多元自主學(xué)習(xí)模式在微生物學(xué)教學(xué)中的探索

張麗琳 楊柳 張蕾 黃金海

摘 要：微生物學(xué)是理論性和應(yīng)用性極強(qiáng)的生物科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課。文章探索了基于問題導(dǎo)向、實(shí)踐需求引領(lǐng)為核心，以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)深度思考、綜合分析及解決實(shí)踐問題能力為目標(biāo)的微生物學(xué)教學(xué)體系在教學(xué)質(zhì)量提升中的作用。課程探索了采用雙語教學(xué)，慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、在線互動(dòng)式交流、激勵(lì)教學(xué)等多元現(xiàn)代教學(xué)模式，以及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與綜合性實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)強(qiáng)化學(xué)生知識體系的構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析及解決問題的能力。文章分析了搭建課堂、實(shí)驗(yàn)及網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)三位一體的教學(xué)體系、以自主學(xué)習(xí)為主體的現(xiàn)代教學(xué)模式在課程質(zhì)量提升中發(fā)揮的作用。

關(guān)鍵詞：微生物學(xué)；自主學(xué)習(xí)；培養(yǎng)目標(biāo)導(dǎo)向

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）17-0071-04

Abstract： Microbiology is one of the essential biological courses linking theory and experiment. The paper introduces the function of the teaching system of microbiology， which aims at stimulating student interest and developing the skills of deep thinking， comprehensive analyzing and problem solving， in teaching quality improvement. The course explores the use of Multiple modern teaching mode including bilingual education， MOOCs， flipped classroom， online FAQs and incentive teaching for the construction of knowledge system strengthened by experimental teaching with the combination of verification experiment and comprehensive practice-oriented training， and training of students' ability of comprehensive analysis and problem solving. This paper analyzes the Trinity Teaching System of classroom， experiment and network interaction， and the role of modern teaching model with independent learning as the main part in improving curriculum quality.

Keywords： microbiology； autonomous learning； aim-oriented train

微生物是分布最廣、對人類影響深遠(yuǎn)的生物物種之一，也是最為活躍的研究領(lǐng)域，微生物技術(shù)對生命科學(xué)重大理論的發(fā)現(xiàn)、研究技術(shù)的拓展及生物工程產(chǎn)品的開發(fā)起著巨大的推動(dòng)作用。微生物學(xué)是生物學(xué)專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課。良好的微生物學(xué)教學(xué)效果可對生物學(xué)專業(yè)學(xué)生后續(xù)重要課程的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

一、存在的問題

隨著人類認(rèn)知手段的進(jìn)步，對微生物種類、結(jié)構(gòu)、功能的知識積累呈現(xiàn)爆炸式增長。如何在有限的課堂教學(xué)中傳授更多有價(jià)值的信息并被學(xué)生掌握，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生興趣，提升自主涉獵并理解微生物知識的能力，對老師的教學(xué)提出了新要求。隨著現(xiàn)代傳媒技術(shù)、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等新教學(xué)理念的出現(xiàn)，為多元化、自主學(xué)習(xí)提供了新途徑。

縱觀國內(nèi)外教學(xué)現(xiàn)狀，國內(nèi)微生物學(xué)教學(xué)存在以下問題，包括學(xué)生自學(xué)時(shí)間明顯不足，跟蹤學(xué)科前沿進(jìn)展的文獻(xiàn)閱讀量不夠；學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少，實(shí)驗(yàn)課程多為驗(yàn)證性的基本技能訓(xùn)練，缺乏系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及解決問題的系統(tǒng)思維訓(xùn)練；平時(shí)作業(yè)的完成質(zhì)量不高，缺乏主動(dòng)思考；考核中的同質(zhì)化，如基本知識點(diǎn)的記憶性考核項(xiàng)目多，創(chuàng)新設(shè)計(jì)性題目少；學(xué)生缺乏主動(dòng)探索的興趣引導(dǎo)等問題[1， 2]。

二、教學(xué)對象的選擇

針對上述問題，項(xiàng)目制定了提升教學(xué)效果的課程改革方案，開展以自主學(xué)習(xí)為主體的現(xiàn)代教學(xué)模式的嘗試。本次教學(xué)改革項(xiàng)目中選擇了生命科學(xué)學(xué)院生物科學(xué)專業(yè)2013級和2014級2年級本科生，共計(jì)74人。微生物學(xué)安排在第4學(xué)期，由48學(xué)時(shí)的理論課和48學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課組成。學(xué)生在入學(xué)前普遍具有較好的英語水平，同時(shí)，在學(xué)習(xí)本課程前已經(jīng)具備無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、普通生物學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)知識。學(xué)習(xí)過程中分為個(gè)人和群體形式完成隨堂作業(yè)。以3-4人組建一個(gè)學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)，群體作業(yè)和實(shí)驗(yàn)課程均以團(tuán)隊(duì)方式進(jìn)行。每個(gè)團(tuán)隊(duì)設(shè)一名組長，負(fù)責(zé)組織團(tuán)隊(duì)活動(dòng)、分配任務(wù)、領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)材料、匯報(bào)學(xué)習(xí)成果等。成果展示過程集中體現(xiàn)團(tuán)隊(duì)每位成員的貢獻(xiàn)與風(fēng)采。

三、多元自主學(xué)習(xí)模式的建構(gòu)

（一）學(xué)習(xí)資源的建設(shè)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)生獲取知識的途徑更為多元，教學(xué)中應(yīng)把重點(diǎn)放在教育與學(xué)習(xí)過程的“自學(xué)”方面，而不是放在傳統(tǒng)教育的講授上。所謂自主學(xué)習(xí)，是指學(xué)生在社會(huì)文化背景下借助于他人（包括教師和學(xué)習(xí)伙伴）的引導(dǎo)，利用必要的學(xué)習(xí)資源，通過意義建構(gòu)的方式獲得知識。自主學(xué)習(xí)是現(xiàn)代教育的顯著特征，是大學(xué)學(xué)習(xí)的突出特點(diǎn)[3]。針對微生物學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科的特點(diǎn)，以及學(xué)生本體知識體系構(gòu)建的程度，參考國外2014年最新經(jīng)典版微生物教材[4]和部分國內(nèi)優(yōu)秀教材[5，6]，并結(jié)合本學(xué)院的專業(yè)特點(diǎn)完成教材的選用和PPT的制作。針對章節(jié)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，適當(dāng)補(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容的英文綜述性閱讀文獻(xiàn)作為自學(xué)材料，同時(shí)在教學(xué)中不斷融入最新的文獻(xiàn)報(bào)道，使學(xué)生們在掌握基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上隨時(shí)了解該領(lǐng)域的最新進(jìn)展，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣。

在課后練習(xí)方面，參考國內(nèi)外教材[4][7][8]，匯編整理了包含選擇、判斷、簡答在內(nèi)的中英文練習(xí)題庫，完善各章節(jié)課后自測練習(xí)，便于學(xué)生鞏固知識點(diǎn)。在隨堂作業(yè)方面，結(jié)合個(gè)人作業(yè)、群組作業(yè)與課堂討論三種模式。個(gè)人作業(yè)每學(xué)期4次，群組作業(yè)每學(xué)期3次，二者均在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生在線提交教師在線批改反饋。個(gè)人作業(yè)一般為章節(jié)總結(jié)性的問題或重要知識點(diǎn)，通過課堂理解和自學(xué)，對知識點(diǎn)達(dá)到理解、應(yīng)用、舉一反三的學(xué)習(xí)效果。以其中一次的個(gè)人作業(yè)題目為例：“比較正黏病毒，副黏病毒，腺病毒科中具有血凝性的病毒，列表比較其大小，有無囊膜，基因組類型，凝集動(dòng)物血細(xì)胞的種類，受體名稱”。該題目涵蓋了病毒的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、血凝性、基因型、病毒分類等多個(gè)知識點(diǎn)，通過一次作業(yè)考察學(xué)生對該章節(jié)內(nèi)容的整體把握程度。群組作業(yè)則更多體現(xiàn)問題的綜合性，需要團(tuán)隊(duì)人員的分工配合。比如題目為：“比較白酒、葡萄酒釀造過程的差異，說明不同階段微生物類群及其在制酒過程中的作用。試查閱文獻(xiàn)比較幾種不同糧食（甜菜、玉米、大麥）制酒過程的主要微生物類群與其代謝酶系”。需要學(xué)生查閱資料了解酒的釀造過程，結(jié)合課堂內(nèi)容分析不同種類微生物在釀酒各階段發(fā)揮的作用，嘗試用理論知識指導(dǎo)實(shí)踐生產(chǎn)。采用個(gè)人作業(yè)、群組作業(yè)與課堂討論相結(jié)合的教學(xué)模式，可更好地解決學(xué)生文獻(xiàn)閱讀量不夠、缺乏主動(dòng)性探索等問題，同時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)靈感，在題目導(dǎo)向下引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，主動(dòng)思考，彌補(bǔ)傳統(tǒng)模式下學(xué)生自學(xué)時(shí)間不足，系統(tǒng)思維訓(xùn)練不夠等問題，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也得到培養(yǎng)。

（二）多元自主學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

針對本學(xué)院學(xué)生的特點(diǎn)，理論課程采用雙語教學(xué)模式，將傳統(tǒng)的講授與現(xiàn)代的慕課、翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合完成專業(yè)知識的講授。同時(shí)，在教學(xué)過程中注意將教學(xué)內(nèi)容向基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)兩個(gè)方向延伸。實(shí)現(xiàn)教學(xué)由“傳統(tǒng)講授”向“自主學(xué)習(xí)”的轉(zhuǎn)變，在課堂教學(xué)、課后作業(yè)、主題討論等方面積極引導(dǎo)學(xué)生從書本、文獻(xiàn)、生活實(shí)踐中學(xué)習(xí)微生物學(xué)相關(guān)知識。具體措施如下。

1. 多元自主學(xué)習(xí)在理論課中的實(shí)施

針對不同的教學(xué)內(nèi)容將采用不同的教學(xué)方式。在緒論、原核微生物、真核微生物等基礎(chǔ)性章節(jié)中，采用雙語教學(xué)的講授模式，便于學(xué)習(xí)者了解課程的性質(zhì)、內(nèi)容和任務(wù)，熟悉課程特點(diǎn)并找到適合自己的學(xué)習(xí)方法。在病毒學(xué)一章中，采用慕課與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的模式完成病毒結(jié)構(gòu)部分的學(xué)習(xí)。

病毒部分的慕課內(nèi)容為美國哥倫比亞大學(xué)微生物與免疫系教授Vincent Racaniello開設(shè)的病毒學(xué)課程，相關(guān)視頻上傳到本科生教學(xué)網(wǎng)站上。首先，教師針對視頻內(nèi)容和核心知識點(diǎn)提前一周提出引導(dǎo)性問題，學(xué)習(xí)者通過觀看視頻、閱讀書籍、查找文獻(xiàn)等方式給出問題的答案，并將其制作成專題PPT，在課堂上以小組為單位展示學(xué)習(xí)效果。然后，各小組選派代表對其他小組的匯報(bào)打分并給出評價(jià)，對其中的問題提出指正。最后，教師明確問題的答案，并對易混淆知識點(diǎn)舉例說明重點(diǎn)解釋，對參加匯報(bào)和評論的同學(xué)給予獎(jiǎng)勵(lì)。表1展示了課堂中自主學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)教學(xué)兩種模式的比較。在自主學(xué)習(xí)模式中，教師通過預(yù)設(shè)問題引導(dǎo)學(xué)生完成慕課和反轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)過程，學(xué)生課堂參與度明顯提高。問題設(shè)計(jì)是自主學(xué)習(xí)的核心[9，10]。課程開始前給學(xué)生預(yù)設(shè)與講授內(nèi)容緊密相關(guān)的核心問題，引導(dǎo)學(xué)生針對問題開展討論，幫助學(xué)生在解決問題的同時(shí)掌握知識點(diǎn)。此外，與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，自主學(xué)習(xí)模式推動(dòng)學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識的前提下，通過查閱文獻(xiàn)檢索資料進(jìn)一步拓展了知識深度與廣度。

2. 以學(xué)生為主體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)必修基礎(chǔ)課，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在個(gè)體水平、細(xì)胞水平乃至分子水平的不斷跨越對生命科學(xué)理論的發(fā)現(xiàn)與技術(shù)的拓展發(fā)揮了巨大的推動(dòng)作用。傳統(tǒng)的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)強(qiáng)調(diào)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和掌握，考慮到學(xué)科發(fā)展的特點(diǎn)及其綜合應(yīng)用性，課題組對教學(xué)大綱和教材方面做了適當(dāng)調(diào)整。調(diào)整后的教學(xué)大綱包括實(shí)驗(yàn)課教學(xué)（10-12個(gè)技能性及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）和實(shí)習(xí)訓(xùn)練（1周綜合實(shí)驗(yàn)：包括細(xì)菌的分離與系統(tǒng)鑒定；禽源疑似病毒的分離鑒定兩部分）。實(shí)驗(yàn)課教學(xué)包括通識性實(shí)驗(yàn)（微生物觀察、培養(yǎng)、檢測鑒定、應(yīng)用等）和專業(yè)性實(shí)驗(yàn)（涵蓋微生物生理生化、遺傳學(xué)、真菌學(xué)、病毒學(xué)等）。實(shí)習(xí)訓(xùn)練部分幫助學(xué)生在掌握基本實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升分析問題、解決問題、統(tǒng)籌規(guī)劃、團(tuán)隊(duì)合作等多方面的能力。

在兩輪的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，自編教材持續(xù)改進(jìn)和更新，年更新率約10%。實(shí)習(xí)訓(xùn)練部分的設(shè)計(jì)考慮學(xué)科發(fā)展特色，題目出自真實(shí)案例，并采用臨床樣本作為實(shí)驗(yàn)材料。如病毒學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題目：“某雞場病雞發(fā)生呼吸困難、咳嗽，部分雞出現(xiàn)神經(jīng)癥狀，臨床剖檢氣管發(fā)紅，充血、出血，出現(xiàn)腹瀉等表現(xiàn)。送檢材料為氣管和泄殖腔棉拭子，懷疑為有血凝型的新城疫病毒或禽流感病毒。用所提供的樣本制定病毒分離鑒定的詳細(xì)方案，并完成分離病毒的系統(tǒng)鑒定工作。學(xué)習(xí)并掌握未知病毒鑒定的方法”。細(xì)菌學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)題目：“某病豬發(fā)生腹瀉，剖檢可見回腸、腸系膜淋巴結(jié)腫脹。無菌操作取淋巴結(jié)待進(jìn)行系統(tǒng)鑒定。用提供病料鑒定該菌疑似腸桿菌科致病菌。設(shè)計(jì)分離鑒定的系統(tǒng)方案，并完成分離菌的鑒定工作”。綜合實(shí)驗(yàn)以小組為單位，學(xué)生獲得題目后，首先需要根據(jù)題目中提供的線索破題，查找資料，繪制技術(shù)路線圖，并逐一與老師討論其可行性。經(jīng)2-3輪的方案修訂方可定稿。然后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案提交所需要的試劑名稱。學(xué)生領(lǐng)取樣本后，自行安排時(shí)間在一周內(nèi)完成樣品的分離鑒定工作。最后以PPT形式匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和收獲。老師跟蹤整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，并提供操作、專題知識、結(jié)果分析等方面指導(dǎo)，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)存在中的缺陷，拓展思路，強(qiáng)化綜合分析等技能訓(xùn)練。

（三）效果評價(jià)與分析

目標(biāo)導(dǎo)向、多元自主學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，教師立足構(gòu)建前沿性知識架構(gòu)的講授，通過學(xué)習(xí)動(dòng)力激勵(lì)，多元化形式優(yōu)化配置文獻(xiàn)資源、考核形式及團(tuán)隊(duì)合作討論，強(qiáng)化動(dòng)手、創(chuàng)新設(shè)計(jì)投入及學(xué)生自主學(xué)習(xí)，達(dá)到提升綜合能力的目標(biāo)。學(xué)生的高度參與成為了自主學(xué)習(xí)的有效落腳點(diǎn)，通過多元化教學(xué)和目標(biāo)導(dǎo)向指引，給學(xué)生參與提供條件，學(xué)生成為了學(xué)習(xí)主體。

微生物雙語教學(xué)改革的嘗試與探索過程中，激活了學(xué)生自主學(xué)習(xí)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了課堂、實(shí)驗(yàn)及網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)的多元化教學(xué)及考核形式，學(xué)生知識體系前沿性、實(shí)踐問題解決能力獲得提升。實(shí)行多元自主學(xué)習(xí)模式后，加大了平時(shí)成績的考核力度，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)知識與獨(dú)立思考、系統(tǒng)訓(xùn)練與創(chuàng)新思維能力考察并重。理論課程成績70%來自期末考試，30%來自個(gè)人作業(yè)、群組作業(yè)與課堂展示討論。期末考試題目除了對知識點(diǎn)的考察外，還包含二選一的創(chuàng)新設(shè)計(jì)性題目，將理論知識與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。提倡靈活創(chuàng)意的作業(yè)形式，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，很多學(xué)生用英文詩歌、漫畫、圖表清晰、簡潔的完成平時(shí)作業(yè)，老師也給予人性化的鼓勵(lì)性在線點(diǎn)評。

綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生收獲了自信和解決實(shí)踐問題的能力。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課程成績70%來自實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的平時(shí)成績，30%來自實(shí)習(xí)訓(xùn)練，平時(shí)成績中出勤率、動(dòng)手參與度占50%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績占50%。同學(xué)們實(shí)習(xí)訓(xùn)練報(bào)告中反饋了課程的收獲和感想：“這門課程付出了太多的汗水，但同時(shí)也收獲了更多知識和經(jīng)驗(yàn)，讓我從無序狀態(tài)和菜鳥，有了成為科學(xué)家的夢想”。整個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫規(guī)范、整齊，25%的學(xué)生采用英文報(bào)告；2名學(xué)生獲得2016年校優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)報(bào)告評比一等獎(jiǎng)；多名學(xué)生參與微生物相關(guān)的大學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。

經(jīng)過多輪教學(xué)模式的探索，建立制度化的課程組研討、集體備課、教學(xué)難點(diǎn)重點(diǎn)研討和師生溝通等機(jī)制。建立QQ群，通過網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)、集體討論，了解學(xué)生對授課內(nèi)容、形式、考核等的要求。每輪教學(xué)完成后，按照PDCA循環(huán)，課程組要通過平時(shí)調(diào)查積累，評估教學(xué)效果，分析問題、尋找解決辦法，并融入教學(xué)改進(jìn)過程，形成持續(xù)性改進(jìn)的質(zhì)量提升機(jī)制。采用多元自主學(xué)習(xí)的教學(xué)方法與手段，大大激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，獲得學(xué)生普遍認(rèn)可。

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