高校微生物學(xué)通識(shí)課教學(xué)探索

曹月青

(重慶大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，重慶 401331)

微生物是生物學(xué)的一個(gè)重要分支，是一門理論性和實(shí)踐性相結(jié)合且具有很強(qiáng)應(yīng)用性的學(xué)科。在當(dāng)今生命科學(xué)與多學(xué)科交叉背景下，培養(yǎng)符合社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的復(fù)合創(chuàng)新型專業(yè)技術(shù)人才是高等教育的核心內(nèi)容。為提升學(xué)生的知識(shí)廣度及拓展視野，重慶大學(xué)全校范圍內(nèi)開設(shè)了通識(shí)課“身邊的微生物”。

微生物基本知識(shí)的普及關(guān)系到民眾的生命健康[1]。近年來，微生物引起的流行性疾病，如流感、非典；動(dòng)物傳染性疾病如禽流感、豬瘟等，給人類健康和生活都產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，對(duì)經(jīng)濟(jì)造成極大破壞[2-3]。當(dāng)代大學(xué)生有必要了解微生物的基礎(chǔ)知識(shí)，了解日常生活中接觸到的各種微生物?！吧磉叺奈⑸铩闭n程通過案例式教學(xué)，以日常接觸到的微生物現(xiàn)象和應(yīng)用出發(fā)，介紹微生物在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用和影響，旨在讓學(xué)生了解身邊隨處存在的有益及有害微生物，了解如何避免或減少有害微生物對(duì)健康、生活和環(huán)境造成的影響，如何更好地利用有益微生物服務(wù)生活和生產(chǎn)。

本課程面向全校非生命科學(xué)專業(yè)學(xué)生，32學(xué)時(shí)，每學(xué)期開設(shè)2次，每次選課限額100人。從2017年開設(shè)至今，已有1 600名學(xué)生選修了這門課。這門課無論是教學(xué)內(nèi)容還是教學(xué)模式都深受學(xué)生喜歡。從選課狀況可知，每次選課通道開通后，“身邊的微生物”都被“秒搶”；從學(xué)生的反饋評(píng)價(jià)中，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚，在輕松活躍的課堂氛圍中了解了細(xì)菌、病毒和真菌等微生物的基本知識(shí)，對(duì)微生物有了科學(xué)的認(rèn)識(shí)，課程取得了良好的教學(xué)效果。經(jīng)過4年的教學(xué)實(shí)踐和探索，在高校面向非生命科學(xué)專業(yè)學(xué)生開設(shè)“身邊的微生物”通識(shí)選修課值得推廣。本文主要闡述“身邊的微生物”教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方式及教學(xué)效果。

1 教學(xué)內(nèi)容生活化

案例教學(xué)是理論和應(yīng)用相結(jié)合學(xué)科教學(xué)中非常有效的一種方法[4]。由于選課學(xué)生均為非生物專業(yè)學(xué)生，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，“身邊的微生物”教學(xué)內(nèi)容貼近日常生活，采用案例教學(xué)模式，選取和日常生活息息相關(guān)的微生物，包括醫(yī)學(xué)微生物、醫(yī)藥微生物、食品微生物、農(nóng)業(yè)微生物和環(huán)境微生物(圖1)。通過課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解身邊微生物的益和害，了解微生物在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

圖1 教學(xué)模式及教學(xué)內(nèi)容Figure 1 Teaching contents and teaching modes

在醫(yī)學(xué)微生物部分，重點(diǎn)介紹冠狀病毒，包括其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、傳染源、傳染方式、防范措施、檢測方法和疫苗研發(fā)進(jìn)展，并對(duì)學(xué)生關(guān)心的新冠病毒相關(guān)問題進(jìn)行課堂討論；醫(yī)學(xué)微生物部分還包括腸道共生微生物對(duì)人體的影響、醫(yī)學(xué)致病微生物的種類、引起的疾病和防范措施等。醫(yī)藥微生物從感染后抗生素使用講起，介紹日常用的各種抗生素類型、超級(jí)細(xì)菌的產(chǎn)生、濫用抗生素造成的危害和如何正確使用抗生素，以及胰島素和干擾素為例介紹基因工程技術(shù)在藥物領(lǐng)域中的成就和應(yīng)用。

食品微生物則聚焦日常接觸的發(fā)酵食品，如面包、酸奶、泡菜、酒、醬油等，包括這些食品制作中所涉及的微生物、對(duì)人類健康的影響、如何自己動(dòng)手制作酸奶、泡菜等常見食品，同時(shí)也包括使食品霉變的有害微生物，如黃曲霉及所產(chǎn)生的黃曲霉毒素等。其中在酸奶的介紹中，從為什么有些人喝牛奶會(huì)拉肚子，喝酸奶卻不拉肚子講起，介紹乳糖不耐受產(chǎn)生的原因，乳酸菌如何轉(zhuǎn)化乳糖，如何正確喝酸奶，如何自制酸奶。同時(shí)結(jié)合最新的國際前沿研究介紹酸奶的功效，以及酸奶和市面上其他乳飲料的異同。

農(nóng)業(yè)微生物涉及農(nóng)作物病害相關(guān)微生物如葡萄灰霉、柑橘潰瘍病等；家畜病原微生物，如近年來爆發(fā)的禽流感、豬瘟、口蹄疫等傳染性疫病，同時(shí)介紹化學(xué)農(nóng)藥的危害及微生物農(nóng)藥類型和優(yōu)缺點(diǎn)。

環(huán)境微生物包括造成水體污染的相關(guān)微生物，化學(xué)處理污水的優(yōu)缺點(diǎn)及其如何利用微生物處理污水和石油海域污染及微生物生產(chǎn)可降解塑料等案例。

2 教學(xué)模式多元化

多元化的教學(xué)模式更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,在教學(xué)效果中起著非常重要的作用[5]。針對(duì)學(xué)生缺乏生物學(xué)基礎(chǔ)，對(duì)微生物專業(yè)知識(shí)理解稍欠缺，因此，在教學(xué)模式上，除了傳統(tǒng)的課堂PPT講授外，還采用多種教學(xué)模式相結(jié)合的方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果(圖1)。(1)文字與圖片和視頻資料相結(jié)合，讓學(xué)生更直觀地了解看不見的微生物。教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)與生活相關(guān)的前沿性研究與應(yīng)用內(nèi)容非常感興趣。(2)設(shè)置課堂討論，讓同學(xué)們各抒己見[6]。由于學(xué)生專業(yè)背景不同，對(duì)問題理解的角度不同，學(xué)生可以根據(jù)自己的專業(yè)背景提出自己的看法。(3)采用翻轉(zhuǎn)課堂。翻轉(zhuǎn)課堂形式可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性[4]。課程的最后3個(gè)學(xué)時(shí)采用翻轉(zhuǎn)課堂。由于微生物在各個(gè)領(lǐng)域中都有應(yīng)用，學(xué)生可以根據(jù)自己的專業(yè)背景，選擇個(gè)人感興趣的微生物，查閱資料后，通過PPT在課堂展示，介紹這種微生物的特征、存在環(huán)境、應(yīng)用或危害以及如何防護(hù)等。(4)線上線下相結(jié)合模式。線上教學(xué)可以擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生課程參與度[7-8]。同時(shí)可以按照學(xué)生的基礎(chǔ)，推薦不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容，彌補(bǔ)線下教學(xué)均一化的不足，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)和發(fā)展[9]。通過建立課程QQ群，根據(jù)課上所介紹內(nèi)容，隨時(shí)在群里給學(xué)生提供課程相關(guān)視頻、資料和慕課信息等，學(xué)生可以在課下自主學(xué)習(xí)，并在群里向教師和助教提問，就相關(guān)話題展開討論。(5)課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生對(duì)微生物的直觀認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)是本課程中最受學(xué)生喜愛的教學(xué)環(huán)節(jié)。

生物是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的學(xué)科，因此，教學(xué)內(nèi)容和模式上應(yīng)從這兩個(gè)方面著手[10]。但通識(shí)課通常是人數(shù)較多的大班課，如何進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐是比較棘手的一個(gè)問題。在“身邊的微生物”課程中，為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深他們對(duì)微生物的認(rèn)識(shí)，滿足他們對(duì)微生物的好奇心，我們?cè)谡n程中設(shè)置了課外和課內(nèi)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。

課外實(shí)驗(yàn)是通過微生物培養(yǎng)檢測環(huán)境中微生物，設(shè)置于環(huán)境微生物教學(xué)內(nèi)容的第一次課。學(xué)生在課下檢測自己所關(guān)注的環(huán)境中微生物生長和組成情況，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。助教配制培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基，制備平板，備好滅菌的離心管，課堂上給每個(gè)學(xué)生提供培養(yǎng)微生物的平板和收集樣品的無菌離心管。任課教師對(duì)液體、固體和氣體環(huán)境中的微生物樣本如何取樣、如何進(jìn)行微生物接種和如何計(jì)算樣本中微生物含量進(jìn)行介紹。學(xué)生選擇自己所關(guān)注的環(huán)境樣本，如宿舍空氣、手表面、宿舍飲水機(jī)里的飲用水、洗臉毛巾、護(hù)膚品、手機(jī)表面、自來水、葉片和湖水等各種環(huán)境中的微生物情況。學(xué)生在課外時(shí)間自主完成實(shí)驗(yàn)，也可以在助教指導(dǎo)下到微生物實(shí)驗(yàn)室超凈工作臺(tái)進(jìn)行接種。接種后學(xué)生可隨時(shí)觀察平板上微生物的生長狀況和微生物組成。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，學(xué)生附上培養(yǎng)后的微生物平板，對(duì)微生物生長情況、菌落形態(tài)、微生物數(shù)量進(jìn)行描述或計(jì)算，并查閱資料分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)問題可在QQ群或電話咨詢助教或任課教師。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生普遍感慨，第一次看著微生物在平板上從無到有的生長，感覺很神奇，同時(shí)也通過親身體驗(yàn)，意識(shí)到“微生物無處不在”這句話的含義，對(duì)日常的個(gè)人衛(wèi)生、病毒防護(hù)和生活環(huán)境也更加關(guān)注。

課上實(shí)驗(yàn)為顯微觀察環(huán)境微生物，設(shè)置在5個(gè)主要教學(xué)內(nèi)容結(jié)束之后。為進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生對(duì)微生物在微觀上的認(rèn)識(shí)和理解，讓學(xué)生用顯微鏡直接觀察日常生活中的微生物。因選課人數(shù)較多，學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室難以同時(shí)容納100人，因此，我們將幾臺(tái)顯微鏡搬進(jìn)課堂，讓學(xué)生自制微生物樣本片，近距離觀察微觀下的微生物形態(tài)，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

3 考核貫穿整個(gè)教學(xué)過程

本課程采用多位一體綜合考核方式，考核內(nèi)容貫穿整個(gè)教學(xué)過程。考核包括6個(gè)方面：上課出勤率 (10%)，課堂實(shí)驗(yàn)報(bào)告(15%)，課外實(shí)驗(yàn)報(bào)告(15%)，課堂討論(10%)，課堂展示(10%)和課程論文(40%)。課程論文是由學(xué)生自行尋找感興趣的微生物，查閱文獻(xiàn)資料，以文字和圖片形式介紹該微生物的特征、危害及應(yīng)用案例。按照上述6項(xiàng)成績所占比例加權(quán)后計(jì)入總成績，對(duì)學(xué)生知識(shí)水平、動(dòng)手能力和素質(zhì)水平進(jìn)行全方位的綜合評(píng)價(jià)。

4 學(xué)生滿意的教學(xué)效果

“身邊的微生物”結(jié)合案例式教學(xué)，通過介紹生產(chǎn)生活中一些微生物相關(guān)案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過平板上微生物培養(yǎng)和顯微觀察微生物，讓學(xué)生在宏觀和微觀上接觸到微生物，加深對(duì)微生物的認(rèn)識(shí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。通識(shí)課選課學(xué)生專業(yè)背景不同，選課的出發(fā)點(diǎn)不同，為更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過問卷調(diào)查形式，對(duì)學(xué)生感興趣的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)查，在課堂上穿插進(jìn)行介紹。經(jīng)過4年的教學(xué)，我們對(duì)16次教學(xué)綜合評(píng)價(jià)進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)學(xué)生近400條具體評(píng)教意見或建議，按照涉及頻次比較高的主題詞進(jìn)行了歸納，具體見表1。

表1 學(xué)生評(píng)教結(jié)果Table 1 Teaching evaluation of students

在學(xué)生的評(píng)教意見中，很多學(xué)生評(píng)價(jià)“非常有意思的一門通識(shí)課”“學(xué)到了很多”“自己培養(yǎng)了微生物，看到了顯微鏡下的微生物”“已經(jīng)把課程推薦給了很多同學(xué)”“課程內(nèi)容吸引人”“課堂氣氛很活躍”“疫情期間父母和我一起上網(wǎng)課，和我一起參與課堂討論，很有意思”，也有同學(xué)建議“再多增加一下課外實(shí)驗(yàn)”。課后有機(jī)械、航空等學(xué)院的學(xué)生表示想到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行一些微生物實(shí)驗(yàn)，甚至想轉(zhuǎn)專業(yè)學(xué)習(xí)微生物?？吹綄W(xué)生在課程中學(xué)到了很多微生物知識(shí)，特別是疫情期間加深了對(duì)新冠病毒的了理解，作為任課教師由衷感到高興。

5 結(jié)束語

“身邊的微生物”通識(shí)課的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式可以為高校微生物相關(guān)及其他理論實(shí)踐相結(jié)合學(xué)科的通識(shí)課程提供一些借鑒。地球是一個(gè)大的生態(tài)圈，國內(nèi)外氣候和環(huán)境的變化導(dǎo)致新的微生物問題層出不窮。今后,“身邊的微生物”授課內(nèi)容也將結(jié)合新出現(xiàn)的一些微生物相關(guān)問題，及時(shí)向?qū)W生介紹和溝通，讓學(xué)生正確理解微生物現(xiàn)象，用科學(xué)知識(shí)解釋微生物學(xué)事件，處理微生物學(xué)問題。