《微生物遺傳育種學》互動式實踐教學探索

　　 摘 要：《微生物遺傳育種學》是生物工程及相關專業(yè)的主干課程，具有知識點多、學科交叉性較強和應用性較強的特點，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力具有重要的意義。為了適應高等教育發(fā)展需求，提高學生的學習效果和技能水平，我們改革了原有教學模式，建立多層次互動式實踐教學體系，重點加強了實踐教學環(huán)節(jié)，增加綜合開放性實驗環(huán)節(jié)，并實施了“多元化”的評價體系。師生互動、生生互動、知識與技能互動貫穿始終。經過初步實踐，教學效果、學生的實踐能力和創(chuàng)新意識顯著增強，證明該模式具有較好的效果和一定的推廣應用價值。
　　 關鍵詞: 微生物遺傳育種；互動式教學；實踐教學；創(chuàng)新實踐能力
　　
　　 微生物菌種是工業(yè)發(fā)酵的靈魂，優(yōu)良的工業(yè)菌種只有通過不斷的理性選育才能獲得，因此微生物遺傳育種技術不僅是工業(yè)生物技術的源頭，也是工業(yè)生物技術生產實踐所必須掌握的上游技術，培養(yǎng)學生掌握微生物遺傳育種技能具有十分重要的意義。江南大學在國內同學科領域最早開設《微生物遺傳育種學》，經過十數年的建設，它已成為本校生物工程等相關專業(yè)和國家生命科學與技術人才培養(yǎng)基地的重要專業(yè)基礎課程，在同行業(yè)工科院校中也起到一定的示范作用。
　　 《微生物遺傳育種學》課程是生物工程專業(yè)的必修課，是在《微生物學》基礎上，為融匯現代生物技術涌現的創(chuàng)新點，強化學生的應用實踐能力，進一步滿足生物工程專業(yè)人才現代知識結構與技能要求而開設的。該課程具有知識點多、學科交叉性較強、與生產實際銜接緊和應用性較強的特點，同時也面臨著教學內容更新快、信息量大和教學效果不易提高等挑戰(zhàn)，尤其是實踐教學環(huán)節(jié)與學生實際需求之間存在一定差異，知識和技能互動困難，學生的綜合技能和創(chuàng)新意識較難培養(yǎng)等，這也是既有理論深度又具較強實踐性的課程特點。因此，對現有教學模式進行改革以提升教學效果和學生的創(chuàng)新實踐能力，具有十分重要的意義。
　　 近年來，微生物學及相關課程教學改革屢見報道，對我們的教學啟發(fā)良多。例如，有效地使用國內外優(yōu)秀教材和各種教學手段，各種先進的教學方法，采用科研設計性實驗方法等。我們針對實際，通過采用互動教學方法，加強實踐環(huán)節(jié)，建立“多元化”評價體系等，以建立多層次的互動式實踐教學模式。首先，融匯既往創(chuàng)新成果建立凸顯現代技術，激發(fā)學生主觀能動性的教學思路；其次，著重于知識貫通，強化實踐環(huán)節(jié)，推動多層次互動的教學實踐；第三，通過建立實施“多元化”評價，實時評價與跟蹤評價相結合，進一步推動課程改革。
　　 一、互動式實踐教學模式探索
　　 《微生物遺傳育種學》作為本專業(yè)的核心課程，由于其較強的實踐和應用性得到學生的歡迎。在前期實踐中，我們針對課程自身既有理論深度又具較強實踐性的特點，比較注重理論與實踐相結合，著重培養(yǎng)學生綜合能力。通過優(yōu)質規(guī)劃教材建設、教學改革創(chuàng)新和優(yōu)秀教學團隊建設等，已初步形成了課程教學體系，尤其是在理論教學方面取得了較好的效果。但是本學科領域知識日新月異，隨著近年來高等教育教學質量的要求不斷提高，“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的逐步實施等，已把激發(fā)學生的主觀能動性，提高學生的實踐能力和創(chuàng)新意識作為當前教育改革中的重點和難點。要盡量克服以往的本課程教學中存在的難點較多，學生接受起來較難；實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)不夠完善，技能水平不能適應實際需求；學生的自主學習能力較差、創(chuàng)新意識較弱等問題。因此，改進教學方法和加強實踐教學環(huán)節(jié)，激發(fā)學生的主觀能動性，提高學生的綜合素質和創(chuàng)新能力是本課程的必由之路。
　　通過調查研究國內外微生物育種、微生物學等相關課程實踐教學改革情況，總結借鑒我院以往相關課程教學改革中的成功經驗，我們建立了多層次互動式實踐教學模式。互動式教學是目前國內外較先進的教學方法，該法強調教師和學生、學生和學生間的交流，充分調動教師和學生的積極性和主動性，能給予學生更多的自由思考空間，符合當前的教學改革的方向和本課程的特點。加強實踐教學被認為是實踐性較強課程的關鍵環(huán)節(jié)，使學生在充分掌握理論知識的同時，能夠通過知識與技能互動等進一步提升教學效果。本課程的教學實踐過程中，通過問題主導、分組討論和講座式教學實踐等形式，最終形成理論講授、組織課題小組、學生自主選擇專題、開展綜合開放性實踐活動等形式，完善互動式實踐教學。師生互動和生生互動、知識與技能互動和被動吸收與主觀討論互動貫穿教學全過程。在理論講授中進一步采用關聯和多媒體等方式加強教學，在實踐教學中增加問題導向的綜合開放性實驗，引導學生主動實踐，培養(yǎng)學生自主學習能力和創(chuàng)新實踐能力。本項目還結合“本科科研創(chuàng)新計劃”、各項基礎性或探索性科研項目等后續(xù)本科創(chuàng)新研究工作，同時建立了“多元化”評價體系，實時評價和跟蹤評價相結合，促進教學質量的進一步提高。
　　 二、互動式實踐教學的實施
　　 本課程由理論課和實踐課兩部分組成，2010年前兩門課程為相互獨立的課程。雖然課程之間也有聯系，但是實踐環(huán)節(jié)由于是以驗證性基礎實驗為主，同時理論DFM/TY93//AQ+unRO+FUyRuxRf8kscLfghnCacsUHmk=和實踐課由不同的教師講授，學生普遍反映理論和實踐結合不緊，自主性和創(chuàng)造性發(fā)揮不夠，對后續(xù)課程學習和實踐工作幫助不大。因此，我們于2010年將兩門課程合并為一門，由一位教師主講。在教學方法上采用多層次互動式實踐教學，重點突出培養(yǎng)學生自主學習、實踐和創(chuàng)新能力。在理論教學中，通過主題討論、講座式教學，培養(yǎng)學生的自主學習能力。在實踐教學中，將微生物育種常規(guī)技術與現代生物技術緊密聯系，增加綜合開放性實驗環(huán)節(jié)，使學生成為教學的主體，從被動學習變?yōu)橹鲃訉W習，提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新思維。
　　 1. 理論課教學
　　 理論課教學主要著重基礎知識的講解，我們結合教學內容、熱點難點問題和新技術新方法，向學生推薦了配套參考書。形成供學生課后閱讀的“主教材+配套教學參考書+電子課件”立體化教材，有效地調動學生的學習積極性，培養(yǎng)學生的自主學習能力。教師采用課堂討論式方法講解基礎知識和技能的基礎上，將學生4個人分為一組，學生自主選擇專題，查閱資料并定期進行講解討論，達到教學互動、師生互動和生生互動的全方位效果。具體實施方案如下：
　　 （1）課堂討論式的互動教學。
　　 在基礎理論知識教學中，采用課堂討論式的教學方法。其策略一般為拋出主題——提出主題中的問題——思考討論問題——尋找答案——歸納總結。教師在前兩個環(huán)節(jié)是主導，學生在中間兩個環(huán)節(jié)為主導，最后教師和學生代表分別作主題發(fā)言，整個過程貫穿師生互動。實施后，學生普遍反映課題節(jié)奏比較緊湊，互動性強，教學效果較好。
　　 例如在講解“自發(fā)突變機制”時，教師就基本內容和原理進行講解，并順勢提出各種損傷對微生物產生何種效應？學生按小組進行討論總結，并進行講解，最后教師就各組的結果進行點評。
　　 （2）學生主導的講座式互動教學。
　　 教師根據教學目的和學生興趣，提出幾個觀點或幾個話題，學生以小組的形式選擇其感興趣的內容，在課下充分查閱資料，自主學習后制作多媒體課件，在課堂上發(fā)表對問題的認識，啟發(fā)他們思考、分析和闡述，提高學生對所學知識的興趣，使基本理論和知識更易于學生接受和理解，拓展了知識面，鍛煉了思維能力和表達能力。學生們提供的相關優(yōu)秀素材也可被吸收進入課堂教學和教材中，這也將增強學生的成就感。
　　 例如在講授“誘變劑及其機制”有關章節(jié)時，在課堂講授常用理化誘變劑后，安排學生對近十年來的“新型物理誘變劑及其在微生物誘變育種中的應用”分組開展查閱，設定多個子專題，要求綜述該新型誘變劑的誘變機理及研究進展，誘變的生物學效應與一般處理方法，具體的一些應用研究進展及存在的不足和展望。每組就考察的子專題，準備十分鐘左右的PPT講稿，在課堂向其他同學講解和回答提問。
　　
　　 2. 實踐課教學
　　 實踐教學環(huán)節(jié)重點在于培養(yǎng)學生的動手能力，知識與技能互動。目前一般開設的實驗課程通常由若干個獨立的實驗構成，每個實驗之間缺乏關聯性，導致學生對整個技術體系沒有系統的認識，也無法做到知識與技能的充分互動。這一點在本課程中尤其突出，學生掌握的是一些零星分散的實驗技術，如何將有關知識技術整合并應用于解決實際生產和科研應用問題的能力比較欠缺。本課程實驗環(huán)節(jié)改變了以驗證性實驗為主的模式，通過增加綜合開放性實驗，培養(yǎng)學生利用所學知識分析問題和解決問題的能力，增強團隊協作意識，鞏固深化所學的理論知識。強調自主學習，在教學中加強實驗的背景知識、相關科研進展的介紹，提供可進一步學習和探討的參考文獻，鼓勵學生對實驗中出現的問題進行深入的分析并加以解決，并對所開設實驗的思考和討論，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力。
　　 （1）以問題為中心的互動教學。
　　 在實踐教學的基礎實驗環(huán)節(jié)，我們設置了以問題為導向的教學模式，針對教學中學生普遍反應的熱點、難點問題，在一定的主題下選擇具體實驗方案，實驗過程增加討論環(huán)節(jié)，由教師主導，也可由學生主導，師生互動貫穿始終。這樣通過強調從提出問題入手，知識與技能互動，更容易激發(fā)學生的學習興趣，鍛煉學生的自主學習能力。通過前期的基礎實驗，不僅能夠練好e161751f421b29a1382c64a553bb63cf94d3a9634e44fbf8e6e2c19f33eaa857過硬的實驗技術，養(yǎng)成良好的操作習慣，也為接下來的綜合開放性大實驗打下了基礎。
　　 例如，基礎實驗中包含有三種主要的育種方式，但是在實驗中的具體難點問題，則由學生自主選擇。如在紫外誘變技術篩選抗性菌株時，具體照射劑量讓學生自己選擇，并經討論分析后確定方案。
　　 （2）以課題組成小組的實踐教學。
　　 在實踐教學的綜合開放性實驗環(huán)節(jié)開展課題小組的教學方式，注重學生思維、實踐能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。結合前期基礎實驗中的難點問題和學生的興趣，由學生自己選擇方向和課題，指導教師介紹查閱文獻、實驗設計和實施的注意事項。以小組為單位設計實驗，小組中每個人均參與到實驗的各個環(huán)節(jié)，做實驗方案報告，最終實驗總結為開放性的，更注重對結果的分析和討論。在綜合開放性實驗中，學生的積極性明顯增強，整個過程知識與技能互動，他們積極地相互討論，以極大的熱情投入到實驗中。在這一環(huán)節(jié)中，學生感覺到對啟迪科學思維、培養(yǎng)綜合實驗技術和提高創(chuàng)新實踐能力都較有幫助。但在教學實施過程中也存在一些問題，如指導教師投入精力明顯加大，實驗耗費增加，學生克服困難能力不足導致最終實驗結果不理想等，有待我們進一步完善。
　　 后續(xù)通過與“本科學生科研及創(chuàng)新計劃”等項目銜接，積極開展微生物遺傳育種相關本科生科學研究，為學生提供更多可自由選擇研究課題、自行設計實驗方案并獨立從事小型課題研究的平臺，進一步激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力的培養(yǎng)。此類工作雖然并不計入學生的課程成績，但是通過跟蹤評價能更客觀地評定課程的教學效果。
　　 三、“多元化”評價體系的建立與實施
　　 課程教學實踐中還有重要的一環(huán)，即課程實施效果的有效評價。我們建立了 “多元化”評價體系，有效地促進了課程實踐和改革。“多元化”評價體系包括：（1）教學實踐的實時評價，包括實際教學效果和學生實踐能力的有效評價；（2）實踐階段后的跟蹤評價，包括在相關延伸課程、生產實習、畢業(yè)論文過程的創(chuàng)新實踐能力，進入研究生階段后的相關領域工作與科研創(chuàng)新能力。
　　 根據課題組成員多年來的教學經驗和學生的反饋，實踐過程實時評價采用全過程動態(tài)考核。評價體系包括過程評價和終端評價兩部分。過程評價的結果占總評成績的40%，終端評價結果占總評成績的60%，理論和實踐環(huán)節(jié)單獨計分。通過這種考核方式，不僅最終加強了學生的理論和實踐能力，而且有利于培養(yǎng)學生勤奮、嚴謹的治學態(tài)度。
　　 實踐階段后的跟蹤評價，主要通過對學生、相關人員采取調查問卷的方式實施，然后進行統計分析。學生自身跟蹤評價占60%，其他課程教師、導師等占40%。跟蹤評價使得教學成果更能直接接受檢驗，更好地體現本課程強調實踐和面向應用的特點。尤其是在后續(xù)銜接的在一些探索性的實踐課中，以學生自我評價和相互評價為主，目的是通過學生的自我評價進行反思和深思，更好地培養(yǎng)學生的能力和持續(xù)改進課程教學。
　　 “多元化”教學評價體系實施以來，學生普遍反映課程所花精力更多，學習效果更好。同時跟蹤評價顯示，課程改革不僅有利于學生增強學習的自主性、能動性和創(chuàng)新實踐能力，而且在后續(xù)本科研究計劃中選擇含有微生物遺傳育種內容的項目數明顯增加。本評價體系也有利于課程教學效果的客觀評價，利于授課教師及時調整教學策略，完善教學方法。
　　 四、小結
　　 經過初步的教學實踐，《微生物遺傳育種》互動式教學改革取得了一定成果。在教學方法上，通過互動式實踐教學探索，有意識地培養(yǎng)學生對知識點的提煉、分析歸納、綜合推理及自主學習能力。尤其是加強了實踐教學環(huán)節(jié)，注重理論聯系實際，通過綜合性實驗等措施激發(fā)學生興趣，加強其創(chuàng)新實踐能力。“多元化”評價體系的實施，使得對本課程的評價更科學合理，推動了課程的進一步改革。學生普遍反映理論和實踐聯系更緊，綜合技能和創(chuàng)新思維有所增強，對于微生物遺傳育種學的理解加深，并掌握了微生物遺傳育種的基本方法。但是在具體教學實踐中也注意到，互動式實踐教學成功的關鍵在于如何調動學生的主觀能動性，引導學生提出自己感興趣的課題，主動參與實驗的設計。尤其是如何有目的、有計劃地安排實踐環(huán)節(jié)，如讓不同特長的學生組成小團隊，相互取長補短，協同開展課程實踐等。同時，教師如何引導學生就方案設計、實驗操作到課題完成等一系列過程并進行認真總結，如何通過“多元化”評價對后續(xù)教學實踐的改善起到促進作用等問題仍需進一步工作加以解決。我們希望本課程的教學改革實踐能夠得到同行的討論和指教，以促進工業(yè)生物技術人才的知識、能力和素質得到進一步的提升。
　　
　　參考文獻：
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