生物類專業(yè)課程微生物學(xué)的教學(xué)改革與實(shí)踐

劉琴

（塔里木大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆阿拉爾 843300）

生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)是21世紀(jì)新興產(chǎn)業(yè)，微生物學(xué)是生物技術(shù)專業(yè)的核心課程，涉及到農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、能源等各個(gè)領(lǐng)域，其獨(dú)有的理論知識(shí)與試驗(yàn)方法已與生物化學(xué)、分子生物學(xué)、動(dòng)物生理學(xué)、植物生理學(xué)和植物病理學(xué)等學(xué)科相互滲透[1]。塔里木大學(xué)生物技術(shù)專業(yè)的生源有50% 來自內(nèi)地，50%來自新疆，二本招生，畢業(yè)生30%讀研深造，其余學(xué)生的60%留在新疆就業(yè)。希望通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能掌握微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)、代謝、遺傳、生態(tài)及應(yīng)用的基本理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)，提高專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)水平和觀察、實(shí)踐能力。該課程要求學(xué)生理解微生物學(xué)的基本知識(shí)和基本理論，掌握微生物的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)和前沿研究技術(shù)，熟悉微生物應(yīng)用的生產(chǎn)過程和重要技術(shù)，為學(xué)習(xí)其它學(xué)科和從事科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。

塔里木大學(xué)“微生物學(xué)”2006年成為兵團(tuán)精品課程；2007年成為自治區(qū)精品課程；2008年微生物學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)獲得自治區(qū)教學(xué)團(tuán)隊(duì)稱號(hào)。團(tuán)隊(duì)成員長(zhǎng)久以來一直致力于微生物學(xué)的教學(xué)改革，力求在繁雜的學(xué)習(xí)進(jìn)程中，開辟出一條特有的微生物教學(xué)思路。同時(shí)為了適應(yīng)社會(huì)的需求，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)與動(dòng)手能力，我們對(duì)微生物學(xué)課程內(nèi)容、教學(xué)方法和手段及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等進(jìn)行了探索。

一、微生物課程教學(xué)中面臨的主要問題

（一）課程思政內(nèi)容與教學(xué)相脫節(jié)

習(xí)近平總書記明確提出要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治貫穿到整個(gè)教學(xué)過程中，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人、努力開創(chuàng)我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[2]。

眾所周知，利用微生物技術(shù)“既能開啟天堂之門，也能打造地獄之路”，特別是合成生物學(xué)的興起，把微生物學(xué)領(lǐng)域帶入了一個(gè)新高地。因此，在微生物學(xué)課程中開展課程思政教學(xué)，可以發(fā)揮單純思政類課程所不能替代的育人作用，使微生物學(xué)可以成為思政課程的完美載體。

（二）教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)學(xué)時(shí)矛盾凸顯

教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)體系的構(gòu)建是課程建設(shè)的核心，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中發(fā)揮著重要作用[3]。絕大多數(shù)的微生物學(xué)相關(guān)教材中都涵蓋著微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)（原核、真核、病毒）、微生物的營(yíng)養(yǎng)、代謝、生長(zhǎng)及其控制、遺傳變異、生態(tài)環(huán)境等超過10個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，將微生物從微觀到宏觀，從個(gè)體到群體，從生態(tài)到應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的講解，這就使得微生物學(xué)的教學(xué)學(xué)時(shí)的壓縮與龐大的教學(xué)內(nèi)容體系之間的矛盾日益凸顯。微生物學(xué)具有知識(shí)點(diǎn)多而散、需要大量記憶、描述多、推理少等特點(diǎn)，再加上課上單一的教學(xué)模式，讓大多數(shù)學(xué)生停留在考前奮斗一周、考后一點(diǎn)不留的狀態(tài)。

（三）現(xiàn)有的教學(xué)模式與學(xué)生的個(gè)性化需求脫節(jié)

微生物學(xué)課程中過多的理論知識(shí)，使其在現(xiàn)有的教學(xué)模式下只能機(jī)械式的死記硬背，導(dǎo)致學(xué)生個(gè)性化需求被忽略，無法帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也不利于因材施教的宗旨。我們應(yīng)通過構(gòu)建多元化教學(xué)模式，推進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與思維創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)的能力[4]。

（四）理論與實(shí)驗(yàn)脫節(jié)、實(shí)驗(yàn)課程缺乏系統(tǒng)性

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)是用來加深學(xué)生對(duì)理論課程的印象，起到鞏固理論知識(shí)的作用。加深實(shí)驗(yàn)課與理論課之間的聯(lián)系，可以完美規(guī)避死記硬背的學(xué)習(xí)模式，還可以提升學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)踐過程中遇到的問題。但實(shí)際的操作過程中，往往出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與理論脫節(jié)的現(xiàn)象，且實(shí)驗(yàn)本身之間缺乏系統(tǒng)性。這讓學(xué)生接收到片段化的信息，讓其無法貫穿始終。

（五）考核方式與評(píng)價(jià)體系單一

按照我校長(zhǎng)久以來的微生物學(xué)課程成績(jī)?cè)u(píng)估模式，其中70%的成績(jī)來源于期末閉卷考試，另外30%為平時(shí)成績(jī)（包括簽到、作業(yè)、小測(cè)試、實(shí)驗(yàn)報(bào)告）。這種單一的評(píng)估方式無法完整掌握學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況。例如期末考試，他們可以通過一周的死記硬背，仍能夠取得良好的成績(jī)。因此，這種側(cè)重于理論考試的教學(xué)模式，忽略了學(xué)生利用理論解決實(shí)際問題的能力。

二、微生物學(xué)課程教學(xué)的探索

（一）在課程思政方面的改革與探索

微生物學(xué)是生物化學(xué)、分子生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)類專業(yè)課的基礎(chǔ)，涉及專業(yè)有生物制藥、生物技術(shù)、應(yīng)用生物科學(xué)、化學(xué)工程與工業(yè)生物工程。微生物學(xué)與生產(chǎn)生活關(guān)系極為密切、社會(huì)熱點(diǎn)多，生物學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的過程體現(xiàn)出了極為豐富的科學(xué)精神和人文精神。利用微生物技術(shù)“既能開啟天堂之門，也能打造地獄之路”。因此，在微生物學(xué)課程中開展課程思政教學(xué)，可以發(fā)揮單純思政類課程所不能替代的育人作用，使微生物學(xué)可以成為思政課程的完美載體。

結(jié)合微生物學(xué)一流課程建設(shè)中的重要內(nèi)容，即開展課程思政，對(duì)思政教育如何融入課堂教育中進(jìn)行改革探索，以期更好地實(shí)現(xiàn)“三全育人”，在學(xué)生成長(zhǎng)過程中奠定專業(yè)知識(shí)的同時(shí)也能堅(jiān)定理想信念，培育正確的“三觀”，為“穩(wěn)疆興疆、富民固邊”再立新功。

例如，在微生物學(xué)的緒論中以生物安全為題，我們可先了解學(xué)生對(duì)微生物與人類關(guān)系的認(rèn)知程度，對(duì)學(xué)生的態(tài)度、擔(dān)憂、提出的問題進(jìn)行分類，再從近些年國(guó)內(nèi)外“生物安全”入手，介紹微生物在各行業(yè)的用途與未來微生物發(fā)展的趨勢(shì)。以此激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的崇敬和興趣，讓學(xué)生了解科學(xué)發(fā)展過程中思路提出、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、試驗(yàn)記錄、數(shù)據(jù)分析及總結(jié)的重要性，從而培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和科研興趣。

（二）在教學(xué)內(nèi)容方面的改革與創(chuàng)新

教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)體系的構(gòu)建是課程建設(shè)的核心，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面發(fā)揮著重要作用。

在微生物學(xué)課程講授過程中，教師要以科研促教學(xué)，讓科研成果進(jìn)課堂，基于課程組老師近年來在科學(xué)研究中取得的成果，以專題形式給學(xué)生講授，學(xué)生撰寫相應(yīng)的心得體會(huì)。教師還可以從課程或?qū)W科相關(guān)的名人趣事入手，以實(shí)例為切入點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，給學(xué)生自學(xué)的時(shí)間、給學(xué)生獨(dú)立思考的空間、給學(xué)生自由質(zhì)疑的時(shí)間與空間，讓學(xué)生在課堂上抬起頭、動(dòng)起腦、動(dòng)起嘴，讓學(xué)生在本門課程的學(xué)習(xí)中有成就感、有獲得感和求知欲。

同時(shí)，教師還可以改革實(shí)驗(yàn)課程，創(chuàng)立驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)+綜合性實(shí)驗(yàn)+自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，讓學(xué)生學(xué)習(xí)本課程后能自主設(shè)計(jì)和開展實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)體系實(shí)現(xiàn)綜合化，使得開展的前后實(shí)驗(yàn)具有邏輯連續(xù)性，還與所學(xué)的理論知識(shí)有較大的關(guān)聯(lián)性。

（三）在教學(xué)方法方面的改革與探索

近年來，在微生物的教學(xué)應(yīng)用過程中，多媒體的使用使微生物學(xué)的教學(xué)質(zhì)量得到了明顯提高。教師通過使用多媒體，可以將微生物肉眼不可見的形態(tài)，生動(dòng)象征地展現(xiàn)在學(xué)生面前，讓他們更加直觀地看到并了解和熟悉這些微小生物。

培養(yǎng)學(xué)生從大局觀入手，教師可結(jié)合線上線下混合式教學(xué)方法，按照從宏觀到微觀再到宏觀的方式授課，運(yùn)用直觀教學(xué)、研究式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、創(chuàng)新教學(xué)等方式相結(jié)合的復(fù)合教學(xué)方式。

教學(xué)方法上不局限于單一的應(yīng)用和改革，而是多種教學(xué)法綜合應(yīng)用，教師可依據(jù)不同的教學(xué)章節(jié)和內(nèi)容采用不同的教學(xué)法，以期獲得良好的教學(xué)效果。對(duì)于理論課，多媒體課件一方面豐富了教學(xué)內(nèi)容，引入了學(xué)科前沿知識(shí)和課程組老師的科研成果，另一方面增添了較多動(dòng)畫，使授課更加生動(dòng)、有趣。實(shí)驗(yàn)課一改黑板直接板書的授課方式，教師采用多媒體課件授課，通過多媒體展示和教師演示引導(dǎo)相結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的理解，提高學(xué)生實(shí)踐操作的正確率。

大學(xué)課堂是培養(yǎng)學(xué)生自主性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性的重要陣地。因此，教師應(yīng)注意發(fā)揮學(xué)生的主體作用，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)參與到教學(xué)過程，讓學(xué)生查閱并講述與課程或?qū)W科相關(guān)的名人趣事，讓學(xué)生提問、復(fù)習(xí)上節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)。教師應(yīng)多采用探究式、辯論式的教學(xué)方法，讓學(xué)生主體能夠參與到教學(xué)過程中。

在實(shí)驗(yàn)課中，教師也應(yīng)該積極引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中[5]。例如，讓學(xué)生先根據(jù)自己感興趣的微生物類群，去查閱文獻(xiàn)尋找這些微生物的分離培養(yǎng)基是什么？將分離出來后的微生物用顯微鏡觀察其菌體形態(tài)，通過革蘭氏染色鑒定自己分離出來的微生物是屬于G+還是G-，再讓他們用不同的方法去鑒定這些微生物是否具有運(yùn)動(dòng)性，如果想要后續(xù)繼續(xù)開展實(shí)驗(yàn)，該如何對(duì)這些菌株進(jìn)行保存等一系列連貫性的實(shí)驗(yàn)（如圖1所示）。

圖1 微生物分離鑒定的步驟

微生物學(xué)課程內(nèi)容豐富，涉及面廣，基礎(chǔ)理論性和實(shí)踐性要求都很高。教師可以通過大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、學(xué)生參與老師課題、畢業(yè)論文、參觀實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)等方式，讓學(xué)生了解本課程相關(guān)的企事業(yè)單位在生產(chǎn)中存在的問題，再根據(jù)自己所學(xué)、查閱文獻(xiàn)提出相應(yīng)的解決方案。以此建立學(xué)生的專業(yè)自信、學(xué)術(shù)自信。

（四）考核方式改革

在高效教育中，考核方式起到了十分重要的作用。對(duì)學(xué)生展開全面、客觀的評(píng)價(jià)是現(xiàn)在教育評(píng)價(jià)與單一的傳統(tǒng)教育評(píng)價(jià)方式存在的不同。一種科學(xué)的評(píng)價(jià)方式能夠很好地激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

學(xué)?？梢圆捎锰岣邔W(xué)生平時(shí)成績(jī)和實(shí)踐成績(jī)，降低閉卷考試在課程考核中的占比，加大學(xué)生表述、作業(yè)質(zhì)量等方面的比例，還可以加入翻轉(zhuǎn)課堂、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作等環(huán)節(jié)，來豐富考核體系[6]。這樣能使學(xué)生的學(xué)習(xí)不再停留在考前奮斗一周、考后一點(diǎn)不留的狀態(tài)，而是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期記憶，使該門課程所涉及的知識(shí)、操作技能成為其未來實(shí)現(xiàn)自我的知識(shí)儲(chǔ)備。

（五）教學(xué)評(píng)價(jià)體系完善

除學(xué)校教務(wù)處的評(píng)教外，我們還可根據(jù)本課程性質(zhì)，設(shè)計(jì)合理的在線評(píng)價(jià)體系，結(jié)合課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)章節(jié)評(píng)價(jià)；通過實(shí)地走訪等方式，了解學(xué)生在繼續(xù)深造和工作中對(duì)本課程的應(yīng)用、存在的問題及建議，及時(shí)微調(diào)課程大綱，完善課程設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研一體化的教育體系。

三、教改成效

通過對(duì)本校2021年和2022年上微生物學(xué)課程的生物技術(shù)及應(yīng)用生物科學(xué)的4個(gè)班學(xué)生進(jìn)行分析和觀察發(fā)現(xiàn)。通過改革后，學(xué)生們?cè)谡n堂上的活躍程度有所提高，特別是當(dāng)講解到近期發(fā)生的微生物與生活密切相關(guān)的事宜時(shí)，能夠引起學(xué)生的共鳴，還能引導(dǎo)他們展開深入的討論；翻轉(zhuǎn)課堂讓學(xué)生從被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，通過不同的授課形式展現(xiàn)出他們感興趣的內(nèi)容；在實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)到最后的實(shí)施，讓他們真正學(xué)會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際。隨著學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的提高，其學(xué)習(xí)效率也達(dá)到了事半功倍的效果。通過近兩年的教學(xué)考核可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生不及格人數(shù)明顯減少，幾乎接近于零。

通過微生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)，加大了學(xué)生對(duì)微生物的研究興趣，很多學(xué)生課后主動(dòng)聯(lián)系老師，主動(dòng)提出提前進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科研訓(xùn)練。本團(tuán)隊(duì)老師所帶的隊(duì)伍有5個(gè)獲得了塔里木大學(xué)校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目；其中一個(gè)團(tuán)隊(duì)還在省級(jí)挑戰(zhàn)杯中榮獲三等獎(jiǎng)；近30名學(xué)生參與了院里組織的培養(yǎng)皿設(shè)計(jì)大賽；5名以微生物為研究對(duì)象的學(xué)生的畢業(yè)課題獲得院級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)論文。

這不僅讓微生物學(xué)知識(shí)得到了很好的應(yīng)用，還有助于提高學(xué)生的自信心，對(duì)其未來的考研之路鋪下了很好的基石，也為其就業(yè)打下了結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。