基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與探索

邵金華， 廖 陽， 余響華， 張 永， 朱智勇

(湖南科技學(xué)院 化學(xué)與生物工程學(xué)院，湖南 永州 425199)

湖南科技學(xué)院高度重視教育教學(xué)改革，著力提高應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，以社會需求為導(dǎo)向，緊密結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，聯(lián)合相關(guān)行業(yè)、企業(yè)，制定各專業(yè)的人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)各學(xué)院大膽進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革，積極推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，增強(qiáng)服務(wù)地方能力[1-2]。微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是湖南科技學(xué)院食品質(zhì)量與安全專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課[3]，其技術(shù)及方法作用獨(dú)特，廣泛滲透到生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域[4]。但微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式已經(jīng)沿用多年，教師講解、演示為主，學(xué)生聽講[5]，在此過程中學(xué)生往往沒有透徹理解知識，實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟照抄照搬，機(jī)械按照教師要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對學(xué)到的實(shí)驗(yàn)技術(shù)不能消化吸收，不能學(xué)以致用[6]。如何開展微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)能更有利于熟練掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，增長更多的知識以及更利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng),本文對此進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

1 微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問題

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)不合理

食品質(zhì)量與安全專業(yè)原微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)為48 課時(shí)，其中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為32 學(xué)時(shí)，占66.7%，綜合性實(shí)驗(yàn)12 學(xué)時(shí)，占25%，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)4 學(xué)時(shí)，占8.3%。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多，綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有重復(fù)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)設(shè)計(jì)不合理，內(nèi)容之間銜接不強(qiáng)，學(xué)時(shí)設(shè)計(jì)不合理，不利于學(xué)生的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力以及學(xué)習(xí)興趣的提高。原微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置見表1。

表1 微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

1.2 微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單一

微生物實(shí)驗(yàn)大多情況下還是以教師為主體，教師講學(xué)生聽，課上有簡短的互動(dòng)交流，學(xué)習(xí)效果較差。大多數(shù)學(xué)生的自覺能動(dòng)性差，課前沒有很好地預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)原理、步驟及注意事項(xiàng)不清楚，多數(shù)學(xué)生課上只是簡單重復(fù)操作，不會想深層次原因，對得到的數(shù)據(jù)結(jié)果既不會分析，也不會討論。學(xué)生缺乏積極主動(dòng)性，不能學(xué)以致用，實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐脫節(jié)， 分析、解決問題能力沒有得到提高[7]。

1.3 考核方式單一

原實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式為“出勤+實(shí)驗(yàn)報(bào)告+平時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果”并根據(jù)此方式進(jìn)行評分。以此進(jìn)行評價(jià)的缺點(diǎn)是忽視了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程技能和綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。有些學(xué)生沒有認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，甚至未得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過“借鑒”別人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反而實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績較高，原因是這部分學(xué)生將主要的精力放在了實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫。由于人數(shù)較多，分組較多，教師沒有精力完全分辨實(shí)驗(yàn)結(jié)果，個(gè)別學(xué)生拿同學(xué)的數(shù)據(jù)、結(jié)果進(jìn)行簽字及打分，造成學(xué)生重寫作，忽視操作過程，實(shí)驗(yàn)技能提高不明顯。

2 微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革

2.1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的修改以“加強(qiáng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、提高實(shí)踐能力及體現(xiàn)特色”的原則進(jìn)行，同時(shí)通過對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不斷整合和梳理，形成了內(nèi)容互相銜接、互相支撐的“1+1”實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系，取得了較好的教學(xué)效果。①1個(gè)“基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)群”, 包括“認(rèn)識微生物”+“培養(yǎng)微生物”+“保存微生物”三個(gè)方面，其中“認(rèn)識微生物”實(shí)驗(yàn)包括微生物形態(tài)的觀察，認(rèn)識細(xì)菌、放線菌及霉菌的基本形態(tài)特征和特殊結(jié)構(gòu)(4 學(xué)時(shí))，細(xì)菌的革蘭染色(4 學(xué)時(shí))；“培養(yǎng)微生物”包括培養(yǎng)基的制備、 分裝與滅菌(4 學(xué)時(shí))，斜面、平板劃線及稀釋涂平板(4 學(xué)時(shí))，霉菌的培養(yǎng)與形態(tài)觀察(4 學(xué)時(shí))；“保存微生物”菌種保藏實(shí)驗(yàn)包括傳代培養(yǎng)保藏法、液體石蠟覆蓋保藏法、冷凍保藏法、冷凍干燥保藏法、載體保藏法等(4學(xué)時(shí))。②1個(gè)“綜合設(shè)計(jì)性特色實(shí)驗(yàn)群”，結(jié)合校企結(jié)合及本地的優(yōu)勢特色植物資源黑茶為實(shí)驗(yàn)材料，包括黑茶冠突散囊菌的分離純化(4 學(xué)時(shí))，黑茶冠突散囊菌的生理、生化鑒定(4 學(xué)時(shí))，黑茶冠突散囊菌培養(yǎng)基優(yōu)化(8 學(xué)時(shí))，黑茶冠突散囊菌培養(yǎng)條件優(yōu)化(8 學(xué)時(shí))。優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系見圖1。

圖1 “1+1”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系示意Fig.1 Schematic diagram of "1+1"experiment content system

2.2 教學(xué)方法改革

基于地方支柱產(chǎn)業(yè)、優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)“接地氣”的應(yīng)用型人才教育理念，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，主要以探究式、混合式教學(xué)為主并結(jié)合線上教學(xué)，改課內(nèi)教學(xué)為課內(nèi)外教學(xué)結(jié)合，改課堂綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)貫穿一個(gè)學(xué)期。完成基于學(xué)生實(shí)際的、具有實(shí)用價(jià)值的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一體化設(shè)計(jì)以及一體化學(xué)習(xí)教學(xué)形式實(shí)施項(xiàng)目運(yùn)作。

教師課前通過“學(xué)習(xí)通”平臺發(fā)布教學(xué)任務(wù)和學(xué)習(xí)資料，通過QQ、電子郵件、微信與學(xué)生進(jìn)行在線交流、答疑和評測，通過“學(xué)習(xí)通”的反饋功能，監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，了解學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課堂的各類需求和建議[8]。在正式教學(xué)開始前，對學(xué)生進(jìn)行抽查提問，采取共性問題統(tǒng)一解答、重要儀器統(tǒng)一示范的方式，幫助學(xué)生理解、鞏固實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)。教師采用案例分析、話題討論等多種形式進(jìn)行互動(dòng)討論，以加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)知識點(diǎn)的消化，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、解決問題的能力[9]。學(xué)生以小組方式合力完成課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，教師進(jìn)行現(xiàn)場協(xié)調(diào)及引導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，各組負(fù)責(zé)人講解實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對完成過程中遇到的問題、解決辦法、注意事項(xiàng)進(jìn)行總結(jié)，教師與學(xué)生進(jìn)行面對面交流、探討、點(diǎn)撥，一一解答學(xué)生遇到的問題并總結(jié)，同時(shí)對其他小組也要點(diǎn)評、集思廣益并獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，通過討論，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容[10]。此過程中，學(xué)生各抒己見、激烈討論，在自學(xué)與互學(xué)的過程中培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維以及學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，拉近了學(xué)生間的距離，增強(qiáng)集體合作精神，達(dá)到了學(xué)習(xí)目的[11]。教學(xué)改革方式示意圖見圖2。

圖2 教學(xué)方法改革示意圖Fig.2 Schematic diagram of teaching method reform

2.3 考核方式改革

目前微生物實(shí)驗(yàn)考核采用“平時(shí)成績(20%)+實(shí)驗(yàn)報(bào)告(20%)+綜合評價(jià)(60%)”評價(jià)體系，平時(shí)成績評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2，實(shí)驗(yàn)報(bào)告評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表3，綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表4。實(shí)驗(yàn)考核能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，檢查學(xué)生的實(shí)踐能力以及綜合創(chuàng)新能力的形成情況；規(guī)范的成績評定標(biāo)準(zhǔn)能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性并能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題的能力，探究用何種先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法解決、解釋實(shí)驗(yàn)過程中新現(xiàn)象，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

2.3.1 平時(shí)成績評價(jià) 主要采用形成性評價(jià)方法評價(jià)學(xué)生的平時(shí)成績[12]。形成性評價(jià)方法是對教學(xué)活動(dòng)過程的評價(jià)，包括對學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況檢查、課堂參與度、完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)情況評價(jià)[13]。從第一次實(shí)驗(yàn)課開始平時(shí)成績的具體評價(jià)方法就會向?qū)W生公布，使學(xué)生能夠積極轉(zhuǎn)變思想提高認(rèn)識，重視實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)從而提高學(xué)習(xí)效果，平時(shí)成績評價(jià)方法見表2。

表2 平時(shí)成績考核標(biāo)準(zhǔn)

2.3.2 實(shí)驗(yàn)報(bào)告評價(jià) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要考核其完整性、結(jié)果的準(zhǔn)確性以及可靠性、開展的討論、思考題回答的準(zhǔn)確性等，占總成績的20%。完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求學(xué)生寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理，儀器名稱、注明型號和廠家，藥品來源、純度溶液具體配制方法以及實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)結(jié)果要有記錄和數(shù)據(jù)處理過程，圖片需要拍照，實(shí)驗(yàn)討論要分析得到的數(shù)據(jù)及結(jié)果的原因，寫清并牢記實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告體現(xiàn)了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的認(rèn)真度及投入程度，體現(xiàn)了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握程度[14]。實(shí)驗(yàn)報(bào)告具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告評分標(biāo)準(zhǔn)

2.3.3 綜合評分 綜合評分采用總結(jié)性評價(jià)方法[15]，具體評價(jià)方法見表4。總結(jié)性評價(jià)包括對個(gè)人和小組評價(jià)，主要采用組長匯報(bào)評價(jià)﹑組員評價(jià)﹑組間評價(jià)以及教師評價(jià)方式，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果評價(jià)的客觀性[16]。此種評價(jià)方式，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，可以得到顯著的效果，同時(shí)學(xué)生對知識的理解更加深刻，激發(fā)了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)新性和求知欲，促使學(xué)生更深入地思考問題，不斷反思[17]。

表4 綜合成績評分標(biāo)準(zhǔn)

2.4 師資隊(duì)伍的建設(shè)及評價(jià)

建立課程組，統(tǒng)籌課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，規(guī)劃實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，組織編寫實(shí)驗(yàn)教材，設(shè)計(jì)和開發(fā)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。實(shí)行青年教師導(dǎo)師制，給每名青年教師安排一名指導(dǎo)教師，制定2年的培養(yǎng)計(jì)劃，新進(jìn)教師集體備課，與老教師一起討論課堂教學(xué)，解決課堂教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題，新老教師相互聽課，校級、院級督導(dǎo)聽課，新進(jìn)教師試講合格后獨(dú)立授課。

積極穩(wěn)定師資隊(duì)伍，給予實(shí)驗(yàn)教師一定的發(fā)展與晉升的空間，重視師資培訓(xùn)，鼓勵(lì)與兄弟院校間互相參觀及交流，培養(yǎng)“雙師型”教師。同時(shí)，以校企合作為基礎(chǔ)，可共同建設(shè)師資隊(duì)伍，能夠使教師多方面、多層次提高，學(xué)校及企業(yè)之間制定相應(yīng)的工作機(jī)制，鼓勵(lì)學(xué)歷進(jìn)修、技能培訓(xùn)、技能比賽及參加國內(nèi)外的學(xué)術(shù)會議等，可聘請企業(yè)家、企業(yè)的管理人才及技術(shù)人才擔(dān)任實(shí)驗(yàn)課程的兼職教師。

學(xué)校組織實(shí)驗(yàn)教師深入企業(yè)，開展學(xué)習(xí)和研究，豐富實(shí)踐知識并提高實(shí)踐技能，可為在企業(yè)工作、學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教師提供一定的政策保障，在此基礎(chǔ)上，對實(shí)驗(yàn)教師制定相應(yīng)的獎(jiǎng)懲措施。教師深入企業(yè)，能夠了解企業(yè)的技術(shù)需求及對人才的要求，從而回校后完善并調(diào)整相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法，找到校企合作的突破點(diǎn)，最終使教師在企業(yè)學(xué)習(xí)的成果能夠轉(zhuǎn)化到課堂教學(xué)中，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供幫助。采用TAFE 學(xué)院對教師評價(jià)方法評價(jià)[18]并進(jìn)行改進(jìn)，評價(jià)體系見表5。

表5 教師評價(jià)體系

3 教改效果分析

抽調(diào)2015級食品質(zhì)量與安全專業(yè)學(xué)生36人和2017級食品質(zhì)量與安全專業(yè)學(xué)生38人的微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)原始考核材料，以2016級學(xué)生為改革時(shí)間節(jié)點(diǎn)，對期末總成績進(jìn)行教改前后的綜合分析，對比情況見圖3，改革后的優(yōu)秀(90分以上)、良好(80～89分)、中等(70～79分)成績明顯提高，及格(60～69分)、不及格(60分以下)成績明顯降低，改革后的學(xué)生綜合成績好于改革前。均為同樣的教師教學(xué)，學(xué)生花費(fèi)同樣的時(shí)間學(xué)習(xí)，由于教學(xué)模式的改變，使同學(xué)在學(xué)習(xí)過程中的重視程度、投入程度不同，改革后的學(xué)生對基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以及綜合實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)全方位投入，能夠準(zhǔn)確掌握實(shí)驗(yàn)的操作技能，并能夠?qū)W以致用。反之，改革前的學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性不夠，被動(dòng)接受所學(xué)知識，一知半解，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)技術(shù)不熟練，在以后的學(xué)習(xí)、工作中不能靈活運(yùn)用。在微生物實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后，通過對實(shí)施改革學(xué)生調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在競賽方面提高明顯，2019年獲得第三屆全國大學(xué)生生命科學(xué)競賽國賽三等獎(jiǎng)2項(xiàng)， 湖南省第九屆大學(xué)生化學(xué)化工學(xué)科競賽獲一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，第十三屆挑戰(zhàn)杯湖南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽獲二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，湖南省建行杯第五屆互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽獲三等獎(jiǎng)5項(xiàng)，第六屆“創(chuàng)青春”湖南省青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽獲三等獎(jiǎng)4項(xiàng)。

圖3 教改前后綜合成績對比Fig.3 Comparison of comprehensive scores before and after the reform

4 結(jié) 語

合理的微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系不但能幫助學(xué)生消化、理解理論知識，還能提高學(xué)生的動(dòng)手能力、解決和分析問題的能力，進(jìn)而提高微生物學(xué)課程整體的教學(xué)水平[19]。本項(xiàng)教學(xué)改革的核心目的是最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)勇于創(chuàng)新、勇于探索的精神。微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的第一節(jié)課，教師對整體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行介紹，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從基礎(chǔ)到提高到綜合，讓學(xué)生了解地方產(chǎn)業(yè)的需求、個(gè)人能力的培養(yǎng)和課程之間的關(guān)聯(lián)，提高學(xué)生對微生物實(shí)驗(yàn)課程的興趣。實(shí)驗(yàn)課程中，教師結(jié)合探究式、混合式等教學(xué)方法提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。課外運(yùn)用課堂所學(xué)知識并結(jié)合線上教學(xué)，以小組為單位，就選擇的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目展開研究，查閱國內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)，全面挖掘?qū)嶒?yàn)的創(chuàng)新點(diǎn)，采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生從參與者到主導(dǎo)者?？己朔绞讲扇【C合評價(jià)方法，自行設(shè)計(jì)方案、自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、自己主講等方式，更大程度發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性。教師、學(xué)生是相互交流、學(xué)習(xí)及合作的共同體，教師需要不斷完善自己。制定了提高師資隊(duì)伍的水平，微生物實(shí)驗(yàn)課程組實(shí)行青年教師導(dǎo)師制，兄弟院校進(jìn)行交流，邀請行業(yè)專家講課，教師深入企業(yè)學(xué)習(xí)等措施。通過一系列的微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度明顯改善，積極性及主動(dòng)性明顯提高，分析、解決問題能力及創(chuàng)新能力較之前有大幅度提升，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供助力[20]。今后，微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中可能會遇到各種新的問題，還需繼續(xù)尋求解決問題的辦法，加大改革力度，使教學(xué)實(shí)施效果進(jìn)一步提高。