深化《微生物學(xué)》實驗教學(xué)改革，提升學(xué)生科研能力

吳毅歆，魏蘭芳，林 春，劉雅婷*

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201;2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)科基礎(chǔ)實驗教學(xué)中心，云南 昆明 650201)

在生命科學(xué)領(lǐng)域中，高校設(shè)重要專業(yè)基礎(chǔ)課程的微生物學(xué)，是專門對生物技術(shù)、農(nóng)學(xué)、植保、種子、動科、茶學(xué)、園林、園藝、食品科學(xué)、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境及設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程等專業(yè)的本科生開設(shè)的，主要講授微生物的5大共性、形態(tài)和構(gòu)造、微生物的營養(yǎng)和代謝、微生物的遺傳與變異、微生物的生長及其控制、原核生物、真核微生物、病毒及微生物的生態(tài)等基本理論知識和技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，具有授課時間短、學(xué)習(xí)內(nèi)容多的特點。作為理論和實踐相結(jié)合的橋梁及微生物教學(xué)的重要組成，微生物學(xué)的實驗教學(xué)課是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、提高分析和解決問題能力的重要環(huán)節(jié)，對整個教學(xué)質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用［1］。而且微生物學(xué)也是一門實踐性極強的學(xué)科，微生物學(xué)實驗技術(shù)已成為現(xiàn)代分子生物技術(shù)的基礎(chǔ)，微生物學(xué)研究和社會生產(chǎn)實踐的每個領(lǐng)域都離不開該學(xué)科實驗技能的應(yīng)用［2-5］。在30個學(xué)時的時間內(nèi)，怎樣讓學(xué)生學(xué)會微生物學(xué)的基本實驗技術(shù)，如何訓(xùn)練學(xué)生操作能力、啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維和科研意識是該課程實驗教學(xué)過程中急需解決的關(guān)鍵問題。隨著知識不斷更新、科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在實驗課學(xué)時數(shù)少而教學(xué)內(nèi)容較多的情況下，從農(nóng)業(yè)微生物學(xué)的實驗教學(xué)入手，進行了探索性的改革，啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生獨立思考和解決問題的能力，充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力和團隊精神，提高學(xué)生的科研素質(zhì)，為他們畢業(yè)后參加工作奠定較好基礎(chǔ)。微生物學(xué)實驗技術(shù)已成為現(xiàn)代生物技術(shù)的基礎(chǔ)，而且微生物學(xué)實驗是學(xué)生了解和掌握微生物學(xué)基本實驗操作的重要途徑，教授效果直接影響學(xué)生掌握技能的水平。針對如何提高微生物學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量，筆者從以下幾個方面著手，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強學(xué)生動手能力和綜合素質(zhì)的提高。

1 重視課程實驗，訓(xùn)練學(xué)生的連貫思維

為使學(xué)生有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，又有科研素質(zhì)和實踐能力，以適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展對人才的需求，為此作了嘗試和改革。實驗課程結(jié)構(gòu)的設(shè)置是否科學(xué)，是保證教學(xué)效果和質(zhì)量的前提［6］，將微生物學(xué)實驗內(nèi)容分為課程實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實驗3個部分進行。課程實驗即微生物學(xué)的基礎(chǔ)實驗，是加深學(xué)生對基本實驗原理的理解，是對學(xué)生進行實驗操作最基本技能的訓(xùn)練，課程實驗是農(nóng)業(yè)微生物教學(xué)的重要環(huán)節(jié);綜合實驗即在課程實驗基礎(chǔ)上，學(xué)生將所學(xué)的一種或多種微生物基本實驗技術(shù)聯(lián)系起來，應(yīng)用于具體的實驗項目的解決，是對學(xué)生進行實驗技能和方法的綜合訓(xùn)練;創(chuàng)新實驗即為設(shè)計性實驗，學(xué)生根據(jù)自己興趣和專業(yè)，自主設(shè)計方案，自己動手實驗，是對學(xué)生創(chuàng)新意識、科研思維和能力的訓(xùn)練。

在農(nóng)業(yè)微生物學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容中，微生物學(xué)的基礎(chǔ)實驗技術(shù)扮演著重要的角色。針對實驗內(nèi)容較廣，實驗學(xué)時較少的情況，對實驗課的教學(xué)內(nèi)容進行了合理的調(diào)整和安排。課程實驗占總課時數(shù)的50%，課程實驗的順序為:①培養(yǎng)基的配制和滅菌(包括玻璃器皿的洗滌和包裝、無菌水和斜面培養(yǎng)基的制作);②實驗室環(huán)境和人體表面微生物的檢測(包括無菌操作技術(shù));③微生物的分離技術(shù)(包括微生物純化、接種和培養(yǎng)等技術(shù)及培養(yǎng)結(jié)果的觀察);④微生物數(shù)量的測定(包括平板菌落計數(shù)法);⑤顯微鏡的使用及細菌的染色(掌握油鏡的原理及革蘭染色技術(shù));⑥細菌生理生化實驗。

課程實驗是一個前后連貫的過程，后一個實驗的開始需在前一個實驗完成的基礎(chǔ)上進行，這樣不僅確保了實驗課的教學(xué)內(nèi)容，而且使實驗安排更緊湊有邏輯，實驗的大部分過程均由學(xué)生參與準備，增加了學(xué)生獨立完成連貫實驗的機會，便于系統(tǒng)掌握實驗的方法和技巧。這些基本實驗技能的培養(yǎng)，通常以驗證性實驗為主，目的是使學(xué)生熟知微生物學(xué)實驗的一些操作方法，但忽略了學(xué)生在學(xué)習(xí)中主動性，往往實際應(yīng)用能力比較差。

為適應(yīng)新時期科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微生物學(xué)實驗課內(nèi)容也必須不斷進行更新調(diào)整，從簡單的課程實驗向綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗發(fā)展。

2 加強綜合實驗，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維

課程實驗內(nèi)容都是老師給定的，在很大程度上束縛了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。針對這種現(xiàn)象把基本實驗操作技術(shù)組成了一系列實驗，增加了具有探索性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性的綜合型實驗;即把實驗與解決生活實際問題相結(jié)合(如水、食品、化妝品及食堂餐具的微生物污染狀況調(diào)查);與目前研究熱點相結(jié)合(如根際微生物的分離與鑒定，植物病原真菌拮抗細菌的分離與鑒定，植物內(nèi)生菌的分離與鑒定);與老師相關(guān)的科研課題相結(jié)合(如解磷、解鉀細菌的分離與鑒定，十字花科根腫菌生防菌株菌的分離與鑒定);與學(xué)生所學(xué)專業(yè)相結(jié)合(如農(nóng)作物種子帶菌檢測，茶葉中微生物的分離與鑒定，土壤芽胞桿菌的分離與鑒定，植物根系促生長細菌的分離與鑒定)，使實驗內(nèi)容多樣化，讓學(xué)生從其中選擇自己最感興趣的題目開展實驗，由于針對了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，極大地提高了學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識分析解決實際問題的能力，挖掘了學(xué)生的創(chuàng)新潛能。用不同的選題，去鼓勵同學(xué)相互交流實驗情況，使學(xué)生在短暫的時間內(nèi)，不但掌握自己的實驗信息，還可以獲取其他同學(xué)的實驗信息，來擴大學(xué)生的知識面，增強學(xué)生對實驗內(nèi)容的感性認識?？梢?，綜合實驗是師生共同參與的實踐教學(xué)過程，較課程實驗的難度大大增加，對教師和學(xué)生都具有挑戰(zhàn)性，要求教師必須有創(chuàng)新性思維，要精心設(shè)計、周密策劃整個教學(xué)過程，要不斷探索、改革、完善綜合實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式［7］。

通過綜合實驗，學(xué)生學(xué)會查閱相關(guān)資料，設(shè)計實驗方案，完成實驗后，寫出綜合性實驗報告，提升了學(xué)生對文獻資料的閱讀和理解能力，以及獨立思考和綜合創(chuàng)新能力，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新性思維。整個綜合實驗過程以學(xué)生為主，教師只起必要的引導(dǎo)和啟發(fā)，不僅激發(fā)了學(xué)生的興趣，提高學(xué)生綜合運用知識的能力，而且為學(xué)生的自主創(chuàng)新提供了有利的平臺，有助于學(xué)生的個性發(fā)展。另外，通過在這發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的鍛煉過程，更好地開發(fā)學(xué)生的潛能，促使學(xué)生積極思維和勇于探索［8］。

總之，開設(shè)綜合性實驗，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到提高，使學(xué)生勤于思考和勇于創(chuàng)新，提高了學(xué)生的溝通能力和團隊協(xié)作精神，初步培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考、綜合分析問題的能力，為他們畢業(yè)論文獨立完成和畢業(yè)盡快承擔工作打下了良好的基礎(chǔ)。

3 增設(shè)創(chuàng)新實驗，培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)

據(jù)調(diào)查，目前我國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)的平均比例是0.3%，而這一數(shù)據(jù)在以美國為代表的西方發(fā)達國家約為20%［9］。應(yīng)盡可能多地為學(xué)生提供學(xué)習(xí)的機會和方式，通過在科學(xué)實踐中得到鍛煉和體會，使他們分享到探索科學(xué)的艱辛和樂趣，激發(fā)科研的靈感，建立科學(xué)研究的勇氣，學(xué)會實事求是的科學(xué)作風(fēng)。

創(chuàng)新實驗(即設(shè)計性實驗)是在學(xué)生已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)性實驗技術(shù)和綜合性實驗?zāi)芰Φ幕A(chǔ)上，基本可以獨立操作，按照科研工作的思路，由學(xué)生自已設(shè)計實驗方案并通過實驗的驗證。它具有傳統(tǒng)的驗證性實驗無法相比的優(yōu)點，進一步激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力，便于其了解和掌握科學(xué)研究的思維方式，培養(yǎng)其學(xué)科學(xué)的興趣，以及解決實際問題的能力。

在設(shè)計性實驗過程中，以學(xué)生為主角，學(xué)生自由發(fā)揮，自行設(shè)計，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和所學(xué)的專業(yè)來選擇適合自己的內(nèi)容，自己運用所學(xué)知識和技能，對實驗所需材料、儀器設(shè)備、實驗方法和步驟等進行設(shè)計并實施，最后對實驗結(jié)果進行分析與討論。通過這種探究式學(xué)習(xí)過程可以讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并運用所學(xué)知識解決問題，使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。在整個過程中教師只是作為配角進行參與，為學(xué)生提供實驗條件，就學(xué)生的實驗過程進行引導(dǎo)和啟發(fā)，對學(xué)生所遇到的難題做出解答，幫助學(xué)生學(xué)會討論問題、運用基本知識解決實際問題的能力。如此建立了一個以學(xué)生為主、教師為輔的學(xué)習(xí)環(huán)境，給學(xué)生強大的自主學(xué)習(xí)動力，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容，改進了教學(xué)模式，提高了實驗教學(xué)的水平。通過這3個層次的實驗教學(xué)，對提高學(xué)生獨立開展科研工作的能力，培養(yǎng)綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新能力卓有成效。

課程實驗和綜合實驗在教學(xué)安排的時間內(nèi)進行，從事創(chuàng)新實驗的同學(xué)可以隨時走進實驗室，為學(xué)生利用課余時間完成實驗提供時間保障。實驗過程中，采用班委分工負責(zé)制，實驗員協(xié)助，老師指導(dǎo)，為學(xué)生完成設(shè)計實驗提供管理保障，從而較大地滿足學(xué)生獲取知識的欲望，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

從基本實驗技能到綜合實驗?zāi)芰Α木C合應(yīng)用到創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，建立了多層次、開放式的微生物實驗課程體系，由淺入深地安排實驗內(nèi)容，按思維的規(guī)律，由單個技術(shù)到綜合應(yīng)用，有層次地推進實驗。實驗教學(xué)中，啟發(fā)了學(xué)生的興趣，教會了學(xué)生如何合理地設(shè)計實驗，學(xué)生運用學(xué)到的基本操作技能，自己動手進行研究;同時，一些學(xué)生主動參與教師課題的研究中，學(xué)到了科研的思維過程，自已積極進行創(chuàng)新項目申報。

就微生物實踐教學(xué)的各個部分，為了使改革得到落實，建立了相應(yīng)的考核辦法，把實驗環(huán)節(jié)的考核分為3部分:一是常規(guī)考核，包括操作規(guī)范、數(shù)據(jù)整理、報告寫作、衛(wèi)生整理、出勤率等5個部分;二是綜合考核，包括動手能力，綜合運用知識能力，實驗報告以科學(xué)論文格式書寫(摘要、關(guān)鍵詞、前言、材料與方法、結(jié)果、討論和參考文獻);三是創(chuàng)新考核，實驗報告以科學(xué)論文格式書寫，要求突出創(chuàng)新性、應(yīng)用性、探索性。以前實驗課程的評分標準是課程實驗占實驗成績的70%，綜合實驗占實驗成績的30%;現(xiàn)在改革后的標準如下，課程實驗進行常規(guī)性考核，以50%計人總成績;綜合實驗進行綜合知識能力考核，綜合性實驗以50%計人總成績，創(chuàng)新實驗作為加分成績，在總成績的基礎(chǔ)上另加20%，作為有創(chuàng)新項目同學(xué)的獎勵。

這種新的實驗?zāi)Ｊ浇?jīng)過多年的實踐，取得了較好的教學(xué)成績。目前在我校農(nóng)科實驗中心申報的創(chuàng)新項目33項，農(nóng)科中心創(chuàng)新實驗項目8項，其中，獲得國家三等獎1項，省級一等獎2項、二等獎1項、三等獎1項，校級一等獎4項、二等獎2項、三等獎5項、優(yōu)秀獎2項，省級大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽一等獎2項，獲得校級一等獎和二等獎各1項，第六屆云南高校青年學(xué)術(shù)科技作品競賽獲一等獎2項，有12篇發(fā)表在省級以上學(xué)術(shù)刊物上。

實踐證明，只有調(diào)動學(xué)生的積極性，充分激發(fā)他們的創(chuàng)新潛能，循序漸進地推進教學(xué)改革，以實驗技能為基礎(chǔ)，增強教學(xué)實驗新內(nèi)容，實施新體系，才能培養(yǎng)出既有扎實的基礎(chǔ)理論知識，又有科研思想的新型人才，以適應(yīng)社會發(fā)展的需求。

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