微生物設計性實驗教學中教師擔任角色的探索與實踐

李 曉 艷

(大連大學 生命科學與技術學院, 遼寧 大連 116622)

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微生物設計性實驗教學中教師擔任角色的探索與實踐

李 曉 艷

(大連大學 生命科學與技術學院, 遼寧 大連 116622)

設計性實驗教學是培養學生實踐能力、創新能力的有效手段。教師在設計性實驗教學過程中扮演的角色直接影響教學效果,也是實現教學目標的保障。設計性實驗教學注重學生自主學習,發揮學生學習的積極性、激發學生的學習興趣。因此,教師在教學中重視實驗題目的選擇、具體組織、考核評價等工作。題目選擇要有的放矢、知與行統一、難與易統一,教師擔任知識構建的統籌者、實驗課題的選題者角色;學生在實驗過程中出現問題適時指導、監督,教師擔任學生學習的指導者、監督者的角色;建立以提高學生綜合素質為主要評價指標的考核體系,通過召開學生座談、問卷調查、書寫感想檢驗教學效果,教師擔任考核體系的建立者、教學效果評估者的角色。

微生物學; 設計性實驗; 教師角色; 創新能力

微生物實驗技術是一門應用性廣、實踐性強的專業基礎課[1-2],教師在教學過程中擔任何種角色直接影響教學效果。傳統教學模式以驗證理論知識的實驗技術為目的,教師充當知識來源,教師講什么,學生學什么,教師演示什么,學生模仿什么。教師在前面領跑,學生在后面模仿,學生始終圍繞教師轉,教師擔任“隊長”角色[3]。這種教學模式束縛學生學習積極性、主動性和創造性思維培養。近幾年來隨著高校實驗教學改革的深入開展,實驗教學從驗證性深入到綜合性和設計性,實驗教學用于驗證、加深對理論知識的理解過渡到作為學生獲取新知識、培養學生創新能力的手段[4]。在這一轉變過程中,作為任課教師,積極轉變教育教學理念,把握好在教學過程中角色,即“教練”角色,對學生學習積極性調動、創新思維能力培養至關重要。

設計性實驗教學是近幾年來受到廣泛重視的實驗教學內容,國家在本科評估指標體系中提出設計性實驗占課程40% ～60%的開出比例,各大高校相繼加大設計性實驗教學改革力度[5-9]。在此定位基礎上,結合大連大學:“會做人,會學習,能做事,能創造”的培養目標,在保證微生物學理論課程教學體系的同時構建合理的、科學的微生物實踐教學體系,有助于學生綜合能力的提高和創新能力的培養。設計性實驗是指在教師指導下,根據給定的實驗目的、實驗條件,對實驗器材加以選擇,自己設計實驗方案、擬定實驗程序,自己加以實現并對實驗結果加以分析處理的實驗[10-11]。設計性實驗與驗證性實驗、綜合性實驗相比應具有以下特點:1)實驗操作的獨立性[5]。教師向學生交代任務,學生自行查閱材料,搜集資料,設計實驗方案,統籌安排實驗時間,以學生為主體獨立完成實驗。2)實驗過程的研究性[5]。設計性實驗是一種對科學實驗全過程進行初步訓練的實踐教學環節,實驗進行涉及到多學科多種方法,為學生提供廣闊思考空間,充分發揮學生想象力,培養學生的科研思維,學生創新意識和能力得到鍛煉與啟發。設計性實驗教學能夠有效調動學生學習積極性,使學生學習狀態由“要我學”轉變為“我要學”,學生的學習由被動轉化主動。教師在設計性實驗教學過程中,不再處于中心地位,不再是知識庫,而是知識構建統籌者,實驗課題選題者,學生學習指導者,監督者,考核體系建立者,教學效果評估者,教師在設計性實驗教學過程中把握好擔任角色是實現課程培養目標保障。

1 教師擔任知識構建統籌者,實驗課題選題者角色

在設計性實驗教學模式中,教師備課與以往不同,教師根據課程特點、課程培養目標、將學生掌握知識點進行構建,由點到線,由線到面,形成系統知識網絡,然后根據學生知識背景,實驗軟硬件條件,為學生選擇實驗課題。實驗課題選擇激發學生學習積極性,帶動學生思維,涵蓋教學目標要求。因此,要求教師實驗前必須花費更多精力選擇實驗題目,統籌安排學生如何開展。

在2006大連大學本科教學評估后,對微生物實驗教學進行教學改革,增加設計性實驗教學內容。幾年來教學實踐使教師體會到,實驗題目的選擇不僅是設計性實驗成功與否關鍵,教學質量的保證,而且也是教學目標實現的起點和依據。在設計性實驗題目選擇過程中,應從以下幾個方面來考慮:1)實驗選題要有的放矢。作為任課教師在選題方面首先依據教學大綱,培養目標要求,同時兼顧學科發展現狀與趨勢,為學生提供合適的題目。2)實驗選題要知與行的統一。以學生掌握的基礎知識為基礎,將學生學過知識系統化和實用化,題目選擇最好與科研課題、生活實際結合起來,以便能更好的調動學生學習積極性、激發學生學習興趣,吸引學生注意力。因為研究內容只要與科研相關、生活實際相關,與社會所需和時代氣息相關,就能使學生產生共鳴,體驗到學習的價值和意義,激發學生學習的動機[3]。3)實驗選題要難易統一。設計性實驗是培養學生具有探索精神和創新精神重要的手段,課題選擇面過難或過易,難以實現培養學生探索性和創新性教學目標,設計性實驗便因此失去意義。課題面過寬或較難,會使學生望而生畏,失去勇氣和信心,學生無從下手,難以達到實驗目的。比如以"產低溫蛋白酶生產菌株選育"為學生設計性實驗課題時,在選題方面目的性很強,將學生掌握微生物基本技能和操作(玻璃器皿包扎技術、培養基制備技術、滅菌技術、無菌操作技術、制片技術、顯微觀察技術、分離純化技術、純培養技術、菌種保藏技術、微生物生長量測定技術、生長曲線測定技術、誘變育種技術、酶活測定技術等)有機構成整體,將"零錢"形成"錢串"；實驗課題研究內容與生產實際息息相關,蛋白酶在洗滌、制革、銀回收、醫藥、食品加工、飼料等方面有廣泛應用,而低溫酶以其獨有低溫高催化效率,高效結構柔順性,熱不穩定性特點在應用領域得到研究者青睞,以此激發學生研究動機；實驗選題難易統一,學生在樣品處理方面產芽孢菌和非產芽孢菌樣品處理技術不一,在產功能性酶微生物分離培養基制備、產低溫酶生長曲線測定,低溫酶誘變育種及酶活測定方面對學生探索和創新精神有所培養和鍛煉。

2 教師擔任學生學習指導者,監督者角色

由于設計性實驗無論在實驗樣品取樣、實驗方案設計、實驗過程實施,實驗結果分析等幾方面以學生為主體,學生獨立完成。學生在材料查閱、方案設計、實驗操作、實驗結果分析等方面會存在問題,教師給學生適時指導。如指導學生如何圍繞實驗課題查閱材料,如何取樣,取樣過程中注意哪些問題,如何處理實驗樣品,如何設計實驗方案,對學生設計方案提出改進意見,為學生設計合理性、科學性、可操作性、有創新性方案提供保障;學生在實驗操作過程中遇到困難,教師不能面面俱到講解具體內容,而應為學生指明方向,啟發式為學生解決實驗中面臨困難,盡量讓學生獨立完成實驗,教師在實驗過程中發揮指導者作用。同時,教師結合學生實驗選題為學生提出實際問題供學生思考,以此促進對學生創新能力培養。如在“產低溫蛋白酶菌株生產菌株選育”為實驗課題時,實驗前對實驗樣品采集采取何種原則？對采集樣品采用何種方法(包括樣品處理,何種分離培養基)才能盡快分離到所需實驗菌株,分離到實驗菌株是如果細菌,如何正確判斷未知實驗菌株革蘭氏陰陽性?在繪制低溫菌株生長曲線時注意哪些問題？結合低溫菌株生長曲線在對其進行酶活測定時注意哪些問題？對實驗菌株進行誘變以提高酶活時采用哪些菌株？采用哪種方法誘變效果好等一系列與實驗息息相關問題,學生帶著問題進行實驗時學生的分析問題、解決問題的能力得到提高、綜合思維能力、創新能力得到培養。實驗結束后,教師引導與幫助學生學會對實驗結果進行整理與分析,并且引導學生總結實驗特色及創新點。如在“產低溫蛋白酶菌株生產菌株選育”為實驗課題時,本實驗特色與創新之處:以大連自然條件麗嬌灣海水采取實驗樣品,分離到實驗菌株是產低溫酶菌株,酶活較高,實驗菌株誘變后經多代培養后產酶性能穩定、酶活顯著提高。設計性實驗一般持續時間長,學生選題各不相同進度不一,實驗完全由學生自己掌握,但教師不能不問不管,放任自流,需要參與實驗全過程的輔助和監督工作,這是實驗取得良好效果的保障。另外,教師的監督作用還能培養學生養成良好的實驗習慣,嚴謹的科學態度,為良好的科研素質培養奠定基礎,教師在學生實驗過程的始與終擔任“教練”角色。

3 教師擔任考核體系建立者,教學效果評估者角色

考核是教學過程中重要環節,直接影響學生的學習態度與學習方法,對學生的學習作出公正、合理的評價[12-13]。但設計性實驗考核作用不限于此,它是評價學生知識水平、創新能力重要手段,建立科學合理的考核體系對教學目標的實現非常重要。設計性實驗是高層次的實驗教學[5],在支撐知識、實驗方法、實驗手段等方面與基礎性實驗截然不同。支撐知識是多層次、復合型的,需要學生將不同層次知識、不同學科知識有機結合起來,并且學會融會貫通;實驗方法是多學科的,設計到化學、物理、生物等多學科方法[14],需要學生合理運用不同實驗方法,并對部分實驗方法加以改進與創新;實驗手段是多樣性的,學生在利用不同實驗手段達到相同目的時,就會對每種手段優缺點、特點掌握透徹。如對已分離低溫蛋白酶菌株酶誘變提高酶活時,學生可采取紫外線誘變,也可用化學試劑進行誘變,也可采用紫外線和化學試劑復合處理,到底是哪種誘變方法合理,學生在結合生產菌株特點如分離產蛋白酶的菌株是芽孢桿菌,誘變結果表明采用紫外線誘變為最佳誘變條件,實驗結果給學生思考帶來空間,為學生創新能力培養奠定基礎。由此可見以實驗報告和操作考核為主傳統考核模式已不能客觀、全面評價學生的知識水平、實踐能力、創新能力等多方面要求,迫切需要建立一種新的考核體系以適應設計性實驗教學要求。根據設計性實驗教學目標,微生物設計性實驗考核主要由實驗預習報告、實驗方案設計、實驗論文書寫、實驗結果答辯四部分組成。實驗預習報告是對學生獲取知識能力、靈活、創造運用各種知識能力考核。通過查閱文獻資料、收集有用材料并靈活、創造運用各種知識,是實驗得以順利進行保證。實驗方案設計是對學生所學知識和技能綜合應用能力的考核。通過方案設計對實驗實施過程中所涉及知識和技能應用全面檢驗,方案設計是否合理、方法運用是否正確,儀器使用是否規范、熟練,試劑配制是否正確,實驗過程中出現為題能否正確處理,是否養成良好實驗習慣等方方面面實驗中涉及到問題進行全面考核。實驗論文書寫是對學生科研寫作能力考核,打破傳統報告書寫格式,要求學生嚴格以科研論文格式撰寫實驗報告,不但使學生掌握科研論文書寫格式,培養學生表達能力和科技論文寫作能力,同時為畢業論文書寫奠定基礎。實驗結果答辯是對學生綜合能力、創新能力檢驗。學生對實驗結果分析與討論,總結提高,制作PPT進行答辯,在答辯過程中實現與學生、教師交流,交流中對所學知識和技能掌握更透徹,學生綜合素質、創新思維得到培養。

教學效果評估是對設計性實驗教學效果的檢驗。任課教師通過定期(學期初、學期中、學期后)召開學生座談會或問卷調查,聽取學生對教學工作見解,了解學生要求,了解教師授課存在問題,有的放矢改進教學。每學期課程結束后,要求學生以記名或不記名方式寫一篇感想,將自己對課程的意見和想法表達出來,強調適當多寫些缺點或不足的地方,為的是使課程得到更好傳承與發展。學生在不同形式考核體會中寫道:“實驗答辯考核讓我們記憶深刻,它是我們實驗結果總結與提高,同時也是搭建學生與學生之間、教師與學生交流平臺,讓我們在享受自己成果同時分享他人果實,讓我們體會到與他人分享智慧的快樂,在分享中增強自信,自身綜合素質得到培養,增強學生間團結合作,培養學生的創新精神[15]。”設計性實驗的考核讓我們耳目一新,實現大學學習生活很多“第一次”,第一次圍繞課題系統查閱材料,第一次查閱英文資料,第一次書寫科研論文,第一次選擇自己喜歡課題并進行研究,第一次感覺到科研樂在其中,極大提高我們積極性與興趣,讓我們有當家作主感覺,充分發揮我們潛力,真正體現“能做事,能創造”的能力。

設計性實驗教學對教師提出更高要求,不但要求教師具有扎實理論知識,而且有豐富的科研經歷,才能在設計性實驗教學中游刃有余把握好自己,擔任“教練”角色,對學生的學習過程起到引導、指導、協助、監督和促進的作用,實現設計性實驗教學目標。另一方面,教師平時不斷積累有關設計性實驗教學經驗,專業知識、不斷更新知識結構,接受新技術、新技能,轉變教育教學理念,擔任與世俱進的“教練”的角色。

[1]趙銀娟.微生物學實驗課程的教學改革體會[J].實驗室研究與探索, 2013,21(3):140-142.

[2]薛林貴,李師翁,唐德平.生物工程專業微生物學理論課教學改革的探索[J].微生物學通報, 2006,33(3):177-180.

[3]鄭蘭艷,武玉欣,羅恩杰.微生物學PBL教學法中教師角色的轉變[J].微生物學通報, 2005,32(4):160-162.

[4]田運生,劉維華,王景春.綜合性設計性實驗項目建設的探索與實踐[J].實驗技術與管理, 2012,29(2):126-128.

[5]鄧紅梅,周天,王春,等.開設綜合性、設計性實驗教學探討[J].實驗科學與技術, 2012,10(4):147-151.

[6]余瑾,張藝,楊勁.八年制細胞生物學設計性實驗教學實踐[J].基礎醫學教育, 2012,14(1):41-43.

[7]聶燕芳,李云鋒,趙慧,等.分子生物學設計性實驗教學的探索與實踐[J].實驗室科學, 2012,15(4):17-19.

[8]遲彥,許崇波.基因工程設計性實驗教學改革探索[J].中國科技信息, 2008(13):236-237.

[9]吳瑞娟.遺傳學綜合性設計性實驗課程的開設與研究[J].東華理工大學學報:自然科學版, 2008,27(1):84-86.

[10]閻欲曉,李有志,栗桂嬌.生物工程專業設計性實驗多元化考核體系的建立[J].實驗室研究與探索, 2012,31(4):302-305.

[11]邵興國,狄曉明.略論綜合性設計性實驗的內涵及特點[J].高校實驗室工作研究, 2008(4):68-70.

[12]李新社,陸步詩,王放銀.微生物學實踐教學考核方式的改革與探討[J].高校實驗室工作研究, 2008 (4):22-24.

[13]陳今朝.微生物學課程教學改革與實踐[J].考試周刊, 2010(10):16-17.

[14]李艷玲.綜合性設計性實驗的開設與管理[J].實驗室研究與探索, 2008,27(8):110-111.

[15]李曉艷,張慶芳.創新性微生物學教學改革與實踐[J].沈陽師范大學學報:自然科學版, 2012,30(2):55-58.

Exploration andpractice on teacher’s role of designing experimental teaching of microbiology

LIXiaoyan

(College of Life Science and Technology, Dalian University, Dalian 116622, China)

The designing experiment is an effective mean to cultivate the students’ practical skill and innovation ability.The teachers’role in designing experiment affects teaching effect.They are also the protections to achieve the teaching goals.Designing experiment pays attention to students’autonomous learning, arouses students’enthusiasm, and stimulates students’ interest.Therefore, during the course of experiment teaching, the teachers should pay attention to topic selection, organization, evaluation, etc.Topic selection should be targeted, to unify the knowledge and practice, and the hard and easy.Teachers act as coordinators of knowledge construction and topic selection of experimental subjects, directors and supervisors of students’learning.Teachers establish the assessment system which focuses on improving the comprehensive quality of students.Holding student seminars, questionnaire surveys and writing thoughts are effective ways to test teaching effect, in the teaching, teachers act as establishers of assessment system and evaluators of teaching effect.

microbiology; designing experiment; teachers’role; innovation ability

2014-09-25。

遼寧省教育廳普通高等學校本科人才培養模式改革試點項目(GM201418); 大連大學教學改革項目。

李曉艷(1972-),女,遼寧大連人,大連大學講師,碩士。

1673-5862(2015)01-0121-04

Q93

A

10.3969/ j.issn.1673-5862.2015.01.027