微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的做法與體會(huì)

曾馳 胡申才 繆禮鴻

摘 要： 本文探討了微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的一些做法，分析了開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有待解決的問(wèn)題。實(shí)踐證明，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)芴岣邔W(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力及科學(xué)思維等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)方向。

關(guān)鍵詞： 微生物學(xué)實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 做法 體會(huì)

微生物學(xué)作為生物科學(xué)專業(yè)和生物技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)包含大量的基本操作技能，如油鏡的使用、菌涂片的制備及染色、無(wú)菌操作技術(shù)、培養(yǎng)基的配制及消毒滅菌技術(shù)、微生物的培養(yǎng)及分離純化技術(shù)等。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。以往我們?cè)诮虒W(xué)中以開展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，教學(xué)效果不顯著。

教育理念在更新，高等教育的內(nèi)涵也在發(fā)生變化。21世紀(jì)對(duì)年輕人能力素養(yǎng)的培養(yǎng)應(yīng)包括學(xué)習(xí)能力、信息素養(yǎng)、創(chuàng)新思維、合作精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)[1]?？梢?，教育的主要目的是使學(xué)生成為自己知識(shí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者。在提倡終身學(xué)習(xí)的今天，學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)非常重要，所以我們要發(fā)揮學(xué)生的自主能動(dòng)性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，因?yàn)樗麄儾攀菍W(xué)習(xí)的主體，教師在教學(xué)過(guò)程中只是指導(dǎo)者。為此我們?cè)谖⑸飳W(xué)實(shí)驗(yàn)中嘗試開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，并且開放了實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生的反饋非常好。現(xiàn)將開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的一些做法、體會(huì)和有待解決的問(wèn)題總結(jié)如下。

1.開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的必要性

傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是以教師為中心的教學(xué)模式，學(xué)生沒有參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，課堂上只是很機(jī)械地模仿和驗(yàn)證，學(xué)習(xí)積極性差。這種教學(xué)模式扼殺了學(xué)生的能動(dòng)性，學(xué)生得不到鍛煉，不利于科學(xué)思維的培養(yǎng)，有違教育的目的。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生根據(jù)某一專題的目的要求，運(yùn)用相關(guān)知識(shí)和技能，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料、儀器設(shè)備、方法和步驟等進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)施，最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)的過(guò)程，這是一個(gè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的探究式學(xué)習(xí)過(guò)程[2]。它彌補(bǔ)了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的不足，學(xué)生成了學(xué)習(xí)的主體，教師只是指導(dǎo)者[3]。這種教學(xué)模式有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力和創(chuàng)新思維能力。

2.開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的一些做法

為了提高學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和合作精神，使實(shí)驗(yàn)課成為綜合能力的訓(xùn)練課，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上我們采用驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，前期安排驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能，后期安排幾個(gè)綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，包括“土壤微生物的分離純化及其鑒定、環(huán)境水中腸道致病菌（沙門氏菌和志賀氏菌）的檢測(cè)”等。要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，由指導(dǎo)教師審核通過(guò)后才能進(jìn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)施。這除了要求學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通外，還要充分利用圖書館資源和網(wǎng)絡(luò)資源獲取知識(shí)。實(shí)驗(yàn)以4—5人為一小組，這要求學(xué)生有較好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。在實(shí)驗(yàn)的實(shí)施階段，學(xué)生自己準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，包括蒸餾水的制備，配制試劑、染料和培養(yǎng)基等，然后進(jìn)行微生物的培養(yǎng)、形態(tài)觀察、生理生化鑒定到結(jié)果分析，最終作出評(píng)價(jià)報(bào)告等。儀器的使用在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中步步深入，將孤立的、不連續(xù)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)組成一個(gè)連續(xù)的探究式的實(shí)驗(yàn)體系。土壤微生物的分離純化以分離好氧細(xì)菌為主，學(xué)生除了用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基分離出好氧細(xì)菌外，還嘗試用查氏培養(yǎng)基和高氏1號(hào)培養(yǎng)基培養(yǎng)出真菌和放線菌，升華了對(duì)培養(yǎng)基的認(rèn)識(shí)，系統(tǒng)掌握了分離純化目標(biāo)菌的方法。在開展環(huán)境水的腸道致病菌的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，內(nèi)容亦是緊扣生活，對(duì)武漢工業(yè)學(xué)院周邊地區(qū)的環(huán)境水展開水質(zhì)調(diào)查，通過(guò)對(duì)沙門氏和志賀氏菌這兩種腸道致病菌的檢測(cè)，最后要求學(xué)生對(duì)環(huán)境水的污染狀況做出結(jié)論并提出整改措施。學(xué)生的成就感和社會(huì)責(zé)任感大大增強(qiáng)。

3.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的反饋意見

在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)束后，我們選了2010級(jí)的49名學(xué)生進(jìn)行微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果的問(wèn)卷調(diào)查。從反饋看出，學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果的評(píng)價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)教學(xué)方法，學(xué)生普遍認(rèn)為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)芴岣邔W(xué)習(xí)能動(dòng)性，對(duì)學(xué)習(xí)具有很大的促進(jìn)作用。學(xué)生不僅鞏固了所學(xué)的理論知識(shí)，而且大大提高了動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程培養(yǎng)了學(xué)生的科研素養(yǎng)，為學(xué)生今后完成畢業(yè)論文奠定了良好的基礎(chǔ)。

4.開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的體會(huì)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以教師為主體，學(xué)生的能動(dòng)性差，即使強(qiáng)調(diào)學(xué)生課前要預(yù)習(xí)也收效甚微。而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)由于其自主、開放等特點(diǎn)，學(xué)生要完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)唯有對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期的結(jié)果和應(yīng)對(duì)措施都做到心中有數(shù)，才能把握實(shí)驗(yàn)的整體過(guò)程。為此學(xué)生課前預(yù)習(xí)查資料就主動(dòng)有效得多了。以前實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備都由實(shí)驗(yàn)員完成，現(xiàn)在我們的做法是不管驗(yàn)證性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)還是設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)，都以自愿為原則鼓勵(lì)學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備中，教師指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作和預(yù)實(shí)驗(yàn)。在此過(guò)程中，學(xué)生掌握了很多實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的細(xì)節(jié)和技巧，獲得了管理實(shí)驗(yàn)室經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)了科學(xué)的態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以4—5人為一個(gè)小組，要求小組成員共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案分工協(xié)作完成實(shí)驗(yàn)。這就培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，為今后的學(xué)習(xí)和工作中的團(tuán)結(jié)合作奠定了基礎(chǔ)。這符合我們21世紀(jì)人才素養(yǎng)的培養(yǎng)要求。

開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行審核，指出方案的不足之處，與學(xué)生共同探討后提出更好的建議。這除了要求教師對(duì)專業(yè)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作有扎實(shí)的功底外，還要求教師不斷學(xué)習(xí)，及時(shí)了解科研新成果。雖然增加了教師的工作壓力，但這種細(xì)致深入的指導(dǎo)有利于教師及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，增進(jìn)師生感情。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開展優(yōu)勢(shì)明顯，但亦存在不足?？陀^上，由于實(shí)驗(yàn)室空間有限和學(xué)生課余時(shí)間的不確定性，而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求時(shí)間相對(duì)集中，這使得實(shí)驗(yàn)室較擁擠，個(gè)別學(xué)生有厭煩情緒。主觀方面，學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)有模仿和照搬現(xiàn)象，部分學(xué)生照搬教材敷衍了事，部分學(xué)生直接從網(wǎng)上下載相關(guān)資料打印上交。有的小組缺乏團(tuán)隊(duì)的合作和討論，有的學(xué)生不動(dòng)手不動(dòng)腦只作旁觀者，更有個(gè)別組織紀(jì)律性差的學(xué)生鉆了開放實(shí)驗(yàn)難以考勤的空子干脆不來(lái)實(shí)驗(yàn)。這些都背離了開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和開放實(shí)驗(yàn)室的初衷。為此，對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的成績(jī)?cè)u(píng)定，我們要摸索出一套科學(xué)有效的評(píng)價(jià)體系。

5.開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有待解決的問(wèn)題

（1）完善實(shí)驗(yàn)室的條件。學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案常要用到大型的儀器設(shè)備，但受目前實(shí)驗(yàn)室條件限制被迫更改實(shí)驗(yàn)方法甚至更改實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情受挫?？梢姡O(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要達(dá)到理想效果，必須完善實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備。

（2）合理安排實(shí)驗(yàn)周期。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)講究連續(xù)性，并且微生物的培養(yǎng)有較嚴(yán)格的時(shí)間限制，學(xué)生要利用課余時(shí)間接種或看結(jié)果，有時(shí)甚至與其他課程的學(xué)習(xí)發(fā)生沖突，容易產(chǎn)生厭煩情緒。為此設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)時(shí)間最好避開學(xué)習(xí)高峰期，或指導(dǎo)學(xué)生合理安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)程以充分利用課余時(shí)間。

（3）規(guī)范實(shí)驗(yàn)室的管理。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要達(dá)到較好的教學(xué)效果必須開放實(shí)驗(yàn)室。這樣有利于學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)，能夠提高實(shí)驗(yàn)室及其儀器設(shè)備的利用率[4]。但開放實(shí)驗(yàn)室涉及實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員的安排，設(shè)備、場(chǎng)地、低值易耗品的協(xié)調(diào)問(wèn)題，大型儀器設(shè)備的安全使用問(wèn)題等[5]。為保證實(shí)驗(yàn)順利完成，除了要延長(zhǎng)教師的工作時(shí)間外，還要實(shí)行學(xué)生輪崗負(fù)責(zé)制等。若有條件，還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)代化管理，如利用先進(jìn)虛擬儀器技術(shù)將儀器和試劑虛擬化，學(xué)生可以通過(guò)觸摸屏及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤操作并有效改正，這樣儀器試劑的安全使用就有保障[6]。

盡管設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在實(shí)施中存在一些不足，但它在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力及科學(xué)思維等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)方向。我們希望通過(guò)這些嘗試積累經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合社會(huì)生活的實(shí)際，拓寬設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的涉及面，增強(qiáng)知識(shí)的實(shí)用性，從而提高學(xué)生的就業(yè)能力和社會(huì)適應(yīng)能力。

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