《探索“微”知》研創(chuàng)式課程建設(shè)與實(shí)踐

方琳

摘要 闡述了《探索“微”知》研創(chuàng)式課程在教學(xué)的內(nèi)容、方式、資源等方面進(jìn)行了改革和實(shí)踐，旨在讓學(xué)生通過對微生物的培養(yǎng)和應(yīng)用，逐漸產(chǎn)生對微生物學(xué)、分子生物學(xué)、食品科學(xué)等相關(guān)方向的興趣，實(shí)現(xiàn)學(xué)術(shù)與學(xué)業(yè)、品行與品味、適應(yīng)力與勝任力諸方面充分及均衡的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 研創(chuàng)式大任務(wù)課程 微生物學(xué) 課程建設(shè)

中圖分類號(hào) G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

1課程建設(shè)背景

微生物學(xué)是研究各類微小生物生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，是生物專業(yè)的一門基礎(chǔ)性課程，引領(lǐng)了生命科學(xué)的發(fā)展。微生物學(xué)的部分內(nèi)容也是高中生物學(xué)習(xí)內(nèi)容的重要組成部分，符合高中課程的學(xué)業(yè)水平要求。菌株的篩選與鑒定更是眾多生物實(shí)驗(yàn)要素之一。學(xué)生學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)菌株形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生長變化過程，能夠掌握純化培養(yǎng)方法，了解生長條件的優(yōu)化策略，逐步樹立整體和系統(tǒng)的觀念。

微生物學(xué)的基礎(chǔ)性使得它具有內(nèi)容覆蓋面廣、學(xué)科交叉多、與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系緊密等特點(diǎn)，微生物領(lǐng)域的研究發(fā)展也比較快。這些都容易使教學(xué)過程中出現(xiàn)主線不明、層次不清等問題。怎樣處理好教學(xué)內(nèi)容繁多與課時(shí)有限之間的矛盾是要點(diǎn)。而且本課程主要面向高一學(xué)生，他們基礎(chǔ)薄弱，幾乎從未接觸過微生物實(shí)驗(yàn)。因此，如何確保學(xué)生能快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，并開展具有一定探究性和研究價(jià)值的實(shí)驗(yàn)，也是教師在教學(xué)過程中迫切需要解決的問題。針對這些情況，本課程采用互動(dòng)式教學(xué)加強(qiáng)理論課程中的引導(dǎo)和實(shí)踐課程中的操作訓(xùn)練;以線上自主學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)資源庫的建設(shè)，對課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充和拓展，為啟迪學(xué)生創(chuàng)新性思維搭建平臺(tái)。

2課程目標(biāo)

（1）通過觀看視頻和查閱相關(guān)文獻(xiàn)，認(rèn)識(shí)了解微生物的種類、特點(diǎn)以及與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)微觀世界與宏觀世界的融合，并提高獲取和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。

（2）通過學(xué)習(xí)和實(shí)操訓(xùn)練能夠熟練掌握培養(yǎng)基的配制、稀釋涂布實(shí)驗(yàn)、微生物分離純化等微生物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)操作和研究方法。

（3）通過微生物項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)，能夠深刻體會(huì)溫度、pH、培養(yǎng)液濃度等差異對菌株生長發(fā)育和純化產(chǎn)生的影響，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，并能逐漸認(rèn)識(shí)到微生物是一個(gè)兼具趣味性和探究性的科學(xué)實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，形成人與微生物的協(xié)調(diào)發(fā)展觀。

（4）通過對菌株生長發(fā)育過程的記錄、對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的修正以及最后的匯報(bào)活動(dòng)，增強(qiáng)自身的邏輯思維和語言表達(dá)能力。

3課程設(shè)計(jì)思路

本課程從發(fā)展學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，提高實(shí)踐探究能力和創(chuàng)新精神等方面出發(fā)，面向?qū)W生真實(shí)生活的世界展開，引導(dǎo)學(xué)生從日常生活以及與生活環(huán)境或自然環(huán)境的接觸中提出與微生物相關(guān)的研究課題，在通過課程學(xué)習(xí)后綜合運(yùn)用生物學(xué)科知識(shí)和科學(xué)的思維方式去分析和解決現(xiàn)實(shí)問題，將理論學(xué)習(xí)與實(shí)際生活緊密聯(lián)系。

課程主要分為四個(gè)模塊：1課程介紹及小組分工，讓學(xué)生逐步明晰階段性任務(wù)，了解課程的具體要求。2學(xué)生學(xué)習(xí)必要的微生物分離提取理論知識(shí)，并將所學(xué)應(yīng)用于小組內(nèi)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中。3在最初的理論學(xué)習(xí)分享交流后，教師引導(dǎo)學(xué)生在給定的幾個(gè)主題范圍內(nèi)開展微生物分離培養(yǎng)課題研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、菌株篩選、純化提取、優(yōu)化培養(yǎng)條件，等等。4學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的匯報(bào)，并撰寫研究性論文或綜述。該課程注重與學(xué)生互動(dòng)，理論與實(shí)踐相結(jié)合、線上與線下相輔助，以激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生開展“大任務(wù)式的探究實(shí)驗(yàn)”。

4教學(xué)過程和手段

課程實(shí)施方案如圖1所示。

4.1課程綱要，突出課程特色

微生物學(xué)中還劃分了分類學(xué)、生態(tài)學(xué)、微生物生理學(xué)等細(xì)化的專業(yè)學(xué)科，課程之間的交叉重疊也很多。如何在有限的授課時(shí)間內(nèi)充分體現(xiàn)出微生物學(xué)的課程特色，提高課堂教學(xué)的有效性、提煉核心的教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)的關(guān)鍵。因此在開課前，筆者編寫了詳細(xì)的課程綱要，從多個(gè)方面明晰了課程的建設(shè)工作。

首先，明確課程的主線和目標(biāo)，即讓學(xué)生以小組合作的形式，通過微生物學(xué)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)、實(shí)操訓(xùn)練、大任務(wù)式課題研究實(shí)踐以及學(xué)術(shù)小論文的撰寫等活動(dòng)，激發(fā)科研興趣，提高科學(xué)探究、論文寫作等能力。其次，在教學(xué)內(nèi)容方面刪繁就簡，注重基礎(chǔ)知識(shí)與前沿進(jìn)展相結(jié)合、理論與實(shí)踐并重、趣味性與知識(shí)性兼?zhèn)?。例如，減少對傳統(tǒng)微生物分類法的介紹，增加對菌株篩選和形態(tài)、結(jié)構(gòu)鑒別方法的應(yīng)用，以及微生物對生產(chǎn)生活影響等介紹。最后，詳細(xì)制定了課程實(shí)施方案和評(píng)價(jià)方案。本課程一共36個(gè)課時(shí)，需要2個(gè)學(xué)期來完成全部4個(gè)模塊的教學(xué)內(nèi)容，給學(xué)生提供了充分進(jìn)行項(xiàng)目化實(shí)驗(yàn)探究和再修正實(shí)驗(yàn)的時(shí)間。關(guān)于課程實(shí)施所需的條件，我校與江南大學(xué)合作共建了微生物發(fā)酵實(shí)驗(yàn)室，硬件設(shè)施完善，能夠滿足課程實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)需求。另外，學(xué)校也設(shè)有多媒體專用教室、計(jì)算機(jī)教室，能夠方便學(xué)生隨時(shí)查找相關(guān)資料;學(xué)生的學(xué)習(xí)平板可以隨時(shí)隨地拍照記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和相關(guān)數(shù)據(jù)，也能及時(shí)接收教師傳送的線上教學(xué)資源。

4.2資源整合，線上與線下結(jié)合

本課程采用線上和線下結(jié)合的互動(dòng)式教學(xué)，具體的實(shí)施手段見圖1。線上課程中，教師基于學(xué)校的平板深學(xué)系統(tǒng)建立了自主學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)資源庫，定時(shí)向?qū)W生推送試題、理論課視頻、優(yōu)秀學(xué)生示范案例、最新資訊與文獻(xiàn)等等資源，幫助學(xué)生進(jìn)行鞏固所學(xué)并對課堂教學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充和拓展;另一方面也可以使學(xué)生在有限的課堂時(shí)間內(nèi)進(jìn)行更多的深度學(xué)習(xí)和實(shí)操訓(xùn)練，提高課堂效率。微生物實(shí)驗(yàn)操作步驟比較繁瑣，操作手法比較細(xì)致，且嚴(yán)格要求無菌，否則將會(huì)功虧一簣。因此，在網(wǎng)絡(luò)資源庫的建設(shè)過程中，教師還拍攝了一套微生物基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化操作視頻，省去了課堂上教師為學(xué)生多次演示的時(shí)間，還可以讓學(xué)生通過課前學(xué)、課上做的雙重學(xué)習(xí)來強(qiáng)化對實(shí)驗(yàn)知識(shí)的理解與記憶。

線下課程側(cè)重于學(xué)生的“大任務(wù)式”實(shí)驗(yàn)探究和實(shí)驗(yàn)匯報(bào)交流，需要學(xué)生結(jié)合生活實(shí)際，查閱文獻(xiàn)資料，確定小組的項(xiàng)目課題，并給出初步的實(shí)驗(yàn)方案和可行性分析。之后，進(jìn)行一次分組匯報(bào)，由教師和其他組同學(xué)共同給出建議。如果小組的研究方案研究價(jià)值欠缺或可行性偏低，則需要修改方案或更換課題。確定課題后，小組合作制定詳細(xì)實(shí)驗(yàn)方案，并開展實(shí)驗(yàn)探究，完成初步實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行成果匯報(bào)交流。最后，各小組在教師指導(dǎo)和全班建議下對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行修正完善，并撰寫相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和研究論文。

4.3知行合一，理論與實(shí)踐并重

本課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、分析解決實(shí)際問題能力和高階思維能力的有效手段，但是實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行又離不開理論作為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，本課程理論與實(shí)踐雙線并重，從兩方面共同推進(jìn)教學(xué)。本課程的實(shí)踐教學(xué)主要依托我校微生物發(fā)酵實(shí)驗(yàn)室，聯(lián)合江南大學(xué)微生物發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中心專家教師的輔助指導(dǎo)開展教學(xué)。實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)，學(xué)時(shí)比例約為1∶2。第一部分基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，主要包括培養(yǎng)基的制備、菌種分離與純化技術(shù)、細(xì)菌形態(tài)鑒定等微生物分離和篩選的基本操作教學(xué)。第二部分綜合性實(shí)驗(yàn)，需要學(xué)生2或3人一小組開展“大任務(wù)式”實(shí)驗(yàn)探究，進(jìn)行培養(yǎng)條件的優(yōu)化，理想狀態(tài)下可使得所用菌株生長發(fā)育狀態(tài)優(yōu)于已知狀態(tài)。

兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)都要輔以理論指導(dǎo)，尤其是基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。在綜合性實(shí)驗(yàn)過程中，教師會(huì)定期向?qū)W生分享目前國內(nèi)外微生物在工業(yè)上的最新應(yīng)用等前沿微生物學(xué)研究進(jìn)展，引導(dǎo)學(xué)生分析其中的理論基礎(chǔ)以及與小組課題探究之間的聯(lián)系。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要開展中期評(píng)估，實(shí)施針對性的評(píng)價(jià)和指導(dǎo)，并開展實(shí)驗(yàn)報(bào)告和論文撰寫的相關(guān)教學(xué)。

4.4立德樹人，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感

本課程面向?qū)W生完整的生活世界，與學(xué)生的日常學(xué)習(xí)生活、社會(huì)生活息息相關(guān)。俯拾皆是的生物現(xiàn)象、生物學(xué)規(guī)律不僅蘊(yùn)含著豐富的知識(shí)，更是包含豐富的德育素材。教師將學(xué)習(xí)與生活有機(jī)聯(lián)系，潛移默化地滲透育人理念，是促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的重要途徑。例如，教師可以通過介紹微生物肥料、微生物過濾膜、污水處理生物增效劑等最新研究應(yīng)用，加深學(xué)生對知識(shí)的理解，還能進(jìn)一步引發(fā)學(xué)生認(rèn)同微生物學(xué)的社會(huì)價(jià)值，并激發(fā)學(xué)生利用知識(shí)改變生活的使命感。再如，通過對“微生物抗藥性”的討論，教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活事件，對如何減少抗生素的環(huán)境擴(kuò)散給出方案。另一方面，教師也可以通過樹立科研榜樣，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，如微生物學(xué)奠基人“巴斯德”、病原細(xì)菌學(xué)奠基人柯赫、發(fā)現(xiàn)沙眼衣原體的湯飛凡、中國微生物免疫學(xué)開拓者謝少文等。在微生物學(xué)的發(fā)展史上這樣的例子還有很多，他們的共同之處首先在于嚴(yán)謹(jǐn)、執(zhí)著、無畏的研究態(tài)度，這是每個(gè)學(xué)生的榜樣，更重要的是這些科學(xué)家的研究都源于他們所處時(shí)代生產(chǎn)、生活中的實(shí)際需求，解決國家的困境，擇己所長，造福社會(huì)。這更是每個(gè)學(xué)生都應(yīng)該具備的追求與擔(dān)當(dāng)。

4.5多元評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展

本課程的評(píng)價(jià)不僅僅關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，更注重學(xué)習(xí)的過程。首先，評(píng)價(jià)主體多元化，教師評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)、組間組內(nèi)互評(píng)。這樣的評(píng)價(jià)方式不再是學(xué)生單一地作為被評(píng)價(jià)者，學(xué)生也參與其中，在自評(píng)互評(píng)的同時(shí)進(jìn)行對照和比較，能更理性地看待自身優(yōu)點(diǎn)和不足。其次，評(píng)價(jià)方式和評(píng)價(jià)內(nèi)容多元化，將形成性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，在課程的初期、中期、后期和全程，從學(xué)生理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、小組合作、實(shí)驗(yàn)操作等方面都設(shè)計(jì)了相應(yīng)的評(píng)價(jià)項(xiàng)目，具體見表1。

5教學(xué)反思

本課程中，學(xué)生能夠進(jìn)行如“幾種不同生活環(huán)境中細(xì)菌抗藥性的研究”“教室飲水機(jī)出水口水質(zhì)微生物污染情況”“土壤中產(chǎn)淀粉酶菌的分離與培養(yǎng)”“學(xué)校游泳池水微生物監(jiān)測分析”等關(guān)于菌種篩選純化、培養(yǎng)條件優(yōu)化等方面的研究課題，貼合實(shí)際生活，具有一定的研究價(jià)值。課程的實(shí)施對于激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)探究，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)一步踏入生物研究領(lǐng)域起到了積極的促進(jìn)作用。創(chuàng)新型實(shí)用人才不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力和處理復(fù)雜問題的邏輯思維能力，還需要具有較強(qiáng)的社會(huì)責(zé)任感和使命感。本課程將知識(shí)的傳授與德育引導(dǎo)結(jié)合，將理論積淀與實(shí)踐探究并重，有助于落實(shí)全方位的育人目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展然而，本課程的實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)，很多方面的探索還有欠缺，仍需要不斷完善。例如，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)程序建設(shè)尚不成熟、微生物實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性難以保證。這些還需要從課時(shí)安排、經(jīng)費(fèi)支持、教學(xué)模式等方面著力，進(jìn)一步優(yōu)化課程的建設(shè)。

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