(yàn)和綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)下各設(shè)5-10個(gè)實(shí)驗(yàn)(每個(gè)實(shí)驗(yàn)3-6學(xué)時(shí))，由學(xué)生自行選擇感興趣的實(shí)驗(yàn)，選滿30學(xué)時(shí)為止。系統(tǒng)可記錄每個(gè)學(xué)生的學(xué)號(hào)、密碼、姓名、班級(jí)、院系、聯(lián)系方式等信息，并對(duì)每次實(shí)驗(yàn)人數(shù)作出上限定額(20人)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室滿員時(shí)，可提示學(xué)生另選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及時(shí)間，以預(yù)防同時(shí)登錄的學(xué)生超過實(shí)驗(yàn)室最大容納量。

為了確保信息化管理的時(shí)效性和有效性，學(xué)校需要借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化管理系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

(1)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目查詢

該模塊的工作過程如下:當(dāng)學(xué)生輸入學(xué)號(hào)、密碼后，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出學(xué)生姓名、所在班級(jí)、院系和聯(lián)系方式等。激活“查詢”按鈕后顯示“實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目庫(kù)”欄，下設(shè)“基礎(chǔ)必做實(shí)驗(yàn)”、“選做實(shí)驗(yàn)”、“綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”。其中“基礎(chǔ)必做實(shí)驗(yàn)”為每個(gè)學(xué)生必須首先完成的實(shí)驗(yàn)，只有完成該欄目下設(shè)的實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生才能自由選擇后兩欄下設(shè)的實(shí)驗(yàn)。選定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，系統(tǒng)提供預(yù)約“實(shí)驗(yàn)時(shí)間”，包括實(shí)驗(yàn)周數(shù)、日期、節(jié)次，通?；A(chǔ)必做實(shí)驗(yàn)在1-2周內(nèi)結(jié)束。考慮到學(xué)生可能由于突發(fā)事件需要調(diào)整已預(yù)選的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，系統(tǒng)提供退選功能。整個(gè)預(yù)約過程中信息的輸入需確保其準(zhǔn)確性，對(duì)于登錄中出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行提示并及時(shí)修改。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容制作成課件掛于網(wǎng)上，便于學(xué)生預(yù)習(xí)并熟記操作過程。根據(jù)漸進(jìn)式的教學(xué)模式，限定學(xué)生一周內(nèi)不能預(yù)約超過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。

(2)查詢?yōu)g覽

該模塊下設(shè)教師端及學(xué)生端，教師端包括成績(jī)錄入及查詢?yōu)g覽兩項(xiàng)，允許教師錄入學(xué)生單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成績(jī)及查詢?nèi)肯嚓P(guān)信息，包括實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、各實(shí)驗(yàn)室學(xué)生數(shù)、學(xué)生成績(jī)等;學(xué)生端允許學(xué)生查詢預(yù)約實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)間、所在實(shí)驗(yàn)室和本人實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

(3)統(tǒng)計(jì)報(bào)表打印

該模塊可對(duì)每日預(yù)約的實(shí)驗(yàn)學(xué)生人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)全部完成后，統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)成績(jī);該模塊下設(shè)儀器設(shè)備庫(kù)，可根據(jù)需要匯總相關(guān)儀器使用情況和儀器設(shè)備維修情況。

(4)考核系統(tǒng)

該模塊下設(shè)理論考試及交流區(qū)。理論考核主要是考核學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的情況。學(xué)生完成所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，需登陸該模塊，系統(tǒng)隨機(jī)給定20道題目，多為單選或多選題，學(xué)生需在10分鐘內(nèi)答完，完成后系統(tǒng)打分。這一部分的成績(jī)將記入學(xué)生的總成績(jī)。交流區(qū)可實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的互動(dòng)交流，學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中或?qū)嶒?yàn)過程中遇到的問題可在線上與教師進(jìn)行探討，以達(dá)到更好地掌握實(shí)驗(yàn)的目的。

3.信息化教學(xué)管理在微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

(1)傳統(tǒng)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是生物、食品專業(yè)學(xué)生必修的一門重要基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程[6]。我校微生物學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室有兩間，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課最多一學(xué)期平行有5個(gè)班，每個(gè)班分兩批進(jìn)行，傳統(tǒng)的教務(wù)處統(tǒng)一排課通常只能排出一個(gè)班一批學(xué)生的時(shí)間，另一批學(xué)生只能由教師與學(xué)生商定后另選時(shí)間，而微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)通常開在第五學(xué)期，這一學(xué)期學(xué)生的課程較多，因此，多數(shù)時(shí)候第二批只能選在晚上或是周末上課，這在無(wú)形中就加重了教師和學(xué)生的負(fù)擔(dān);同時(shí)，這種排課方式往往導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課程集中在一定時(shí)間內(nèi)，造成短時(shí)期內(nèi)實(shí)驗(yàn)室超負(fù)荷運(yùn)作，從而影響實(shí)驗(yàn)設(shè)備的正常維護(hù)管理。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)準(zhǔn)備過程均由教師完成，或是由教師帶領(lǐng)個(gè)別學(xué)生完成，這就使得絕大部分的學(xué)生不能參與實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程，違背培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的初衷。運(yùn)用信息化教學(xué)管理系統(tǒng)可以有效地解決這些問題，并大大提高實(shí)驗(yàn)室的使用率。

(2)信息化教學(xué)管理在微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)30學(xué)時(shí)，通常安排8-10個(gè)實(shí)驗(yàn)。在信息化教學(xué)管理系統(tǒng)中，學(xué)生在開學(xué)一周內(nèi)，首先需登陸實(shí)驗(yàn)室信息化教學(xué)管理系統(tǒng)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目查詢模塊，該模塊中將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為三個(gè)階段，即基礎(chǔ)必做實(shí)驗(yàn)、選做實(shí)驗(yàn)和綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。學(xué)生首先進(jìn)入基礎(chǔ)必做實(shí)驗(yàn)階段，該階段通常安排2-3個(gè)實(shí)驗(yàn)，如培養(yǎng)基的配制、分裝及滅菌、微生物純種分離法、光學(xué)顯微鏡的使用等。學(xué)生必須在2周內(nèi)完成這一階段的實(shí)驗(yàn)。在兩周內(nèi)第一階段的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目將滾動(dòng)開設(shè)。學(xué)生在選擇了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，可查詢實(shí)驗(yàn)時(shí)間，同時(shí)根據(jù)自己的需要，預(yù)約合適的時(shí)間，如預(yù)約的時(shí)間段內(nèi)人數(shù)已滿，系統(tǒng)提示另選時(shí)段。預(yù)約好時(shí)間后，如學(xué)生臨時(shí)有事，可登陸系統(tǒng)進(jìn)行退選，另選時(shí)間。學(xué)生每完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)，教師需登陸該系統(tǒng)，給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)系統(tǒng)將根據(jù)教師所給的成績(jī)，判斷學(xué)生是否完成該階段的學(xué)習(xí)，以防止學(xué)生在選課后不去上課的情況發(fā)生。

在完成第一階段的學(xué)習(xí)后，學(xué)生對(duì)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)有了初步的認(rèn)識(shí)，可以進(jìn)入選做實(shí)驗(yàn)階段。這一階段安排10個(gè)實(shí)驗(yàn)供選擇，如微生物直接計(jì)數(shù)法、微生物間接計(jì)數(shù)法、細(xì)菌簡(jiǎn)單染色法、革蘭氏染色法、莢膜染色法、芽孢染色法、環(huán)境微生物的檢測(cè)和菌落識(shí)別、放線菌的培養(yǎng)及形態(tài)觀察、霉菌的培養(yǎng)及形態(tài)觀察、細(xì)菌的生理生化實(shí)驗(yàn)等。這10個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目將在8-10周以內(nèi)滾動(dòng)開設(shè)，學(xué)生可根據(jù)自己的實(shí)際情況，選擇5-6個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，選擇方法同上。為了避免學(xué)生在幾周內(nèi)集中選課，每人每周都只能預(yù)約一個(gè)時(shí)段，這種方式可有效地減輕因?qū)W生集中選課而產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)室的日常管理壓力。這一階段的實(shí)驗(yàn)相比第一階段難度要大，實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，能夠培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立思考能力，以及分析問題、解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生潛在的創(chuàng)新意識(shí)。

在完成第二階段的學(xué)習(xí)以后，進(jìn)入第三階段綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)階段，該階段設(shè)有2-3個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如微生物量的測(cè)定和生長(zhǎng)曲線的繪制、物理、化學(xué)因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響、環(huán)境中細(xì)菌的分離鑒定等，選課方法同上。由于該階段的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為綜合性實(shí)驗(yàn)，需要2-4人協(xié)助完成，因此，在選課時(shí)，需把小組其他成員名字在備注中說明，方便教師查詢。學(xué)生根據(jù)前兩階段選課的實(shí)際情況，選擇1-2個(gè)實(shí)驗(yàn)，以保證實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)不少于30學(xué)時(shí)。這一階段的實(shí)驗(yàn)是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法的綜合訓(xùn)練，能夠進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時(shí)，由于這一階段實(shí)驗(yàn)的特殊性，在選課后，學(xué)生不能直接預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，而需以小組(2-4人)為單位，在給定的范圍內(nèi)，先自行查閱資料，設(shè)計(jì)出具有創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方案，再在線上與教師交流探討實(shí)驗(yàn)可行性，只有在確定后才能預(yù)約實(shí)驗(yàn)藥品、設(shè)備及實(shí)驗(yàn)時(shí)間等，最后完整記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果、總結(jié)分析并撰寫報(bào)告上交。通過這個(gè)階段的訓(xùn)練，學(xué)生的實(shí)踐能力得到全面提高，創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)也得到長(zhǎng)足的發(fā)展。

在學(xué)生完成所有階段的學(xué)習(xí)后，教師可統(tǒng)一安排考試時(shí)間，讓學(xué)生登陸考試模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)理論考試。在該模塊中系統(tǒng)將從試題庫(kù)中隨機(jī)給定20道題目，多為單選或多選題，學(xué)生需在10分鐘內(nèi)答完，完成后系統(tǒng)打分?？荚嚱Y(jié)束后，教師可登陸系統(tǒng)查詢結(jié)果，同時(shí)可查詢實(shí)際選課情況及實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用情況，根據(jù)學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)情況及實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用率，適當(dāng)調(diào)整下次開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化管理系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，在這種教學(xué)模式下，教師不再充當(dāng)“保姆”的角色，學(xué)生也不再是等待喂食的“填鴨”。通過實(shí)驗(yàn)預(yù)約選時(shí)操作，教師可以宏觀地調(diào)控實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)學(xué)生;學(xué)生改變了被動(dòng)接受式的學(xué)習(xí)方式，主動(dòng)地選擇感興趣的學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。在實(shí)際運(yùn)行過程中，這一系統(tǒng)將不斷地得到完善，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到現(xiàn)代化、科學(xué)化管理水平。

參考文獻(xiàn):

[1]柯行，吳育廉.淺談實(shí)驗(yàn)室開放的模式和管理[J].內(nèi)江科技，2008，(1):83，128.

[2]馮雪梅.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室管理，提高實(shí)驗(yàn)課質(zhì)量[J].遼寧中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005.3，7，(2):188.

[3]張?jiān)品?，羅玉明.生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].淮陰師范學(xué)院教育科學(xué)論壇，2006，(4):90-91.

[4]虞洪強(qiáng).實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的研究和開發(fā)[D].浙江大學(xué)材料與化工學(xué)院，2002.

[5]戚常林，韓玉坤.實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的構(gòu)建與信息規(guī)范化[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003.3，21，(1):103-107.

[6]王曉蘭，冀宏，姚璐曄等.淺議《微生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思路和方法[J].科學(xué)教育家，2008.10.

[7]江珩，陳守文，喻子牛.以微生物學(xué)為特色的生物工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].微生物學(xué)通報(bào)，2006.3，(2):172-175.

[8]鄒曉葵，陸兆新，沈昌.微生物及其生物技術(shù)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].教學(xué)改革與課程研究.2007，(3):35-37.

[9]張?jiān)品?，羅玉明.生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].淮陰師范學(xué)院教育科學(xué)論壇，2006，(4):90-91.