微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)“多角度”教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

張慶芳，胡楊林，遲乃玉*

（1.大連大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116622；2.遼寧省海洋微生物工程技術(shù)研究中心，遼寧 大連 116622）

微生物學(xué)創(chuàng)立至今時(shí)間雖然不長，只有一百多年的歷史，但由于社會現(xiàn)實(shí)的迫切需要和社會各界的重視得以快速發(fā)展，縱橫交錯，廣泛聯(lián)系實(shí)際，具有內(nèi)容覆蓋面廣和跨度大的特點(diǎn)[1-2]。微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)則是微生物學(xué)教學(xué)中至關(guān)重要的一環(huán)，對學(xué)生基礎(chǔ)操作技能、理論聯(lián)系實(shí)際以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)十分必要[3-4]。習(xí)近平總書記曾提出，新時(shí)代大學(xué)生的培育要從“常學(xué)、常新、常行”入手，要堅(jiān)持變中求新、變中求進(jìn)、變中突破。因此，對傳統(tǒng)的微生物實(shí)驗(yàn)單向輸出、刻板教學(xué)的舊模式進(jìn)行改革，將主動權(quán)交由學(xué)生手中，引導(dǎo)學(xué)生多方位、多角度思考[5-6]。切實(shí)提高學(xué)生發(fā)散思維的能力，形成“學(xué)習(xí)—實(shí)踐—反思—驗(yàn)證”的良性循環(huán)，完善教學(xué)評價(jià)體系，多階段、多方式檢驗(yàn)教學(xué)效果，在提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)也切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量。

一、傳統(tǒng)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在問題

（一）教學(xué)模式傳統(tǒng)單一

在傳統(tǒng)的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師會首先對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作大概的講解，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)過程以及課后思考三部分，講述完后學(xué)生按照既定的實(shí)驗(yàn)過程開始操作，對于實(shí)驗(yàn)過程中會出現(xiàn)的問題教師大多會提前說明[7-8]。這種傳統(tǒng)教學(xué)模式對于學(xué)生來說較為刻板，只是單純的模仿實(shí)驗(yàn)和完成教學(xué)任務(wù)，學(xué)生沒有對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生更深層次的思考，僅是單純的“學(xué)習(xí)→實(shí)踐”的單向過程，對于教學(xué)中的重難點(diǎn)，學(xué)生習(xí)慣向任課老師尋求答案，不能積極主動的去思考，一些重要原理和操作要點(diǎn)記憶不深刻，教學(xué)效果較差[6,9]。

（二）教學(xué)內(nèi)容分散不完整

微生物實(shí)驗(yàn)課主要包括微生物培養(yǎng)、顯微特征觀察和生長測量等系列基本操作技術(shù)的學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)所用器材、試劑以及菌種都由實(shí)驗(yàn)室老師在上課之前準(zhǔn)備好[10]。即便課與課之間在內(nèi)容上遞進(jìn)深入，但是每次課程之間相差一周，且學(xué)生幾乎不參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，參與度不夠[11-12]，因此學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)的過程中無法將所學(xué)課程連貫起來，只是掌握了相關(guān)技術(shù)操作，對于實(shí)驗(yàn)理論和相應(yīng)操作的學(xué)習(xí)不夠完整[13]。

（三）考試方式不全面

微生物實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)考核方式一般包括平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和技能操作三部分。由于考試時(shí)間的限制，操作技能的考核多是考查學(xué)生一個(gè)或幾個(gè)相對獨(dú)立的操作技能，考核內(nèi)容相對片面。只能說明學(xué)生對某個(gè)技術(shù)的掌握程度，無法對學(xué)生整個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)做出一個(gè)客觀綜合的評價(jià)[14-15]。

二、“多角度”培養(yǎng)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

（一）實(shí)施對象

實(shí)施對象為大連大學(xué)生物工程專業(yè)19級及18級學(xué)生，對照組為生物工程專業(yè)17級及之前學(xué)生。除教學(xué)模式變革外，所用教材以及任課教師保持一致。微生物實(shí)驗(yàn)課教師團(tuán)隊(duì)多層次，由多位教師組成，微生物理論課及實(shí)驗(yàn)課統(tǒng)一由教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教授負(fù)責(zé)，并完成一半以上教學(xué)任務(wù)。教學(xué)重難點(diǎn)由副教授和講師負(fù)責(zé)，將實(shí)驗(yàn)及理論有機(jī)結(jié)合，研究生作為助教參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，多層次教師團(tuán)隊(duì)使教師和學(xué)生之間聯(lián)系的紐帶更加緊密，能更全面掌握學(xué)生自身情況，最后通過比對實(shí)驗(yàn)組和對照組的學(xué)生在自主選題、學(xué)生評價(jià)及科研成果等方面來評價(jià)不同教學(xué)模式下的教學(xué)效果。

（二）微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程安排

多角度教學(xué)內(nèi)容：微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)分成兩個(gè)部分，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)兩部分，共八個(gè)實(shí)驗(yàn)，共計(jì)48學(xué)時(shí)。第一部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，主要鍛煉學(xué)生微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作技能，共38個(gè)學(xué)時(shí)（實(shí)驗(yàn)1～7），涵蓋微生物培養(yǎng)、顯微特征觀察和生長量測定等一系列基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)的學(xué)習(xí)（顯微觀察、微生物制片、玻璃器皿包扎、培養(yǎng)基制備、滅菌、純培養(yǎng)、微生物生長量測定、微生物分離與純化）等；第二部分設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)8），10個(gè)學(xué)時(shí)，占總課時(shí)數(shù)達(dá)20.8%。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自由組合，結(jié)合生活實(shí)際自主選題并匯報(bào)，不僅考察學(xué)生基礎(chǔ)操作技能，對小組成員團(tuán)隊(duì)合作能力、文獻(xiàn)查閱能力也有較大的考驗(yàn)。

多角度教學(xué)方式：在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師作為引導(dǎo)者，首先要將課程相關(guān)知識與操作要點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)入，如實(shí)驗(yàn)1（油鏡的使用及細(xì)菌的簡單染色）中由生活實(shí)際出發(fā)向?qū)W生介紹我們生活中常見的細(xì)菌，如皮膚上的大腸桿菌、酸奶里的乳酸菌等，這些細(xì)菌很多是我們?nèi)庋鄄豢梢姷?，那我們怎么才能看得見呢？同學(xué)指出可以用顯微鏡觀察，此時(shí)教師將顯微鏡結(jié)構(gòu)與原理以及簡單染色技術(shù)介紹給同學(xué)，鼓勵學(xué)生主動思考并進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)探究如何利用顯微鏡清楚觀察細(xì)菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)。在這個(gè)過程中學(xué)生不僅可以用顯微鏡觀察課堂上提供的大腸桿菌，對于其他細(xì)菌學(xué)生也能舉一反三進(jìn)行熟練操作；在實(shí)驗(yàn)3（放線菌和酵母菌的形態(tài)觀察）中利用顯微鏡觀察酵母菌形態(tài)時(shí)，由于酵母菌生長代謝旺盛，學(xué)生觀察到的大多為透明且形狀規(guī)則的活細(xì)胞，死細(xì)胞很少或基本沒有。為觀察到酵母菌的不同形態(tài)，教師提出問題：如何觀察到酵母菌死細(xì)胞？此時(shí)教師與學(xué)生角色互換，學(xué)生作為問題解決者從酵母菌的生長特點(diǎn)和培養(yǎng)條件的角度思考，是否可以對酵母菌做恰當(dāng)處理將其“致死”，最后確定用酸處理對酵母菌的形態(tài)影響最小，使用實(shí)驗(yàn)室配備的1mol/L鹽酸將其處理后用美藍(lán)染色可觀察到死細(xì)胞的形態(tài)。教師與學(xué)生角度互換，讓學(xué)生在解決問題的過程對于實(shí)驗(yàn)有更深的參與感，鍛煉其獨(dú)立思考能力，對于實(shí)驗(yàn)操作技能和相關(guān)知識能也有更深層次的掌握。

（三）成績評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

多角度成績評價(jià)，第一階段為課前預(yù)習(xí)報(bào)告的書寫，包括所學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獾?；第二階段為課中表現(xiàn)，著重考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論以及解決問題能力；第三階段為個(gè)人操作考核，考核內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)室常識等；第四階段為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生4～5人一組，實(shí)驗(yàn)由小組成員合作完成，并選一名代表作最終匯報(bào)展示?？疾閷W(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)水平，即是否能將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分學(xué)到的技術(shù)操作進(jìn)行整合和改造并能解決某一問題，以及考察學(xué)生閱讀文獻(xiàn)能力、自主創(chuàng)新能力、小組合作能力等。

表1 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（個(gè)人）

續(xù)表

設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)成績占個(gè)人總成績3/5，包括選題、方案設(shè)計(jì)、結(jié)果與分析、小組答辯五部分，具體評價(jià)依據(jù)見表2?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的基礎(chǔ)知識和實(shí)驗(yàn)技能，自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)部分則以此為基礎(chǔ)，各小組學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際以及社會熱點(diǎn)從不同角度提出問題，并對方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，教師僅在實(shí)驗(yàn)可操作性與實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行把關(guān)與指導(dǎo)，具體實(shí)驗(yàn)安排與分工由小組成員決定。實(shí)驗(yàn)完成后進(jìn)行PPT匯報(bào)時(shí)，每組限時(shí)10分鐘，并在老師與其他同學(xué)提出問題后，進(jìn)行回答。

表2 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（小組）

三、教學(xué)效果評價(jià)

（一）學(xué)生自主設(shè)計(jì)選題情況

設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)8：“環(huán)境微生物的檢測”。傳統(tǒng)選題一般以土壤微生物為研究對象，檢測土壤中的酵母菌、真菌、霉菌或放線菌。學(xué)生不僅選題具有局限性，而且實(shí)驗(yàn)步驟照搬教材，缺乏創(chuàng)新性和自主思考。整個(gè)過程中組員之間幾乎沒有討論與合作，不能充分展現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力和個(gè)人水平。

自主創(chuàng)新型選題如表3所示，選題來自于生活中看得見觸得到的實(shí)物，領(lǐng)域廣泛，囊括美容護(hù)膚、生活用品、食品安全等多個(gè)方面，從個(gè)人興趣出發(fā)，探討生活中發(fā)現(xiàn)的問題，小組成員依據(jù)各組選題搜集資料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，并合理安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間，完成實(shí)驗(yàn)部分和數(shù)據(jù)的整理，最終以PPT的形式集中進(jìn)行匯報(bào)。比如受新冠病毒的影響大家越來越注意個(gè)人衛(wèi)生，除自覺佩戴口罩外手部衛(wèi)生也不容忽視，而不同人的洗手習(xí)慣也各不相同，我們平常洗手時(shí)到底能否洗干凈？或者說哪種洗手方法洗的更干凈？為此，一小組對“不同洗手方法對手表面大腸桿菌的除菌效率”展開探討，小組成員首先就洗手方法對身邊老師同學(xué)展開調(diào)查，選定不洗手、清水沖洗、五步洗手法、免洗洗手液四組實(shí)驗(yàn)，查閱文獻(xiàn)后確定取樣方法及培養(yǎng)基，進(jìn)行梯度稀釋、平板涂布操作、菌落計(jì)數(shù)及顯微鏡觀察等，并計(jì)算不同洗手方法的除菌率。最后小組成員提出良好的衛(wèi)生習(xí)慣是非常重要的，我們手上的微生物是非常多的，每種洗手方法都能起到一定的除菌作用，就本次實(shí)驗(yàn)而言五步洗手法和免洗洗手液除菌效果最好，但是大部分同學(xué)對五步洗手法不太了解或者不常用，建議大家去學(xué)習(xí)一下五步洗手法的具體步驟，有條件的也可以使用免洗洗手液或者采用其他方式。并且該小組成員表示后期會對使用肥皂、香氛洗手液等其他洗手方式展開研究，以期加深大家對于不同洗手方法更深的了解，提高我們對手部衛(wèi)生的重視。

表3 自主創(chuàng)新型選題

在小組展示的過程中，同學(xué)之間進(jìn)行提問與交流，互相學(xué)習(xí)共同進(jìn)步，并根據(jù)討論中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行反思，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)并改進(jìn)方法。除PPT展示外，還會要求小組成員將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與材料進(jìn)行整理與完善，按照學(xué)術(shù)論文的形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)8實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫。在這個(gè)過程中，不僅對學(xué)生數(shù)據(jù)整理能力有所提升，也能切實(shí)提高學(xué)生對于查閱文獻(xiàn)和歸納總結(jié)技能的掌握，學(xué)生對于論文的撰寫也有了一定的經(jīng)驗(yàn)，如語言規(guī)范性、格式要求、邏輯遞呈、參考文獻(xiàn)引用等。與此同時(shí)，教師也會鼓勵同學(xué)將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行專利轉(zhuǎn)換，在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上參加“國家創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”和“互聯(lián)網(wǎng)＋”等比賽，或作為課題展開深入研究。

（二）學(xué)生評價(jià)

為使教學(xué)改革模式不斷改善，除了聽取學(xué)生直接反饋外，還對參與教學(xué)改革的生物工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，發(fā)放130份，收回有效問卷121份，回收率93%。問卷涉及問題包括：實(shí)驗(yàn)效果的整體評價(jià)、對自己學(xué)習(xí)效果的滿意度、是否減輕學(xué)習(xí)壓力和對自己成績是否滿意等，詳見表4。

表4 問卷調(diào)查結(jié)果

續(xù)表

從表4可以看到，收回的121份有效問卷表明，98.3%的學(xué)生對于當(dāng)前實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式表示滿意，99.2%的學(xué)生相比于傳統(tǒng)教學(xué)模式更喜歡現(xiàn)行多角度自主探索型新模式；所有學(xué)生認(rèn)為通過課程的學(xué)習(xí)，對于個(gè)人實(shí)驗(yàn)技能和理論知識的學(xué)習(xí)有積極作用，96.7%的學(xué)生認(rèn)為現(xiàn)模式有助于個(gè)人能力和綜合素質(zhì)水平的提高；14.1%的學(xué)生認(rèn)為現(xiàn)模式帶來了一定的學(xué)習(xí)壓力，這可能是由于相比于傳統(tǒng)固定的教學(xué)模式，現(xiàn)模式下學(xué)生需要自行選題并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并通過匯報(bào)的方式展示小組研究成果，更加考查學(xué)生的創(chuàng)新性、探究性、獨(dú)立性和團(tuán)隊(duì)合作能力，增加了一定的難度。

四、結(jié)語

微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課采用“多角度”教學(xué)方式和評價(jià)方式，堅(jiān)持“將科研引入教學(xué)，以科研帶動教學(xué)，一切為了學(xué)生，為了學(xué)生的一切”的教學(xué)理念和成果導(dǎo)向教育的原則，在學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)，以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方式提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力，增加學(xué)習(xí)機(jī)會、拓展思維，滿足學(xué)生解決問題、探求答案的渴望，給每一位同學(xué)展示自我的機(jī)會。采用分階段、多方位、多角度的評價(jià)方式，以更加公正、綜合、客觀、標(biāo)準(zhǔn)的方式考核學(xué)生的動手操作能力、知識掌握水平和解決問題能力。事實(shí)證明，教學(xué)課程課改革在很大程度上提高了學(xué)生的創(chuàng)新性、自主性，符合現(xiàn)代化人才培養(yǎng)方式，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中既能夠?qū)W有所得，又可學(xué)以致用?！岸嘟嵌取苯虒W(xué)方式和評價(jià)方式受到老師及同學(xué)一致好評，對于教學(xué)質(zhì)量的提高有積極的作用。