《微生物與遺傳育種》課程改革與實(shí)踐

呂凱波+韋琴++吳士筠++樂薇

摘 要： 本文圍繞《微生物與遺傳育種》課程建設(shè)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐體會(huì)，從突出實(shí)踐角度形成模塊制教學(xué)，深入優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容；采用互動(dòng)式、網(wǎng)絡(luò)式教學(xué)手段，改進(jìn)教學(xué)方法；通過完善教學(xué)考核方法，建立考核評(píng)分體系等方面進(jìn)行了系列改革，共同構(gòu)建專業(yè)人才培養(yǎng)的重要課程、為工科背景訓(xùn)練的核心課程、實(shí)踐能力鍛煉的技術(shù)課程，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 《微生物與遺傳育種》 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 考核方式 改革實(shí)踐

《微生物學(xué)》是生物、食品、環(huán)境和制藥等專業(yè)的核心課程之一。微生物菌種是工業(yè)生產(chǎn)活的靈魂，優(yōu)良的微生物菌種是大規(guī)模高效、高質(zhì)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，而優(yōu)良的工業(yè)菌種只有通過不斷的菌種選育來獲得[1，2]。在應(yīng)用型本科院?！?+1”人才培養(yǎng)模式下，各高校課程在逐步減少，同時(shí)開設(shè)《微生物學(xué)》和《微生物遺傳育種》兩門專業(yè)課難度很大?！段⑸锱c遺傳育種》作為一門新興的課程應(yīng)時(shí)而生，它不僅包含豐富而重要的形態(tài)學(xué)知識(shí)，復(fù)雜的代謝調(diào)控機(jī)制，還包含系統(tǒng)的人工育種手段和方法，是一門應(yīng)用性極強(qiáng)專業(yè)課。筆者從2011年開始教授該課程，以培養(yǎng)具有堅(jiān)實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)、獨(dú)立動(dòng)手能力和活躍創(chuàng)新思維的人才為目標(biāo)，對(duì)《微生物與遺傳育種》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式進(jìn)行了一系列改革，取得了較好效果。

1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出實(shí)踐教學(xué)

1.1注重教材的選擇，增加實(shí)用性強(qiáng)的內(nèi)容。

教材是溝通教與學(xué)的橋梁，也是學(xué)生理解、接受理論與技能的重要參考，所選用的教材對(duì)保證和提高教學(xué)質(zhì)量具有十分重要的作用。筆者選擇諸葛健編寫《微生物學(xué)》作為教材，鑒于作者編寫內(nèi)容針對(duì)工科院校有關(guān)專業(yè)的工藝、工程學(xué)較多，與工科的應(yīng)用性和適用性密切結(jié)合，包含了形態(tài)學(xué)、生理學(xué)、生態(tài)學(xué)和遺傳育種學(xué)。作為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，此書側(cè)重于微生物學(xué)的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、應(yīng)用性和先進(jìn)性，體現(xiàn)了微生物領(lǐng)域基礎(chǔ)與前沿、傳統(tǒng)與現(xiàn)狀的關(guān)系，強(qiáng)化了與應(yīng)用結(jié)合的相關(guān)內(nèi)容，如常用工業(yè)微生物的形態(tài)學(xué)，與發(fā)酵工藝密切相關(guān)的營(yíng)養(yǎng)及培養(yǎng)環(huán)境，與定向育種相關(guān)的代謝調(diào)控，與廢水處理相關(guān)的微生物生態(tài)，從微生物遺傳學(xué)引申的各種菌種選育與保藏技術(shù)，等等。將諸葛健《微生物遺傳育種》作為重要的參考補(bǔ)充教材，共同學(xué)習(xí)微生物育種的遺傳學(xué)原理、基因突變及其機(jī)制、基因突變的應(yīng)用、基因重組育種、基因工程及其應(yīng)用[3]，使課程在基礎(chǔ)理論研究和實(shí)際應(yīng)用兩方面均有涉及，傾斜于與工業(yè)發(fā)酵和農(nóng)副產(chǎn)品深加工有關(guān)的工業(yè)微生物，強(qiáng)化與應(yīng)用結(jié)合的相關(guān)內(nèi)容[4]，再通過實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開設(shè)對(duì)微生物學(xué)及育種學(xué)的知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用和鞏固提高。

1.2模塊制教學(xué)，加大綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例。

模塊化教學(xué)是一種國(guó)際公認(rèn)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式范例，與傳統(tǒng)教學(xué)相比形式靈活，可以根據(jù)學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)，增補(bǔ)新的教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)應(yīng)用型本科院校“3+1”人才培養(yǎng)模式要求，我們將《微生物與遺傳育種》課程及實(shí)驗(yàn)采取模塊式教學(xué)，將課程教學(xué)內(nèi)容分為：微生物形態(tài)學(xué)、微生物生長(zhǎng)代謝、微生物人工控制三大模塊。微生物形態(tài)學(xué)主要講授微生物類群的個(gè)體形態(tài)、群體特征和繁殖方法等，涉及的實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，包括微生物制片及染色技術(shù)、光學(xué)顯微觀察技術(shù)、培養(yǎng)基配置滅菌技術(shù)、無菌操作技術(shù)等，讓學(xué)生對(duì)微生物個(gè)體形態(tài)、群體特征有直觀認(rèn)識(shí)，對(duì)微生物無菌操作、培養(yǎng)、觀察方法有一定的理解和掌握。微生物生長(zhǎng)代謝模塊主要講授微生物營(yíng)養(yǎng)機(jī)制、物質(zhì)能量代謝、代謝和發(fā)酵及生長(zhǎng)控制。開設(shè)微生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)，主要有土壤中產(chǎn)蛋白酶微生物的分離和純化、污染的水體中細(xì)菌總數(shù)與大腸菌群的測(cè)定、環(huán)境及人體表面微生物的檢測(cè)、環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響、微生物常用的生理生化試驗(yàn)等。微生物人工控制模塊主要教授育種的遺傳學(xué)原理及誘變育種、雜交育種、原生質(zhì)體融合育種和基因工程育種等育種方法。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上以設(shè)計(jì)應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)為主，包括產(chǎn)蛋白酶菌株的篩選、微生物產(chǎn)沼氣試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)制作及效果分析、微生物的紫外誘變及篩選、牛乳巴氏消毒及酸乳的制作、氨基酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株的篩選等。

在課時(shí)分配上《微生物遺傳育種》課程51學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)70學(xué)時(shí)，其中綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例達(dá)70%以上，實(shí)驗(yàn)注重實(shí)踐性、綜合性、探索性和啟發(fā)性，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相融合，形成教、學(xué)、研一體化教學(xué)模式[5]。

1.3課外開放實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的開設(shè)。

實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)課程學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)和提高科研素質(zhì)和應(yīng)用能力的重要訓(xùn)練場(chǎng)所。課外開放實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，不僅向?qū)W生提供了可選擇的課外實(shí)驗(yàn)題目和要求，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生解決問題思路方法和熟練掌握操作技巧，進(jìn)而鍛煉學(xué)生克服困難精益求精的意志品格。

課外開放實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為主體，教師不向?qū)W生教授現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)步驟，而是向?qū)W生提出實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和要求，讓學(xué)生在課余查找資料，經(jīng)過自學(xué)提出合理的實(shí)驗(yàn)方案，啟發(fā)學(xué)生如何從實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蟪霭l(fā)，從粗到細(xì)地逐步設(shè)計(jì)出過程，最后與老師探討實(shí)驗(yàn)方案的正確性和可行性，完善后方能自行實(shí)施實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)內(nèi)容上主要安排有：紫外誘變技術(shù)及抗藥性突變株的篩選、大腸桿菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)及酵母原生質(zhì)體融合、微生物產(chǎn)沼氣試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)制作及效果分析等內(nèi)容，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主觀能動(dòng)性，將應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式真正落到實(shí)處。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室將微生物在污水處理中的應(yīng)用的研究方向，教師與學(xué)生共同參與試驗(yàn)前期的選題、思路設(shè)計(jì)及方案的擬訂，而后續(xù)的試驗(yàn)過程由學(xué)生在課外獨(dú)立完成，學(xué)生定期向老師匯報(bào)試驗(yàn)進(jìn)展和遇到的困難，教師給予指導(dǎo)幫助，給學(xué)生盡可能大的獨(dú)立思考和鉆研空間。目前創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室開設(shè)的研究項(xiàng)目有：微生物浸取回收廢舊鋰離子電池中的金屬、微生物技術(shù)修復(fù)污染底泥、活性污泥中微生物菌種的分離篩選。

在課余時(shí)間學(xué)生通過在課外開放實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的鍛煉，提高學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)技能，使學(xué)生盡早接觸到專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，接受科學(xué)研究的初步訓(xùn)練，使學(xué)生不論是從知識(shí)上還是從能力上都能產(chǎn)生較大突破。

2.改革教學(xué)方法和手段，強(qiáng)化教學(xué)效果

2.1互動(dòng)式課程教學(xué)模式的建立。

在應(yīng)用型本科院校生物工程專業(yè)“3+1”人才培養(yǎng)模式的探索過程中，《微生物與遺傳育種》學(xué)時(shí)做了相應(yīng)調(diào)整，教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了適時(shí)優(yōu)化整合，但要在有限的課堂時(shí)間和空間里實(shí)現(xiàn)課程要求，必須對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)手段和方法進(jìn)行新的探索、改革和研究，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，讓學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)過程[6]。

在整個(gè)互動(dòng)式的教學(xué)過程中，教師擔(dān)當(dāng)組織者、指導(dǎo)者、幫助者和推進(jìn)者的角色，使學(xué)生通過與老師、同學(xué)的協(xié)商討論，發(fā)現(xiàn)知識(shí)，掌握知識(shí)，不斷整合知識(shí)結(jié)構(gòu)，使自己步入更高的學(xué)習(xí)層面。通過教學(xué)方法的改革，將課程關(guān)鍵知識(shí)、課程重點(diǎn)難點(diǎn)以操作應(yīng)用和討論互動(dòng)等形式表現(xiàn)，與微生物前沿知識(shí)整合成教學(xué)專題，精心設(shè)計(jì)出課堂教學(xué)方案，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，同時(shí)擴(kuò)增課堂信息量，節(jié)省教學(xué)資源和教學(xué)時(shí)間，讓學(xué)生在不同看法中進(jìn)行交叉思考，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

2.2多媒體及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教學(xué)中大量運(yùn)用。

《微生物與遺傳育種》是一門抽象性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，以教師講授知識(shí)點(diǎn)為主的單一教學(xué)方法，學(xué)生以被動(dòng)接受為主，自主性學(xué)習(xí)熱情不高。多媒體教學(xué)將語言、文字、聲音、圖形、圖像、影像等多種媒體信息結(jié)合起來，學(xué)生可以根據(jù)自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇適合自己的內(nèi)容及自己所感興趣的東西，認(rèn)真地重復(fù)觀看學(xué)習(xí)，完成教學(xué)或訓(xùn)練過程，實(shí)現(xiàn)微生物學(xué)在學(xué)生的大腦中的意義建構(gòu)，強(qiáng)化教學(xué)效果[7]。

“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)”能實(shí)現(xiàn)圖文并茂、聲像并舉、實(shí)時(shí)互動(dòng)，能激發(fā)學(xué)生求知欲，發(fā)揮助學(xué)助教的作用。多年來筆者通過對(duì)教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、課程指南、講義、課件、題庫等電子資源的收集和整理，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)活動(dòng)，推出了網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)內(nèi)容包括：課程介紹（課程建設(shè)概況、內(nèi)容簡(jiǎn)介、教學(xué)目的、課程指南等）；教學(xué)計(jì)劃（教學(xué)大綱、教學(xué)日歷等）；主講內(nèi)容（各章節(jié)PPT、視頻、flash等）；虛擬實(shí)驗(yàn)室（驗(yàn)證試驗(yàn)、設(shè)計(jì)性試驗(yàn)等）；電子教材（課程教材和實(shí)驗(yàn)課電子教材）；作業(yè)習(xí)題（各章節(jié)練習(xí)題、考研試題等）；電子資源（網(wǎng)站、視頻、動(dòng)畫及錄像等）；學(xué)科前沿（研究動(dòng)態(tài)、熱點(diǎn)資料）、互動(dòng)家園（學(xué)習(xí)交流、在線測(cè)試、意見反饋），為學(xué)生自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)互動(dòng)平臺(tái)。

網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了教所需資源、學(xué)所需資源、測(cè)評(píng)所需資源的有機(jī)統(tǒng)一，有利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)總結(jié)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化差異化教學(xué)，激發(fā)學(xué)生求知欲，發(fā)揮助學(xué)助教的作用，是未來教育的發(fā)展趨勢(shì)。

3.完善教學(xué)考核方法，建立考核評(píng)分體系

成績(jī)的優(yōu)劣始終是學(xué)生關(guān)注的焦點(diǎn)。單純從期末卷面成績(jī)高低判定學(xué)生掌握好壞的方法顯然是片面的。因此，要從期末卷面、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課后作業(yè)、課堂筆記及實(shí)踐創(chuàng)新成績(jī)等幾個(gè)方面綜合評(píng)定成績(jī)。為突出試卷的應(yīng)用性特點(diǎn)，嚴(yán)格控制填空題、概念題、簡(jiǎn)單題等記憶性題型的分值之和在50%以內(nèi)，為保證成績(jī)的客觀性，同類專業(yè)的學(xué)生統(tǒng)一參加考試，至少由三位教師流水閱卷。

我們將課程考核的內(nèi)容與權(quán)重分為4部分：期末成績(jī)（50%）、課堂提問與討論（20%）、筆記與資料整理收集（20%）、網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)及互動(dòng)（10%）?；?dòng)式課程教學(xué)模式的建立后，學(xué)生的平時(shí)學(xué)習(xí)成績(jī)占到總成績(jī)的一半，將學(xué)生的態(tài)度、自學(xué)能力的培養(yǎng)、鉆研精神納入考核范圍，檢驗(yàn)教與學(xué)雙邊效果。新的考核體系對(duì)學(xué)督促學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)，在引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)方面效果顯著，對(duì)教學(xué)起到很好的促進(jìn)作用，扭轉(zhuǎn)了過去看重理論知識(shí)考試結(jié)果而忽略平時(shí)學(xué)習(xí)習(xí)慣和能力的培養(yǎng)的片面考核方式。

實(shí)驗(yàn)課考核鑒于以往學(xué)生學(xué)習(xí)偏重實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫而忽略平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作技能與技巧的訓(xùn)練，新的考核體系對(duì)考核的內(nèi)容與權(quán)重分為4部分：實(shí)驗(yàn)報(bào)告（40%）、實(shí)驗(yàn)操作（30%）、課外實(shí)驗(yàn)考核（20%）、預(yù)習(xí)報(bào)告（10%）。其中課外實(shí)驗(yàn)考核的成績(jī)是由創(chuàng)新性、實(shí)用性、難度系數(shù)和工作量等因素決定的?，F(xiàn)有的考核方法提高了平時(shí)操作在總成績(jī)中的地位，更改了過去實(shí)驗(yàn)考核主要是教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來評(píng)定，強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備，加大了對(duì)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性的考量，避免了部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)課不動(dòng)腦、少動(dòng)手的壞毛病，以實(shí)驗(yàn)成績(jī)反映學(xué)生的實(shí)際操作水平和理論教學(xué)效果。

4.結(jié)語

《微生物與遺傳育種》課程改革通過對(duì)課程體系、教學(xué)內(nèi)容和手段、教學(xué)模式等方面的改革實(shí)踐，優(yōu)化整合了教學(xué)內(nèi)容，加大了綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例，開設(shè)了課外開放實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的，通過互動(dòng)式課程教學(xué)模式的建立，運(yùn)用多種教學(xué)方式和科學(xué)考核方式調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使教學(xué)效果得到強(qiáng)化。

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基金項(xiàng)目：湖北省高校省級(jí)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2013402）

通訊作者：吳士筠