草地微生物學(xué)教學(xué)改革思考和實踐
——以甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)為例

張振粉，姚 博，陳秀蓉，師尚禮

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

草地作為我國最大的綠色生態(tài)系統(tǒng)之一，是陸地表面安全的綠色屏障[1]。關(guān)于其研究多集中在宏觀的植物和動物層面，但隨著國家統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理，建立祁連山、三江源國家公園等發(fā)展契機和草地研究的深入，現(xiàn)對草地生態(tài)系統(tǒng)的微觀層面—草地微生物也逐漸認(rèn)識起來[2]。為了推動草地微生物學(xué)方面的研究，蘭州大學(xué)于2019年2月成立了中國第一個草地微生物研究中心，也是最早開設(shè)草地微生物學(xué)課程的高校之一，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院也是最早開設(shè)該課程的高校之一。

隨著學(xué)科發(fā)展及教學(xué)內(nèi)容改革的需要，其他高等院校的草業(yè)學(xué)院也陸續(xù)開設(shè)了此課程。然而，草地微生物學(xué)尚屬于一門“年輕”的學(xué)科，課題體系還不是十分成熟，課程教學(xué)內(nèi)容也需優(yōu)化。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院開設(shè)的草地微生物學(xué)課程為專業(yè)選修課，是針對甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)本科專業(yè)，理論學(xué)時為22學(xué)時，實驗學(xué)時為10學(xué)時，授課時間是第3學(xué)期，選用高等教育出版社的《微生物學(xué)》（鄧子新、陳峰主編）作為參考教材。其中，分子生物學(xué)、遺傳學(xué)和生物化學(xué)開設(shè)在草地微生物學(xué)課程之前，作為本門課程的基礎(chǔ)，另外牧草病理學(xué)是作為本門課程的延伸與補充。該課程的核心是啟蒙學(xué)生對草地微生物學(xué)及相關(guān)科學(xué)研究的興趣，全面認(rèn)識我國草原特色微生物資源及其在草地生態(tài)中的功能，掌握草地資源微生物研究及開發(fā)的一般方法和流程，并將它應(yīng)用于保護草地微生物資源及近自然恢復(fù)草原生態(tài)等相關(guān)領(lǐng)域?，F(xiàn)以“甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)”教學(xué)為例，根據(jù)該課程的任務(wù)和特點，進行了本課程教學(xué)的一系列改革和探索，為全面提高教學(xué)質(zhì)量，以及為培養(yǎng)“有扎實專業(yè)基礎(chǔ)、有深厚學(xué)科情懷、有實踐能力和創(chuàng)新精神”的草業(yè)人才開辟新的教學(xué)模式和實踐途徑。

1 教學(xué)內(nèi)容改革

1.1 精選教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容是課程的靈魂，它體現(xiàn)的是該課程的思想精髓，是課程教學(xué)的核心。教師在全面吃透教學(xué)內(nèi)容的同時，追蹤該學(xué)科最新研究前沿，時刻補充教學(xué)內(nèi)容，在學(xué)生的培養(yǎng)上才能堅持正確的知識和技能傳授、專業(yè)的思想和觀點灌輸、良好的習(xí)慣和行為培養(yǎng)[3]。在教學(xué)改革過程中，教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)具體表現(xiàn)為在教學(xué)過程中與師生互動、為服務(wù)教學(xué)目標(biāo)而生成的材料和信息；其中教材作為課程內(nèi)容最重要的載體，是教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)材料，它的選擇對教學(xué)效果有重要影響[4]。在草地微生物學(xué)領(lǐng)域，目前并沒有國家統(tǒng)編教材，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)專業(yè)選用的參考教材是高等教育出版社的《微生物學(xué)》(第2版)，該書把握了微生物學(xué)近幾十年來迅猛發(fā)展的脈絡(luò)，以基礎(chǔ)微生物學(xué)為引線，密切關(guān)注現(xiàn)代微生物學(xué)和微生物生物技術(shù)向各個微生物領(lǐng)域如微生物生理學(xué)、微生物生態(tài)學(xué)（草地微生物、土壤微生物和植物微生物學(xué)等）和微生物演化的滲透，力求把握現(xiàn)代微生物學(xué)發(fā)展的主流，反映最新的學(xué)科進展[5]。對于草地微生物學(xué)這一學(xué)科，不僅涵蓋了微生物學(xué)的內(nèi)容，而且側(cè)重于草地微生物的資源開發(fā)和在草地生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用，并且更傾向于微生物在草地上的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。所以，在教學(xué)內(nèi)容上，以微生物學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，圍繞草地微生物教學(xué)內(nèi)容展開，如表1所示。注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)及理論聯(lián)系草地微生物資源的研究和應(yīng)用，圖1體現(xiàn)了草地微生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時的分配情況。在草地微生物學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)過程中，也會及時吸納微生物研究中最新成果，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和討論當(dāng)前微生物學(xué)研究中存在的問題和發(fā)展方向，配合“模塊化”教學(xué)、創(chuàng)新教學(xué)方法以及考核方式多元化等一系列改革措施，使學(xué)生具備微生物學(xué)以及微生物生態(tài)學(xué)的思維，學(xué)會從微生物的角度去分析草業(yè)科學(xué)生產(chǎn)及研究中的現(xiàn)象與問題。教學(xué)實踐證明，精選的“草地微生物學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容不僅增強了課程內(nèi)容的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、適用性、啟發(fā)性和新穎性，而且顯著提高了課堂教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)了個性化的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

表1 教學(xué)內(nèi)容

圖1 草地微生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配

1.2 豐富教學(xué)內(nèi)容

盡管“草地微生物學(xué)”最直接參考的教材目前還沒有，但是關(guān)于微生物學(xué)的參考資料品類眾多，如《微生物學(xué)》（陳雯莉，農(nóng)業(yè)出版社，2019年）、《微生物學(xué)》第二版（沈萍，高等教育出版社，2006年）、《微生物學(xué)》第二版（諸葛健，科學(xué)出版社，2020年）、《農(nóng)業(yè)微生物實驗技術(shù)》（張玉苗，化學(xué)工業(yè)出版社，2019年）和《農(nóng)業(yè)微生物學(xué)及實驗教程概述》（袁紅莉、王賀祥，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社出版，2009年）等書目，這些都可以作為輔助教學(xué)參考書。其次，為了落實核心素養(yǎng)目標(biāo)，教師也需要正視微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立與發(fā)展問題，微生物學(xué)發(fā)展過程中的重要事件如表2所示，以此更好的了解微生物學(xué)學(xué)科的歷史沿革及其發(fā)展方向。

表2 微生物學(xué)發(fā)展過程中的重要事件

搜集前沿素材，更新教學(xué)內(nèi)容。通過學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)庫等在《微生物學(xué)雜志》《微生物學(xué)報》《微生物學(xué)通報》《草 業(yè) 學(xué) 報》《Science》《Nature》《Plant Cell》《Molecular Plant-Microbe Interactions》《Molecular Plant Pathology》和《Molecular Microbiology》等一些國內(nèi)國際知名期刊和微信公眾號如Ad植物微生物、植物微生物組、生物信息學(xué)習(xí)和草堂心語等搜集有關(guān)草地微生物學(xué)最新研究成果和突破性進展，教學(xué)過程中采用這些成果進行課堂分享。除此之外，通過班級微信群或QQ群，將最新報道的草業(yè)科學(xué)學(xué)科的最新動態(tài)、舉辦的學(xué)術(shù)會議及草地微生物學(xué)的研究成果及時推送，不僅可以讓學(xué)生了解草業(yè)科學(xué)學(xué)科發(fā)展，樹立學(xué)科自信，而且可以了解草地微生物學(xué)研究的發(fā)展動態(tài)，對所學(xué)知識進一步拓展，鞏固和提高學(xué)習(xí)效果。

1.3 課堂筆記提交

草地微生物學(xué)內(nèi)容多、涉列范圍廣和邏輯性強，且沒有最直接的參考書目，所以課堂筆記是一種可以選擇的良好的學(xué)習(xí)方法，既能增強學(xué)生對新知識的收集、記錄及加工過程，又可以提高學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的轉(zhuǎn)化效率。第一章至第九章課堂筆記提交率均在85%以上，第三章至第五章課堂筆記提交率達90%以上；第九章85-100分得分率最高，為50%；第一章85-100分得分率最低，為30%，如圖2所示。以第五章為例，學(xué)生課堂筆記提交率為93%，通過線上評閱70-85分?jǐn)?shù)段占比54%，85-100分?jǐn)?shù)段占比42%，并選出優(yōu)秀作品達20%。說明課堂筆記提交情況良好，課堂筆記質(zhì)量較高，學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真。

圖2 草地微生物學(xué)課堂筆記提交情況

2 實驗教學(xué)改革

2.1 精選技能性和驗證性的實驗內(nèi)容

精選技能性和驗證性的實驗，調(diào)整重復(fù)的實驗內(nèi)容以便適于學(xué)科設(shè)置的需要。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)學(xué)科，草地微生物學(xué)課程的實驗教學(xué)學(xué)時約占總學(xué)時的1/3，包括技能性實驗和驗證性實驗。其中，技能性實驗主要涉及微生物染色及顯微觀察、微生物接種及培養(yǎng)和草地資源微生物的分離，驗證性實驗包括草地土壤三大微生物計數(shù)，通過整合有交叉重合的實驗內(nèi)容，讓學(xué)生在非常有限的學(xué)時內(nèi)掌握微生物學(xué)的一般操作技能，學(xué)會草地資源微生物開發(fā)的一般技能，掌握草地微生物生態(tài)研究和調(diào)控的方法。

2.2 推行多樣式的實驗教學(xué)模式

第一，推行開放式的實驗室制度。摒棄老師講解實驗步驟和單獨演示講解的方式，鼓勵學(xué)生進實驗室自主進行基本實驗技術(shù)操作訓(xùn)練，增強學(xué)生的實驗操作能力和理論知識向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化的能力，也能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和探究能力[6]。第二，實施“翻轉(zhuǎn)課堂”的實驗教學(xué)模式?！胺D(zhuǎn)課堂”是近年來廣泛應(yīng)用于各學(xué)科教學(xué)中的一種新型教學(xué)理念，該理念由教育學(xué)家薩爾曼汗提出，其有利于推動學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)和提高獨立思考的能力，也可以使學(xué)生和老師之間獲得更多的交流時間[7]。在翻轉(zhuǎn)課堂中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的相關(guān)情況將學(xué)生分組，以便學(xué)生能夠獨立完成實驗并展示實驗結(jié)果。在實驗過程中，教師應(yīng)給予他們合理的評價，并指出他們在實驗過程中的錯誤。另外，老師也應(yīng)該主動發(fā)現(xiàn)和挖掘一部分對微生物感興趣的學(xué)生來并引入自己的課題組來培養(yǎng)他們。第三，設(shè)置開放式的實驗項目。實行本科生導(dǎo)師制，允許對微生物學(xué)感興趣的學(xué)生參與大學(xué)生科研訓(xùn)練項目（SRTP）和導(dǎo)師科研項目，讓學(xué)生在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成文獻查閱、方案設(shè)計和論文撰寫等工作，提升實踐教學(xué)水平。通過這些方式，可以有效推動草原微生物學(xué)實驗課程教學(xué)模式改革創(chuàng)新，從而有效提高實驗課程教學(xué)效果，滿足培養(yǎng)創(chuàng)新人才的要求。

3 教學(xué)方法改革

3.1 應(yīng)用現(xiàn)代教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量

草地微生物學(xué)是一門基礎(chǔ)性和抽象性很強的學(xué)科，課程信息量大，內(nèi)容基本上是微觀層面。傳統(tǒng)的教學(xué)模式無法為學(xué)生呈現(xiàn)如此大量的課程內(nèi)容，也容易導(dǎo)致學(xué)生在課程懈怠，降低學(xué)習(xí)興趣，影響教學(xué)效果。為了提高教學(xué)效果，應(yīng)注重任課教師的專業(yè)技能和教學(xué)方法培訓(xùn)，使教師緊跟當(dāng)前學(xué)習(xí)方式的變化，強化“紙質(zhì)教材+數(shù)字課程”線上線下教學(xué)相結(jié)合的形式。在教學(xué)過程中，教師以計算機等智能電子設(shè)備為工具，通過多媒體、教學(xué)錄像和網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)資源等多種現(xiàn)代化教學(xué)手段，既可以注重知識的提煉和更新，還能提供更加美觀的人機交互界面，向?qū)W生提供并呈現(xiàn)豐富多彩的教學(xué)信息，使那些抽象的、肉眼下難以觀察到的微生物直觀而形象地展示出來。同時，也可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和注意力，拓展學(xué)生科技視野和技術(shù)應(yīng)用能力，以達到提高教學(xué)質(zhì)量的目的[8]。而學(xué)生可以將教材或者在線課程如慕課（https://www.icourse163.org/）和嗶哩嗶哩（https://www.bilibili.com/）等網(wǎng)站作為學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后知識鞏固和復(fù)習(xí)的重要工具。

3.2 應(yīng)用多元化教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

“疑是思之始，學(xué)之端”。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，學(xué)生主要通過聽與記被動地接受知識，而在新型教育模式中，教師可以通過問題式教學(xué)法與探討式教學(xué)法，誘導(dǎo)學(xué)生從不同的方面去思考，尋求多種解決問題的思路和方法。該模式下的教育方式不僅能夠調(diào)動學(xué)生的主觀能動性、提高學(xué)生思維的廣闊性、靈活性和創(chuàng)造性，還能有效培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力[9]。同時，利用信息化平臺，采用線上線下相結(jié)合的方式將教學(xué)重點、難點以及精心設(shè)計的問題和討論貫穿于教學(xué)過程中順應(yīng)了新課改的要求[10]。除此之外課后教師要經(jīng)常反思教程和更新知識庫；而學(xué)生可以通過微生物學(xué)等相關(guān)公眾號補充課外知識，擴展知識面，其間若有問題，可以通過班級微信群或者QQ群與老師互動答疑，具體教學(xué)方法見下圖3。例如“草地病毒”這一章節(jié)，教師可以用當(dāng)前新冠病毒的常識類問題引出“病毒”這一主體，而后允許學(xué)生討論新冠病毒如何變異、傳染途徑及其對人類社會造成的影響，老師總結(jié)后結(jié)合草地病毒的知識體系進入主題，讓學(xué)生在常識回顧與求知欲的雙重驅(qū)動下主動探索知識，從而激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣和提高其自主學(xué)習(xí)能力和對知識的應(yīng)用能力，培養(yǎng)出掌握專業(yè)理論和實踐操作技能、綜合素質(zhì)高、能力強的復(fù)合型人才[11]。

圖3 教學(xué)過程整體設(shè)計圖

4 結(jié)束語

草地微生物學(xué)課程教學(xué)核心是普及草業(yè)科學(xué)專業(yè)本科生認(rèn)識我國草原特色微生物資源及其在草地生態(tài)中的功能，掌握草地資源微生物研究及開發(fā)的一般方法和流程，并將它應(yīng)用于保護草地微生物資源及近自然恢復(fù)草原生態(tài)等相關(guān)領(lǐng)域。本文針對甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草地微生物學(xué)課程的改革實踐探索旨在提升教學(xué)效果和穩(wěn)固學(xué)生掌握該課程知識的基礎(chǔ)，為甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)持續(xù)推進該課程知識體系建設(shè)奠定理論和實踐基礎(chǔ)。