突出學(xué)生能力培養(yǎng)的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法研究

劉 艷， 葛海燕

(上海交通大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 200240)

0 引 言

微生物學(xué)是生物科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，微生物學(xué)的建立雖然起步晚但發(fā)展迅速，在生物領(lǐng)域積極推動(dòng)生命科學(xué)的發(fā)展，尤其在進(jìn)入分子研究水平之后，微生物學(xué)起到了關(guān)鍵的作用，在理、工、農(nóng)、醫(yī)等與生物相關(guān)專業(yè)的院校課程設(shè)置中都占有重要地位[1-2]。微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)都有較高要求，應(yīng)充分重視實(shí)驗(yàn)課地位，堅(jiān)持重實(shí)踐、重能力培養(yǎng)的教學(xué)理念[3]。在以往的微生物實(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)生按部就班進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、不善于思考、應(yīng)對(duì)實(shí)際工作的綜合能力差等現(xiàn)象較為普遍[4-5]。鑒于這種情況，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)在課程中注重培養(yǎng)學(xué)生思維，使學(xué)生懂得聯(lián)想，善于分析，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生具有獨(dú)立應(yīng)對(duì)實(shí)際工作的綜合能力和可持續(xù)發(fā)展的學(xué)習(xí)能力及創(chuàng)新能力。

1 啟發(fā)式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生思維能力

1.1 設(shè)疑啟發(fā)培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)想思維

啟發(fā)式教學(xué)是教師根據(jù)教學(xué)目的和學(xué)生的知識(shí)水平，運(yùn)用各種教學(xué)手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，采用啟發(fā)誘導(dǎo)辦法傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力，促使學(xué)生積極主動(dòng)思考學(xué)習(xí)的一種教學(xué)指導(dǎo)思想[6-8]。將實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容結(jié)合生活實(shí)例和應(yīng)用，拋出與本堂課教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的問題請(qǐng)同學(xué)回答，了解學(xué)生對(duì)該方面知識(shí)的了解程度，同時(shí)也帶動(dòng)學(xué)生跟隨老師思路進(jìn)入本堂課教學(xué)內(nèi)容。例如，在動(dòng)物病毒接種與培養(yǎng)、尿素液收集及血凝和血凝抑制實(shí)驗(yàn)中，使學(xué)生聯(lián)想生活中出現(xiàn)的流感病毒現(xiàn)象，先提問學(xué)生對(duì)流感病毒的認(rèn)識(shí)和防御措施了解多少？病毒與抗體的關(guān)系如何？然后提出遞進(jìn)式問題：病毒為什么不穩(wěn)定易變異，讓學(xué)生明白要想對(duì)付病毒，首先要了解病毒特性、效價(jià)、危害程度等，最后引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容病毒接種與培養(yǎng)的方法，以及檢測病毒與對(duì)應(yīng)抗體的方法和原理，使學(xué)生帶著探索和好奇的心理進(jìn)入實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。由實(shí)際問題或現(xiàn)象出發(fā)，讓學(xué)生由一種事物聯(lián)想到另一種事物，并從中受到啟發(fā)，學(xué)到新的知識(shí)和方法，并且結(jié)合了生活實(shí)例，學(xué)生記憶更加深刻，開拓了學(xué)生思維。

1.2 對(duì)比啟發(fā)培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維

對(duì)比是認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)，把握事物特征的重要手段[9]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將易于混淆的概念、原理等加以對(duì)比進(jìn)行啟發(fā)教學(xué)，加深學(xué)生對(duì)相近而又不同知識(shí)點(diǎn)之間異同的理解和記憶，達(dá)到掌握和鞏固知識(shí)的目的。例如，將血凝和血凝抑制、沙門氏菌陽性血清玻片凝集和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比啟發(fā)教學(xué)，兩者在凝集原理中是否相同呢？再和大腸桿菌ELISA免疫吸附實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較呢？學(xué)生將這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí)，有助于加深對(duì)抗原抗體反應(yīng)作用機(jī)制的理解；又如，啟發(fā)學(xué)生思考噬菌體和細(xì)菌分離、培養(yǎng)以及濃度表達(dá)的的異同，通過對(duì)比使學(xué)生學(xué)會(huì)區(qū)別記憶，加深對(duì)原有知識(shí)的理解，使學(xué)生靈活學(xué)習(xí)知識(shí)，同時(shí)也有利于培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力。

1.3 重視結(jié)果分析，活躍學(xué)生思維

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析是實(shí)驗(yàn)的重要一環(huán)，在教學(xué)過程中應(yīng)非常強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程出現(xiàn)錯(cuò)誤必不可免，當(dāng)結(jié)果不理想時(shí)，不能不了了之，應(yīng)重視對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差或失敗時(shí)，在一定程度上反映出學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的失誤，有可能是引起實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵因素，老師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生積極回憶思考其實(shí)驗(yàn)過程，從實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備到操作等方方面面各種可能的因素逐一列出，通過排除法進(jìn)行原因分析，最后設(shè)計(jì)一個(gè)方案或重新實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)，找到問題所在，真正糾正錯(cuò)誤。在這個(gè)過程中老師應(yīng)啟發(fā)學(xué)生理解關(guān)鍵操作的重要性，理解其在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中的意義。另外，書本中編有較多的實(shí)驗(yàn)思考題，可布置為作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系實(shí)驗(yàn)課所學(xué)知識(shí)積極動(dòng)腦思考，靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)課所學(xué)知識(shí)，使學(xué)生學(xué)會(huì)舉一反三，活躍思維。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)產(chǎn)生疑問，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，引導(dǎo)學(xué)生帶著疑惑查閱書籍或文獻(xiàn)，通過自我學(xué)習(xí)探索答案，提高解決問題的能力。例如，在觀察酵母菌染色時(shí)，有學(xué)生發(fā)現(xiàn)“個(gè)體較大的‘酵母菌’都沒死”，產(chǎn)生是否個(gè)體大的酵母菌抗逆性強(qiáng)的疑問。學(xué)生查閱酵母菌特征及其生理生殖等方面文獻(xiàn)資料，并推測分析，判斷其是否為酵母菌，可以通過延長觀察時(shí)間等待酵母菌死亡，“酵母菌細(xì)胞”顏色是否變化進(jìn)行判斷，另一方面根據(jù)查閱資料認(rèn)為酵母菌在分裂期較活躍、活性較強(qiáng)等特點(diǎn)，加深了對(duì)酵母菌特性的理解，同時(shí)活躍了思維。

2 科研滲透教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)

科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，科學(xué)研究應(yīng)用的新技術(shù)廣泛運(yùn)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提高實(shí)驗(yàn)課起點(diǎn)，讓同學(xué)們?cè)谟邢薜慕虒W(xué)時(shí)間內(nèi)，接受更多新的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，廣開眼界，是擺在我們面前的重要任務(wù)[10]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中介紹新的實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)，將成熟的科研內(nèi)容引入教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，完成教學(xué)與科研的相互銜接[11-12]。在微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中，將涉及現(xiàn)代分子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)合當(dāng)前科研方向進(jìn)行講解，向?qū)W生闡明本堂課所學(xué)技術(shù)在科研課題中有哪些應(yīng)用，讓學(xué)生了解所學(xué)知識(shí)是深?yuàn)W大課題研究的一部分，是從事最前沿研究需掌握的前提技術(shù)。例如質(zhì)粒的提取與檢測實(shí)驗(yàn)，在研究分子生物、宏基因組等分析基因序列的實(shí)驗(yàn)中，提取研究樣本的基因或質(zhì)粒是首要的前提，在此基礎(chǔ)上對(duì)基因進(jìn)行PCR擴(kuò)增、酶切等技術(shù)加工獲得關(guān)鍵的基因片段，然后進(jìn)行深入研究，讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)質(zhì)粒提取技術(shù)的重要意義。又如在免疫血清學(xué)和環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)在微生物快速檢測中的應(yīng)用等實(shí)驗(yàn)中，向?qū)W生介紹科研課題的成果轉(zhuǎn)化在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例，讓學(xué)生了解掌握科研新技術(shù)能夠更加快速便捷的進(jìn)行分析檢測，比傳統(tǒng)培養(yǎng)、鑒定等方法更省時(shí)省力，看到科研技術(shù)和方法創(chuàng)新對(duì)社會(huì)生產(chǎn)和發(fā)展起到的積極意義?？蒲谐晒谏a(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用很容易引起學(xué)生興趣，更加認(rèn)真學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，打開思路和視角，培養(yǎng)其變通和創(chuàng)新意識(shí)。

3 注重自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)

實(shí)踐是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，給學(xué)生提供一個(gè)更具綜合性和創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使學(xué)生接受多個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)，不僅能使學(xué)生掌握扎實(shí)的基本知識(shí)與技能，而且有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，激發(fā)和鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和變通能力[13-16]。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所納入的實(shí)驗(yàn)原理、方法、技術(shù)等都是多種多樣的，知識(shí)點(diǎn)相互交叉，實(shí)驗(yàn)深度逐漸加深，能鍛煉學(xué)生動(dòng)手操作能力、統(tǒng)籌安排和分析處理問題的能力。開設(shè)復(fù)合型大實(shí)驗(yàn)，如從自然界河水、土壤、食物中分離微生物并進(jìn)行初步形態(tài)和生化鑒定，讓學(xué)生自己分組，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)綜合性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)多，從培養(yǎng)基制備、滅菌、樣品處理、分離純化、生化鑒定、觀察等多方面鍛煉和考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，實(shí)驗(yàn)過程中遇到的很多問題都需要同學(xué)們自己解決，這是鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)非常好的機(jī)會(huì)，考驗(yàn)學(xué)生靈活處理問題的方式，鍛煉查閱和整理專業(yè)文獻(xiàn)的能力，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度，對(duì)提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的自信心也大有益處。又如在微生物藥敏實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能夠自主設(shè)計(jì)方案對(duì)給定產(chǎn)抗生素菌株測定其所產(chǎn)抗生素的抗菌譜，而且能很好闡述其設(shè)計(jì)原理及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用。經(jīng)過幾輪次綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的鍛煉，學(xué)生打開了思路，自主學(xué)習(xí)能力得到提高，而且能夠從時(shí)間成本、問題處理合理性和社會(huì)生產(chǎn)應(yīng)用等多角度出發(fā)考慮問題，思維方式更趨理性。

4 微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的調(diào)查

對(duì)于在微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用的啟發(fā)式教學(xué)、科研滲透教學(xué)和開展自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等教學(xué)方法的實(shí)施效果，設(shè)計(jì)問卷對(duì)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，了解學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和對(duì)自身學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)。本次調(diào)查問卷發(fā)放76份，有效回收75份，調(diào)查問卷內(nèi)容及結(jié)果見表1。

表1 學(xué)生對(duì)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的調(diào)查反饋 %

由表1知，在實(shí)驗(yàn)課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)入生活實(shí)例和科研新技術(shù)，在同學(xué)之中引起了正面的響應(yīng)，85%的學(xué)生認(rèn)為微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程所學(xué)內(nèi)容與生活有非常大或較大聯(lián)系，94%的學(xué)生認(rèn)為微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容與科研有非常大或極大聯(lián)系，肯定了微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在科研中的重要作用。在實(shí)驗(yàn)操作過程中，總是或經(jīng)常在實(shí)驗(yàn)過程中思考聯(lián)想新問題的學(xué)生達(dá)到80%，而對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生疑問時(shí)，學(xué)生傾向于采取同學(xué)間相互討論、查閱文獻(xiàn)和咨詢老師的方式對(duì)解決疑問，對(duì)問題的解決持積極態(tài)度。85%的學(xué)生能夠總是或經(jīng)常描述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)失敗的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行原因分析， 82%的學(xué)生認(rèn)為自己獨(dú)立思考能力得到非常大或較大提高，這表明分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果已逐漸融入學(xué)生的思維意識(shí)，老師在引導(dǎo)學(xué)生積極思考和分析問題的過程中起到了促進(jìn)作用。通過綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的鍛煉學(xué)習(xí)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力得到一定的培養(yǎng)，分別有24%和54%的學(xué)生認(rèn)為其自主能力得到很大和較大提高，22%學(xué)生認(rèn)為其自主學(xué)習(xí)能力還不夠，需繼續(xù)提升培養(yǎng)。

5 結(jié) 語

采用啟發(fā)式教學(xué)，給學(xué)生留下了思考的空間和余地，啟發(fā)了學(xué)生思維。在實(shí)驗(yàn)課程中融入科研新技術(shù)及其成果應(yīng)用，使學(xué)生感受到微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)與身邊的生活生產(chǎn)息息相關(guān)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生獲取知識(shí)的主動(dòng)性。自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的開展，對(duì)于學(xué)生鍛煉動(dòng)手操作、協(xié)調(diào)、解決問題等能力和思維方式都有極大益處，而且培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神和勇于創(chuàng)新的意識(shí)，有利于綜合素質(zhì)人才的培養(yǎng)。