新農科背景下微生物學課程教學改革實踐

邢佳佳 黃程鵬 秦華

摘要 微生物學課程是農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的重要必修課之一，該課程旨在讓學生掌握微生物及其在農業(yè)環(huán)境中的角色與特性，并掌握相關的無菌培養(yǎng)、篩菌等專業(yè)技能。為了滿足對農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，本文從教學內容更新、教學方法改進以及實驗教學優(yōu)化等方面，對微生物學課程進行教學改革與實踐。實踐結果表明，微生物學的課程教學改革將理論教學與實驗教學有機結合，提升了學生對理論知識的實踐應用能力，激發(fā)了學生的主觀能動性，有效提升了課程的教學質量。

關鍵詞 微生物學；農學實驗教學；農業(yè)資源與環(huán)境

中圖分類號 S-0；G642.0? ?文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2024）08-0124-04

Teaching reform and practice of Microbiology course under the background of

new agricultural science

XING Jiajia? ? HUANG Chengpeng? ? QIN Hua

（Zhejiang A&F University， Hangzhou 311300， China）

Abstract Microbiology is an important compulsory course for agricultural resources and environment majors， This course aims to erable students to master the microorganisms and their roles and characteristics in the agricultural environment， as well as the skills such as aseptic cultivation and screening. In order to meet the requirements of personnel training majoring in agricultural resources and environment， carried out teaching reform and practiced on the Microbiology course from the aspects of updating teaching content， improved teaching methods， and optimized experimental teaching. The results indicated that the reform of microbiology curriculum teaching combined theoretical teaching with experimental teaching， enhanced students practical application ability of theoretical knowledge， stimulated their subjective initiative， and effectively improved the teaching quality of the course.

Keywords Microbiology; agricultural experimental teaching; agricultural resources and environment

微生物學是生命科學的基礎課程之一，該課程介紹了微生物基因、個體、種群以及生態(tài)系統(tǒng)之間的區(qū)別與聯系，從微觀和宏觀的角度闡釋了微生物學的本質與特征。微生物學是高等院校農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的一門基礎課程，理論知識和實驗知識系統(tǒng)性和實踐性較強，知識點繁多，技能較為多樣化，以理論教學為主的教學體系難以增強學生的主觀能動性，不利于激發(fā)學生對微生物學課程的學習熱情。同時，微生物學相關實驗課程需要專業(yè)的實驗室裝備以及專業(yè)訓練，其實驗技術和方法是現代生命科學相關專業(yè)的基礎[1]。目前，相關微生物學研究集中在食品、醫(yī)藥、環(huán)境以及農業(yè)生產等領域，開設該課程可提高涉農專業(yè)學生對微生物在自然界的分布、種群關系以及微生物在環(huán)境中的功能與應用等知識的理解與掌握程度。

為提高課堂教學質量，部分院校對該課程的教學方式進行改革探索。例如，采用翻轉課堂模式、基于問題學習的教學方式等，使學生由被動接受成為課堂主動參與者。也有研究者提出微生物學教學走進農場、野外尋找土壤微生物等實踐教學方式，以增進學生對自然界中微生物的了解等[2]。本文從教學內容更新、實驗課程優(yōu)化等方面對微生物學課程進行改革與實踐，采用理論課堂結合實驗教學的方式，使學生學習理論知識的同時，掌握相關的無菌培養(yǎng)、篩菌等實驗技能，為微生物學課程教學質量的提高提供參考。

1 教學改革方案設計

1.1 更新教學內容

教材對學生在學習專業(yè)知識過程中的預習、復習及作業(yè)訓練起著直接的引導作用，選取合適的教材有助于提高學生知識的積累程度以及教學質量[3]。根據近年來出版的微生物學教材內容的特點，并結合學生的專業(yè)實際水平與基礎[4]，本課程選擇王家玲編著的《環(huán)境微生物學》（第2版）和李阜棣等編著的《微生物學》（第6版）作為主要教材，同時選取Willey等編著的Prescotts Microbiology（第10版）作為參考輔助教材以及相關教學資源，以更加貼合高等院校環(huán)境科學、農業(yè)生產等專業(yè)的方向規(guī)劃[5]。以上教學資源理論知識全面、講解詳細，將農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)相關的微生物學知識進行了有機糅合，提高了專業(yè)知識教育的前沿性，在部分高等院校使用。此外，組織多所院校相關專業(yè)的資深教師，共同編著《土壤微生物學》，將農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)知識與微生物學知識相結合，羅列重難點知識，并附上大量實際案例，以幫助農業(yè)資源與環(huán)境科學專業(yè)學生更好地理解和掌握與本專業(yè)密切相關的微生物學知識。

在教學內容方面，微生物學課程教學設置32個理論課程學時，16個實驗課程學時，結合農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)基礎及前沿發(fā)展現狀等對相關理論課內容進行篩選。部分高校的學生在學習微生物學課程之前，已基本理解并掌握了微生物學相關的部分基礎名詞與內容，如基因、個體、種群和生態(tài)系統(tǒng)等。因此，在教學過程中，可適當減少對基礎知識點的介紹，突出與專業(yè)實際應用相關的知識，如土壤微生物與土壤肥力、土壤功能與作物生長之間的相關關系等，使學生對本專業(yè)的發(fā)展現狀及前沿動態(tài)有更為深刻的了解，如講授土壤微生物抵抗土傳病害、保護農田生態(tài)系統(tǒng)的重要功能等實際應用知識。土壤微生物與植物生產的關系密切，因此，本課程將課本內容與實時研究進展與科研最新成果結合對相關知識點進行拓展（表1），并設置定時討論環(huán)節(jié)，以增加學生對微生物學知識實用性的了解，并激發(fā)其對農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)發(fā)展前景及職業(yè)規(guī)劃的興趣與熱情。

1.2 改進教學方法

微生物體積微小，無法用肉眼直接觀察，部分課堂教學過程中采用直接講授的方式，內容較為抽象，學生難以直觀理解。現代教育技術在高等院?；A課程教學中應用廣泛，基于新技術的教學課件可增加課堂教學的趣味性，并幫助學生理解知識[6]。

首先，課程開始前，提前搜集與本節(jié)課程教學內容相關的照片、視頻等素材，并結合專業(yè)特點及課程所需對課件進行更新與改進，使教學內容更加生動有趣[7]。例如，在講解微生物學的分子手段與方法時，可提前錄制實驗室中土壤總DNA提取以及PCR擴增技術的實際操作流程，并在課堂上對PCR擴增技術的原理和擴增過程進行分步驟講解，結合操作視頻有針對性地講解相應理論知識的重難點，以激發(fā)學生更大的學習興趣，達到更好的教學效果。針對課堂教學上部分學生可能存在注意力不夠集中、課后復習效果不夠理想等情況，采用線下課堂教學與線上網絡教學相融合的方式，便于學生利用碎片化時間進行學習。例如，通過建設微生物學網絡課程，將各項教學資料上傳至相應的教學模塊，實現學生與教師的在線溝通答疑，做到因材施教，提高教學效果。

其次，部分教學方法可能是以教師為主體，學生被動接受課程知識，主觀能動性有待進一步增強，課堂上與教師的互動與溝通有待進一步提升，這樣可能會降低學生學習過程中的興趣與熱情。因此，本課程擬在課堂教學中設置“課堂討論”“課堂匯報”等環(huán)節(jié)，針對重難點，讓學生分組查找資料，并結合相關實際應用，在小組討論后進行課堂匯報。例如，結合農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的特點，提出“目前土壤微生物對農作物生長的影響有哪些方面”“長期施用化學肥料對土壤微生物及其生態(tài)功能有哪些影響”等問題。同時，教師要積極參與到學生的討論過程中，并及時補充討論過程中可能遺漏的知識點，培養(yǎng)學生主動發(fā)現問題、分析問題并解決問題的能力。此外，小組討論完成后由1名學生上臺分享討論成果，以激發(fā)學生對“新教師”和“新知識”的好奇心，大大增強學生的學習興趣。

1.3 優(yōu)化實驗教學

部分微生物實驗課教學是基礎性及驗證性較強的實驗，涉及的內容多為微生物學的基本實驗技術。受教學內容和學時的限制，部分實驗課的授課時間可能是不連續(xù)的，導致學生可能無法將理論課與實驗課的內容聯系起來[8]。部分微生物學實驗課的實驗材料及用具均由教師提前備好，學生機械性地重復教師的操作步驟，學習的主動積極性有待進一步增強，可能造成學生知道該微生物實驗的做法，但不完全理解實驗的操作原理，理論與實踐的貫通性有待進一步提升。因此，本課程對微生物學實驗教學部分進行改革優(yōu)化，將實驗內容與理論課內容結合得更為緊密，如表2所示。改革優(yōu)化后的實驗課內容增加了與專業(yè)相關的微生物應用實驗技能訓練，為學生未來的學業(yè)晉升和專業(yè)技能提升奠定基礎。優(yōu)化后的實驗設置偏向實際應用，通過安排學生分組自主討論與設計，分別進行與環(huán)境相關的功能微生物篩選及相關指標的測定，大大提高了課堂的趣味性。自主設計的分組實驗教學部分，每個小組的實驗結果可能不一致，具有一定的不確定性，有助于避免實驗報告簡單重復的現象出現，提高微生物實驗課程的趣味性與靈活性，提升人才培養(yǎng)質量。

微生物實驗課程需要重點把握實驗過程，本次課程教學改革將加強實驗課管理與一對一指導。首先，由教師提前對相關理論知識進行回顧，并進行正確的實驗操作演示；其次，實驗過程中，配備研究生輔助教師對班級學生進行一對一指導與糾錯；實驗課程結束后，組織學生開展實驗結果的討論與總結[9]。通過課堂現場糾錯與實時討論總結，提高學生在實驗課程中的參與度，并培養(yǎng)學生的團隊合作能力。

2 教學改革成效評價

2.1 完善考核制度

傳統(tǒng)微生物學理論課程主要考核方式為平時成績（30%）+期末成績（70%），部分學生可能更注重考試前突擊學習，而忽視平時對知識的積累[10]。對此，本次改革將課堂提問、線上課程小測驗、實驗課自主設計方案和實驗報告等均納入考核范圍，將每次的平時成績記錄在冊，并將考核比例調整為平時成績（50%）+期末成績（50%）。改革后的微生物學課程體系將理論課程內容與實驗課程內容進行有機結合，使學生在理解理論課知識的基礎上能夠迅速掌握實驗課的操作技能，進一步促使學生學以致用。

2.2 評價教學效果

本次教學改革組織學生自行繪制課程知識大綱，分小組討論并進行匯報，以反饋學生對課程重難點的掌握情況；實驗課程組織學生以小組為單位進行綜合實驗的設計與實踐，以反饋學生對微生物實驗操作的掌握情況；課后，向學生發(fā)布對“教學新方案”評價的調查問卷，從學生感受、課程知識內容建議、教學節(jié)奏與效率等角度出發(fā)，對所反映的教學問題進行整合分析，并于下次課堂進行改進，以評價此次理論及實驗教學改革的效果。

3 結語

微生物學是一門與生態(tài)系統(tǒng)密切相關的課程。如何將微生物學知識與土壤健康培育等專業(yè)發(fā)展方向結合是新的挑戰(zhàn)。本文以提高教學質量和學生對知識的掌握程度以及增強其實踐能力為目的，從教學內容的選擇、教學方法的改進、實驗教學的優(yōu)化以及考核制度的完善等角度出發(fā)，對微生物學理論及實驗課程進行相應的教學改革。高等院校的專業(yè)課程教學改革需要進行長期探索，以提高教學效率，以學生為中心進行教學，培養(yǎng)理論結合實際、應用能力強的高素質人才。

參考文獻

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（責編：楊 歡）

基金項目 浙江農林大學校級教學改革研究項目（JG2022012）。

作者簡介 邢佳佳（1994—），女，安徽馬鞍山人，博士，副教授，從事土壤微生物教學與研究。

收稿日期 2023-11-21