發(fā)展中高校微生物學教學體系建設

丁 棟， 謝占玲， 李長忠， 張得鈞

(青海大學 生態(tài)環(huán)境工程學院, 青海 西寧 810016)

微生物學是生命科學的主流與前沿課程之一，具有發(fā)展歷史久、學科交織廣、涉及研究領域多、教學內容抽象及信息更新快等特點，是當前倍受高校關注的生物學專業(yè)基礎核心課程。教育方面，各高職院校群策群力，提出不同的方法及建議，為該課程教學從量變到質變奠定了堅實的基礎[1-6]。圍繞國家生態(tài)文明建設戰(zhàn)略、“生態(tài)立省”戰(zhàn)略以及青藏高原生物產業(yè)發(fā)展中的重大瓶頸問題，青海大學生態(tài)環(huán)境工程學院以培養(yǎng)高原動物、植物及微生物資源保護和利用等方面的科研及工作人才為教學目標，對不同學科構建符合發(fā)展規(guī)劃的教學體系，并用于教學中，為學院實現(xiàn)教學目標，促進教育教學事業(yè)進步，起到了積極作用。微生物學屬于我院核心學科專業(yè)基礎課程之一，結合學院發(fā)展規(guī)劃，借鑒不同院校微生物學教學改革經驗，對微生物學教學體系進行優(yōu)化，取得了不錯的教學效果(圖1)。本文就微生物學教學體系構建的幾點認識進行歸納總結，以期為促進微生物學教育教學工作提供參考。

圖1 微生物學教學體系Fig.1 The teaching system of Microbiology

1 為提高微生物學教學質量，提倡多元化理論教學方法

合理的教學方法是提高教學質量的前提。教學中遇到的主要問題包括：①教學時間有限，如何簡化教學內容及教學過程；②如何加深抽象理論知識的理解；③如何整體提高學習成效；④如何夯實理論知識的應用基礎；⑤如何系統(tǒng)培養(yǎng)學生實驗技能。通過多年經驗總結，為解決教學中的問題，除了要求教師充分備課和更新教學內容外，還要求多種教學方法相結合來提高教學質量。我們提倡“以多媒體教學為基礎，簡單、全面映射教學內容；采用多種教學方式相結合，提高教學成效；合理增加雙語教學，為理論知識的進一步應用打下基礎；理論向實踐過渡，開展系統(tǒng)實驗教學”的多元化教學方法。

1.1 多媒體在教學中的重要作用及應用

多媒體教學能夠將微生物學這一靜態(tài)、抽象的黑白世界變得更為直觀、生動、形色兼?zhèn)鋄7]。除了在課堂上采用的PPT、Flash動畫及視頻影音等教學方法，還發(fā)展了借助網絡的"第二課堂"多媒體教學手段，包括微課教學、慕課教學、網站教學及通訊軟件介導的教學(如微信教學)等[8-11]。既簡化了教學內容及教學過程，又拓展了理論知識的學習途徑。對于后者，我院屬于試行階段，就前者而言，要求多媒體課件設計遵循"內容全面、概括性強、有層次感、講解內容要簡單、針對性要強、盡量增加趣味性、盡量以高原微生物資源為出發(fā)點"的原則。以沈萍老師編寫的《微生物學》(第8版)中原核微生物細胞壁結構為例，講授內容包括：革蘭陽性菌和革蘭陰性菌細胞壁的結構組成；各組成單元的結構模型；革蘭陽性菌和革蘭陰性菌細胞壁的結構異同。知識點特征：內容多、抽象。遵循設計原則，以PPT作為授課方法，展示內容次序為革蘭陽性菌細胞壁結構組成概況；革蘭陰性菌細胞壁結構組成概況；革蘭陽性菌細胞壁結構組成講解；革蘭陰性菌細胞壁結構組成講解；革蘭陽性菌與革蘭陰性菌細胞壁的結構異同(圖2)。通過PPT展示，課程整體具有層次感。圖片展示使得教學內容簡單、直觀。抽樣檢測結果表明，學生對知識掌握較為扎實，對授課方法反響良好。除了介紹基礎理論知識，需要多媒體介導的教學內容還包括“實驗技術演示、國際相關事件報道、科研內容發(fā)展歷史及進程、抽象知識點展示、概括性總結”等。如“微生物與基因工程”中Southern Blot技術，僅介紹技術原理和流程不能加深學生的理解，將該技術列入課程實驗，周期長、經費高。因此選用生物秀網站制作的一段10分鐘Southern Blot技術視頻，既直觀地展現(xiàn)了實驗技術，又通過講解讓學生全面掌握該技術的流程、原理和實驗注意事項，節(jié)約了教學時間，簡化了教學內容，教學效果良好。

1.2 選擇合理教學方式，整體提升學習成效

適宜的教學方式是提升教學效果的基礎[12-14]。教學過程中，為避免單一的教師為主體的教學方式，應采用多種教學方式相結合提高教學效果。教學方式主要包括興趣教學法、引導教學法、實踐教學法、互動教學法及反轉教學法等。

圖2 遵循多媒體設計原則的PPT設計流程(以原核微生物細胞壁為例)Fig.2 The process followed the principle of PPT designment (Illustration by the example of the cell wall of prokaryotic microorganism)

開展形式包括場景模擬對話、專業(yè)競賽、一問一答教學課堂、理論實驗設計、課程知識點與科研問題PPT演示、興趣問題小型講座及綜述寫作等。對于教學方式的選擇，需要遵循具體問題具體分析的原則(圖3)：①教學內容的分析。教學內容依照其屬性分為“精講”與“泛講”、“抽象”與“具體”、“理論”與“應用”?！熬v”內容即“教學內容極其重要，要求學生全面、扎實掌握的授課知識點”，該部分內容要求教師全面、系統(tǒng)的進行講解。如“微生物細胞的結構與功能”章節(jié)，屬于微生物學必須掌握的基本知識，屬于精講內容?！胺褐v”內容即“教學內容與其它課程重復，教學內容脫離教學大綱要求范疇或學生已有的專業(yè)水平難以理解的知識點”，要求教師選擇性講解。如“微生物與基因工程”章節(jié)，與基因工程課程內容重復，同時微生物學屬于二年級學生課程，基因工程屬于三年級學生課程，超出學生專業(yè)知識水平，教師可以對內容進行選擇性講解，或者開展一問一答課堂對學生預習后存在的問題進行解答。根據是否能夠被感官直接把握的特點，將知識點分為“抽象”與“具體”，如“微生物細胞結構”與“微生物菌體形態(tài)特征”?！袄碚摗迸c“應用”是根據知識點是否屬于理論基礎或實際操作進行劃分，如“微生物生長的影響因素”與“微生物生長繁殖的控制”。通過對教學內容進行分析，再結合多種教學方式完成教學，能夠起到非常好的效果。如微生物學中的“感染與免疫章節(jié)”，課程內容抽象，與我院開設的免疫學課程重復，可以選擇對本章節(jié)進行泛講，同時加入相關免疫學Flash興趣動畫、視頻及參觀醫(yī)院展板等教學方法，能夠起到對免疫學知識前期鋪墊的作用。②教學主體的分析。教學主體包括教師和學生。教師是知識的傳授者。教師團隊中，不同教師擅長的教學方式不同，對于知識點講授的方式方法也不同。在教學過程中，教師應當嚴格遵循教學基本準則，根據個人能力選擇合理的教學方式。學生是知識的接受者。不同的學生，就其知識基礎、專業(yè)興趣、對專業(yè)課程的見解及對專業(yè)未來發(fā)展方向看法的不同，在學習過程中對知識的理解、學習及接受程度也不同。通過對學生群體分析完成教學，也是教學中的重要環(huán)節(jié)。比如，通過成績查詢了解到，某班級學生整體基礎扎實，學習能力強，可以選擇反轉教學法，教學中以學生為主體，開展一問一答教學課堂、課程知識點PPT講解、綜述寫作、興趣問題5分鐘講演等，既能夠通過學生自學提高學習成效，又能夠保證解決問題。如果整體水平較低，則要求精講內容多于泛講內容，同時還要加入興趣教學或引導教學以提升學生學習興趣。因此，對于教學方式的選擇一定要具體分析再做實施。

圖3 教學方法實施要求Fig.3 Requirements for the implementation of teaching methods

1.3 為未來發(fā)展打下基礎，開展雙語教學

微生物學教學，除了要求學生能熟練應用專業(yè)基礎理論知識，還應當促使學生具有運用第二專業(yè)外語思考問題、搜集信息、工作交流及書寫研究內容的能力。雙語教學是基于專業(yè)理論知識之上，培養(yǎng)學生運用第二專業(yè)外語能力的教學方法之一[15-19]。但是雙語教學難度大，如何合理、有效地開展雙語教學是當前高校教育的思考問題之一。目前，我院以微生物學為試點課程，嘗試采用三步滲透法，包括大學英語教學、專業(yè)英語教學及微生物學雙語教學，完成本科雙語教學內容，效果良好。針對微生物學雙語教學中的問題，總結出以下幾點經驗：①選擇重要章節(jié)，開展雙語教學。對于本科教育而言，雙語教學屬于啟發(fā)式教學，教學深度不能太大，要基本保證學生掌握專業(yè)名詞、概念及相關功能特征的雙語知識。因此在教學過程中，主要選擇基礎知識章節(jié)及基礎應用章節(jié)為雙語教學的重點(如微生物的代謝及微生物的純培養(yǎng)等)，以保證今后涉及到相關雙語知識，學生能夠應用并在此基礎上取得更好的拓展。②中英文比例合理搭配，降低教學難度。合理的中英文比例搭配是保證教學質量的前提[20-22]。教學過程中，全英文式教育容易導致教學內容枯燥乏味及教學內容難度增加等問題。應當調整中英文比例，調整教學方式。采取中英對照方法教學，對課程各知識點分別進行講解，再以全英文對講授內容進行總結。這樣既保證了對專業(yè)基礎知識的講解及向雙語的過渡，又保證了英文教學覆蓋面及教學內容簡單易懂，是理想的教學方式。以原核微生物基本細胞結構為例，授課知識點包括細胞膜、細胞壁及擬核等基本細胞結構的功能及組成。講解過程首先以中英文對照分別對各細胞結構內容進行講解，最終以覆蓋授課內容進行全英文提問、交流或概括總結，既保證掌握知識要點，又保證了雙語過渡。③學習資料多樣化，拓展教學內容。教學中，除了選擇課堂使用的更新較快的中英文對照書籍及全英文書籍為主要講義以外，還使用了全英文多媒體影音及外文文獻。通過外文文獻的閱讀，了解專業(yè)前沿信息，學習文獻的選擇方法，掌握文獻的寫作手法及避免文獻寫作中經常出現(xiàn)的問題。全英文多媒體影音讓學生能夠更簡單、具體地了解學習內容。比如“T4噬菌體裝配”教學內容抽象，選擇Flash為主要教學工具，視頻為全英文，時長5 min。在講解過程中，教師需要提取“Baseplate assembly, Tail tube and tail sheath assembly, Head morphogenesis, Whisker and long tail fiber assembly”等關鍵詞，針對噬菌體裝配的不同程序，根據視頻播放順序逐一進行交流講解，學生既明白了雙語中關鍵詞提取的重要性，又學會了噬菌體裝配的名詞及流程的雙語內容。

1.4 理論向實踐過渡，開展系統(tǒng)實驗教學

除理論教學內容，實驗是學生理論用于實踐的第一步。本教學體系中，要求同一專業(yè)開設的實驗課程相輔相承，基礎實驗要為更系統(tǒng)的綜合性大實驗打基礎。微生物學實驗屬于基礎實驗，教授學生基本實驗技能，實驗內容包括：水體、空氣、土壤中微生物分離培養(yǎng)；菌種形態(tài)觀察；菌種生物化學檢測；菌種生長曲線制作；菌種活性篩選及抗性篩選等。通過基礎實驗訓練，讓學生了解實驗基本技能操作方法、實驗需要注意問題及培養(yǎng)良好的實驗習慣，為之后的發(fā)酵工程(如，菌種的發(fā)酵條件優(yōu)化)、基因工程(如，感受態(tài)細胞培養(yǎng))及微生物工程(如，酶活性菌種的培養(yǎng)及篩選)等綜合性大實驗中微生物實驗的嚴謹操作打下基礎。

2 為保證教學基礎，合理規(guī)劃教學資源建設

教學資源是與教學和課程有著直接或間接關系的物質與人力。教學資源的建設不僅限于單一的教材或校內資源，應包括一切與教學規(guī)劃及發(fā)展規(guī)劃有關的資源。不同院校對于教學資源建設的出發(fā)點不同，包括：①以學生為出發(fā)點的教學資源建設。其宗旨是以學生為主體，結合學生素質現(xiàn)狀和興趣，用于調動學生學習積極性和促進學生創(chuàng)新性的教學資源；②以教師為出發(fā)點的教學資源建設。結合師資力量和水平，針對學校擅長的或缺失的專業(yè)，推動專業(yè)發(fā)展的教學資源；③以學校特色為出發(fā)點的教學資源建設。依據學校的發(fā)展歷史、地理位置、發(fā)展方向及特色文化，推動學校特色發(fā)展的教學資源；④以社會需求為出發(fā)點的教學資源建設。根據社會需求，解決社會問題及為社會發(fā)展服務的教學資源。我院地處青藏高原，圍繞國家生態(tài)文明建設戰(zhàn)略、“生態(tài)立省”戰(zhàn)略以及青藏高原生物產業(yè)發(fā)展中的重大瓶頸問題，以培養(yǎng)高原動物、植物及微生物資源保護和利用等方面的科研及工作人才為教學目標，建設具有學院特色且為社會服務的教學資源，總體包括基礎資源建設及教學團隊建設(圖4)。

圖4 課程資源建設Fig.4 The construction of the curriculum resources

2.1 基礎資源建設

2.1.1 教材建設 教材是教學的載體，選擇教材時要求教材內容覆蓋面廣，深度符合本科教學要求，能夠結合教材中的內容，根據教學要求加入相應的拓展知識。目前我院比較青睞的教材包括：沈萍老師編寫的《微生物學》及《微生物學實驗》，Kathleen PT 等編寫的《Foundations in Microbiology》。教材內容覆蓋面廣、深入淺出、圖文并茂、版本更新快，能夠根據教學要求適度增加或改變相關知識點。除了購買書籍，我院還自編完成微生物學講義、微生物學雙語教學講義、微生物學實驗講義及微生物學題庫。在自編教材中加入了與青藏高原微生物資源(如黃蘑菇、牦牛瘤胃微生物、冬蟲夏草、嗜鹽菌等)有關的知識內容，為特色教學奠定了基礎。

2.1.2 實驗室建設 實驗室是高職院校用于培養(yǎng)學生實踐能力的主要場所，是高級專門人才培養(yǎng)的必備條件。在高等院校中，實驗室建設的資金投入量和固定資產額占有極大比例，也間接的反映了學校建設整體規(guī)劃和技術基礎。依托學校三江源國家重點實驗室，與微生物學相關，以教學及應用為出發(fā)點，我院建設了分子生物學及生物化學省級重點實驗室、微生物學實驗室、極端環(huán)境微生物研究室及發(fā)酵工程實驗室，為學院人才培養(yǎng)奠定了堅實的物質基礎。

2.1.3 實習基地建設 實習基地是全方位檢測教學成效的基石，是學生初步體驗社會，并將理論用于實踐的鋪墊。在我院，實習基地的建設并非是單向性、只為微生物學服務，而是系統(tǒng)的、以學院發(fā)展規(guī)劃為基礎、以企事業(yè)單位為依托、多個學科相交聯(lián)的教學資源建設，建設方向包括生物制藥、環(huán)境保護、生物技術及發(fā)酵工程，實習地點屬于地方企事業(yè)單位(如可可西里藥業(yè))。通過實習基地建設，提供實習地點，以此檢驗學生整體能力，讓學生了解理論與實踐的區(qū)別，了解工作單位與校園環(huán)境的區(qū)別，為學生工作能力的培養(yǎng)打下堅實的基礎。

2.2 教學團隊建設

教師是教學的主體，是保證教學質量的前提。教學團隊建設要求職稱分配均勻，包括高級、副高、中級及初級職稱教師。選擇“傳、幫、帶”的方式方法建設團隊，即以高級職稱教師或經驗豐富教師為中心，對新進教師的教學方法進行修正和指導，使其盡快進入教學角色中。同時，通過參加教學會議及教學培訓，學習優(yōu)秀院校相關課程的教育教學體系和方法，提高教師教學能力水平。對于團隊成員，要求積極申報國家及省部級課程建設項目，以獲取資金用于建設教學課程。鼓勵優(yōu)秀青年教師積極參加教學競賽，通過競賽檢驗個人水平。除教學團隊人力資源建設和人才培養(yǎng)，教學團隊需要針對學院發(fā)展規(guī)劃研究教學內容，制定教學大綱，包括：①基本知識點的界定。對于必須要講解的基本知識點，通過教學團隊整體討論，列入教學大綱及教學進程計劃。教學知識點分布根據不同專業(yè)方向，依照要求的熟練掌握、一般掌握、簡單了解等三個級別歸納總結，以便于教學內容保證專業(yè)需求。②加入授課內容的合理性分析。對于教師個人加入的授課內容，應當屬于個人研究領域內容，或經過文獻考證準確無誤的科研內容。加入內容的難易程度，應當符合本科教學的要求。加入內容前，應當經過教學團隊討論。目前，已加入的教學內容主要針對青藏高原微生物資源的研究方向、研究意義、研究方法及研究內容等(如冬蟲夏草內生菌的分離培養(yǎng)方法、分離內生菌的種類及發(fā)酵代謝產物研究，加入章節(jié)“微生物發(fā)酵培養(yǎng)”；黃綠蜜環(huán)菌菌絲體形態(tài)，加入章節(jié)“真菌形態(tài)結構”等)。③已有教學內容的優(yōu)化。教學內容優(yōu)化，主要包括教學內容難易程度分析及精簡重復教學內容。授課內容的難易程度，影響學生對知識點的理解與掌握。針對不同年級，要求根據學習能力來分析教學內容的難易程度，以保證授課內容深入淺出。重復教學內容要求精簡，要保留基礎內容，去除多門課程重復講授的知識內容。目前，微生物學教學團隊教師包括高級職稱教師3名，副高級職稱教師3名，中級職稱教師2名，初級職稱教師1名。

3 考核體系構建，以實踐檢驗教學及學習成效

考核是檢驗學生能力、學習成效、教學質量的方法之一，考核體系構建要求具有以下幾個特點：①綜合性。要求考核方法與考核內容整體反應學生的能力和學習的成效，包括理論知識的掌握程度、應用能力及實踐能力等。②合理性。要求考核體系符合本科教學要求，考核內容屬于能力水平之內，具有可行性，不受其他因素干擾。③有效性。考核內容能夠客觀、有效地映射學生學習成效。④準確性?？己顺煽兡軌驕蚀_衡量考核對象能力水平，不會因考核對象不同而改變。本教學體系中，考核體系包括多個方面。

3.1 科研成績映射學生綜合素質

通過參與科研，將學生取得的成績(參加學術交流會議、發(fā)表論文、會議志愿者、申請校級大學生創(chuàng)新項目等)列入學生綜合考評內容中，能夠全面、合理、有效的評定學生學習成效。讓學生加入課題組，參與科研工作，是檢驗教學質量、修正學生學習成果最有效、最直接的方法。通過參與科研工作，能夠促使學生更多的去思考與應用專業(yè)理論知識。課題組的研討會及國際交流會議，對研究內容及前沿專業(yè)知識的討論，能夠加深學生對專業(yè)知識的理解，拓展學生的專業(yè)知識內容。通過科研論文的寫作，讓學生能夠準確掌握專業(yè)理論知識在解釋科學問題中的作用和方法。通過科研實驗，讓學生明白理論與實驗相互輔助完成科學問題驗證的過程。在我院，學生的畢業(yè)設計并非由學生個人設計完成，而是與教師所持有的科研基金相關，由教師參與指導。通過設計及完成畢業(yè)論文，達到綜合檢驗學生能力的目的，包括：應用能力、實驗技術的操作能力及科學問題解決能力。

3.2 理論與實驗考核，展示學習成效

理論考核要求考核內容能夠反映學生基本知識掌握程度、舉一反三的能力?？己朔椒òǎ孩僭囶}考核。根據教學大綱規(guī)定知識點，以多種題型考核學生知識點的掌握程度。為防止學生“只背不想”，考核試題要求客觀題占60%，主觀題占40%。②其他考核辦法。除試題考核，可根據教師要求、課程屬性(必修課、選修課)及課程大綱安排其他方式的考核。包括綜述寫作、展板制作、知識點5分鐘講解等。與大綱要求的知識點考核不同，這些考核方法只能用于激發(fā)學生思路、拓展學習內容，可作為輔助考核方法。如綜述寫作，學生通過文獻查閱，對學習過程中積累的科研問題，選擇其一，撰寫綜述文章。教師根據其寫作格式、用詞是否得當、討論問題是否深入、創(chuàng)新性等多個方面進行評分。這些考核辦法不僅鍛煉了學生信息搜集能力、論文寫作能力、理論知識的應用能力，還展示了學生的能力水平，考核成績科學、有效，屬于較為輕松、合理的考核方法。實驗考核是對學生實驗技能的考核。考核內容包括基礎操作、實驗記錄、實驗結果處理。通過實驗過程中學生操作是否熟練、嚴謹，實驗記錄是否規(guī)范、整齊，實驗結果是否準確、精美進行評分。系統(tǒng)的實驗技能考核還培養(yǎng)了學生良好的實驗態(tài)度和習慣。

3.3 實踐檢驗知識的應用能力

實習指導教師對于學生整體工作能力的肯定即是最好的評價。實習基地的建設為實踐考核服務。與課程考核不同，實踐考核屬于系統(tǒng)、全面的考核方法，只能間接反應學生的學習成效。在實習中，微生物學在其中起到提供理論知識的作用，如藥品中超標微生物檢測及藥物抗性篩選，發(fā)酵工程中微生物菌種的篩選及培養(yǎng)，環(huán)境保護中微生物對水質監(jiān)測的作用，這些都與微生物學理論知識有關，良好的工作成績與熟練掌握的微生物學理論知識息息相關。通過實習不僅能夠為地方企業(yè)服務，讓學生感受工作和社會氛圍，還能夠間接檢驗微生物學的教學成效及學生理論知識的應用能力。

4 結 語

教學體系構建是保證本科教學系統(tǒng)、有序進行的前提。通過我院對微生物學教學體系構建的實踐及經驗總結，針對教學方法建設、教學資源建設及考核體系建設，提出合理、有效、系統(tǒng)的建設思路，取得了理想的教學效果。通過系統(tǒng)的培養(yǎng)，學生對微生物學知識的掌握及應用達到并超出本科教學的要求，為研究單位及用人單位人才輸送保證了質量。依靠多年的教學成績，教學團隊先后申報、獲批并完成教育教學改革項目5項，為我院微生物學教學夯實了基礎。

伴隨著信息、技術方法及人員知識層次的更新，合理的教育教學方法永遠是一個值得討論的問題。微生物學教學體系構建的經驗總結，需要不斷進行探討與分析，以保證教育教學與時俱進、面向未來。