“微生物學”實驗課探究性教學模式的探索

侯靖，朱琳，崔恒林

“微生物學”實驗課探究性教學模式的探索

侯靖，朱琳，*崔恒林

（江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇鎮江212013）

為了使學生能夠掌握“微生物學”基本實驗技能，并能運用這些技能解決實際問題，嘗試將探究性教學模式“學生為主體，教師為主導”引入“微生物學”實驗課程。實驗單元以科學研究項目的形式進行串聯，在教師指導下，學生以“自主、探究、合作”的方式完成實驗。多元、全面的綜合考核方式，突出對學生動手能力、綜合能力和創新能力的評價。探究性教學模式既注重實驗技能的掌握，又重視探究性學習的引導，深受學生歡迎。

微生物學實驗課；探究性教學模式；考核方式

“微生物學”是國內理工科高等院校生物學相關專業的必修課程，通過學習微生物學基礎理論知識，了解該學科的發展前沿和熱點問題及其在工業、農業、醫學等領域的應用，為工作實踐打下深厚基礎。“微生物學”實驗課具有直觀性、實踐性、探索性和啟發性等特點，能夠加深對微生物學理論知識的理解，并且為“分子生物學”“基因工程”等課程奠定良好的實驗操作基礎；更重要的是，能夠培養學生運用微生物學知識解決實際問題的能力[1-2]。因此，實驗課是“微生物學”課程不可或缺的重要組成部分，與理論課并重。作為“微生物學”理論課和實驗課的授課教師，深刻認識到實驗課和理論課相輔相成的關系。理論課與實驗課教學進度一致，理論課為實驗課奠定理論基礎，實驗課加深對理論知識的理解；同時，在實驗課中發現學生難以理解的理論知識，在理論課的講授中能夠有的放矢，從而提高“微生物學”整體教學水平。

傳統“微生物學”實驗課程由10多個獨立的單元實驗組成，教師課前準備實驗、課堂講解實驗原理及操作步驟，學生按步完成實驗、撰寫實驗報告。教學目的主要是驗證理論課教學內容，教授微生物學基本實驗技能。這種培養知識型人才的教學模式忽略了“學生為主體”的教學理念，不利于培養學生自主學習、獨立思考、綜合應用的能力。因而，不適合培養社會真正需求的能夠解決專業領域生產科研實際問題的高素質創新型人才。由知識型人才提升為創新型人才，正是高校培養人才的方向。同時，隨著我國高等院校工程教育專業認證工作的推進，如何培養學生解決復雜工程問題的能力是需要每一位教師積極思考的問題。為此，很多高校開展了“微生物學”實驗課程的教學改革，通過增強實驗的研究性和探索性，激發學生的學習積極性，培養學生的獨立思考和科研創新能力[3-6]。新的教學模式既需要繼承傳統教學模式的優點，保證學生對實驗技能的掌握，同時能夠激發學生的學習興趣，提高學生解決實際問題的能力。授課教師借鑒國內外高校“微生物學”實驗課程教學改革的實踐經驗，建立了“學生為主體，教師為主導”的探究性教學模式，將獨立的單元實驗以研究項目的形式進行串聯，學生在教師指導下，自主、探究、合作地完成實驗。

1 探究性教學模式引入“微生物學”實驗課程

探究性教學模式要求充分發揮學生在學習過程中的主體地位，同時體現教師在教學過程中的主導地位。為此，從實驗設計、實驗內容、考核方式等方面進行了“微生物學”實驗課教學改革。將獨立的單元實驗設計成3個綜合性的研究項目，每個項目包含若干個單元實驗，實驗材料自取，實驗結果未知。相比“一節課一實驗”的傳統教學模式，更具完整性、連續性和探究性等特點，更能激發學生的學習興趣。研究項目的實驗內容及教學目標提前告知學生，學生分成4人一組，各小組成員查閱資料、仔細商討后制定實驗方案，實驗方案應包括前言、材料、操作步驟、可能存在的問題和參考文獻5個部分。指導教師認真審閱實驗方案后，與學生討論，完善細節，制定出切實可行的實驗方案。每堂實驗課開始時，指導教師簡明地講解示范基本操作技能及注意事項，整個實驗過程由學生自己完成，引入過程考核機制確保學生認真完成實驗、掌握實驗技能。每個研究項目結束后各自完成自己的實驗報告，以實驗結果和結果分析作為主要部分，指導教師對實驗報告進行評判。探究性教學模式由學生自取感興趣的實驗材料，自己完成整個實驗過程，因而更能激發學生的學習興趣，培養學生的綜合能力。

2 實驗內容和考核方式改革

2.1 完整、連續的探究性實驗內容

將10個獨立的單元實驗設計成3個研究項目，基本實驗技能融合在各單元實驗中，通過完整、連續、探究性的實訓，學生不僅能夠掌握“微生物學”基本實驗技能，而且能夠學會運用微生物學知識分析解決實際問題。

項目一：環境樣品采集與微生物分離。該項目包含環境樣品采集、培養基配置和滅菌、微生物分離純化、微生物菌落觀察及微生物顯微形態特征觀察5個單元實驗。具體實驗內容為采集校園土壤、果園土壤、校園水體、酸奶等不同環境樣品，配置細菌、放線菌、酵母、霉菌等不同微生物所需培養基，稀釋涂布與劃線分離純化微生物，進行菌落觀察，通過革蘭氏染色、芽孢染色、莢膜染色和鞭毛染色等方法觀察和鑒定微生物的顯微形態結構，并進行微生物顯微計數和大小測定。該項目涉及無菌操作、純種分離與培養、染色和顯微技術，要求學生能夠從菌落形態和個體形態區分細菌、放線菌、酵母、霉菌四大類微生物，并且通過比較不同環境中微生物類群及數量的差異，了解不同自然生長環境中微生物的多樣性，從而學會有目的地采集環境樣品。由于學生自己設計實驗方案、采集感興趣的樣品，因此能夠提高學習的主動性和積極性。

項目二：產蛋白酶菌株的篩選鑒定。該項目包含產蛋白酶菌株的篩選和產蛋白酶菌株的鑒定2個單元實驗。具體實驗內容為通過酪蛋白平板篩選項目一分離的微生物中產蛋白酶菌株，基于16S和18S rRNA基因序列的系統發育分析與革蘭氏染色鑒定微生物。此項目進一步鞏固項目一中培養基配置和滅菌、微生物無菌接種、革蘭氏染色等技術，同時需要掌握聚合酶鏈式反應（PCR）及基于16S和18S rRNA基因序列的系統發育分析技術。由于學生未學習過分子生物學操作技術，PCR及系統發育分析技術具有一定的挑戰性，但同時具有很強的實用性。因此，要求學生熟練掌握相關實驗技術并且學會應用這些技術解決科學研究和生產實踐中的問題。

項目三：水質的細菌學檢測及噬菌體分離。該項目包含水中細菌總數測定、大腸菌群檢測和噬菌體分離純化3個單元實驗。具體實驗內容為采集校園不同水體樣品，采用平板菌落計數法測定水中細菌總數，通過伊紅美藍鑒別性培養基和革蘭氏染色法鑒定大腸菌群，并擴增、純化及檢測水體中的噬菌體。學生可對照國家標準判定校園不同水體的水質，樣品不同，結果各異，因此增加了學生的探索欲。噬菌體是一類無法獲得純培養的特殊微生物，只能在宿主細胞中復制，區別于項目一中四大類微生物的分離培養方法。因此，噬菌體分離純化是學生必須掌握的重要實驗技術。

2.2 多元、全面的綜合考核方式

傳統“微生物學”實驗教學模式中，總評成績主要依據學生完成實驗后上交的實驗報告。然而，由于實驗材料由教師提供，實驗結果預知和實驗報告往往是照抄教材上的目的、材料、實驗步驟，忽視對實驗結果的分析和討論。這種“一實驗一報告”的考核方式不能充分反映學生對實驗內容的理解程度、操作技能的掌握情況及應用基本操作技術解決實際問題的能力，與探究性教學模式培養學生綜合能力、創新能力的初衷相違背。因此，在實驗教學改革中完善了考核方式，考核內容涵蓋從實驗方案、實驗技能、實驗結果到實驗報告的整個過程。這種多元、全面的綜合考核方式能夠使學生真正理解和掌握實驗相關的理論知識及操作技能，并且能夠鍛煉學生的科研思維。

考核一：實驗方案。探究性教學模式要求各小組成員在課程開始前制定詳盡的實驗方案；教師對上交的實驗方案認真審閱，評判實驗方案的規范性、可行性、創新性，包括格式的規范性、前言介紹的準確性、準備材料的充分性、操作步驟的具體性、方案的可行性和創新性等。對于格式不規范、可行性不強的實驗方案，經教師指導后進行修改，重新制定一份清晰規范、切實可行的實驗方案。實驗方案占總評成績的20%。

考核二：實驗技能。“微生物學”實驗課程最基本的要求是教會學生微生物學的基本操作技能，因為操作技能是綜合能力和創新能力的基礎。因此，在“提高學生綜合創新能力”的呼聲下，更要高度重視學生對基本實驗技能的掌握情況。教師采用課堂抽查制度，即教師在課堂上花不多的時間抽查考核已經學習過的實驗操作技能，每次抽查幾名學生，課程結束時每位學生會被抽查1～2次。由于操作技能考核記錄到總評成績中，學生能夠意識到重要性，在平時的操作中注意養成良好的操作習慣，同時教師也能發現學生容易出現的不規范操作，并及時糾正。“以考促學”的方式，有利于學生牢固掌握基本實驗技能。實驗技能占總評成績的30%。

考核三：實驗結果。探究性教學模式實驗樣品均為學生自取，各小組采集的樣品不同，實驗結果大不相同，要求學生詳盡、真實地描述或記錄觀察到的實驗現象和結果。如革蘭氏染色，除了描述菌體顏色，還要記錄細胞形態、大小、排列方式等；芽孢染色，應包括芽孢顏色、相對大小、著生位置、數量、游離芽孢的存在與否等。每個單元實驗結束后，教師逐組觀察實驗結果，檢查和確認學生記錄的實驗現象是否準確詳細并記載各小組實驗結果的合理與否；對于不合理的實驗結果，幫助學生一起分析。教師對實驗結果的記錄情況和合理性進行評分。實驗結果占總評成績的20%。

考核四：實驗報告。傳統實驗課教學模式的實驗報告大量篇幅用于照抄實驗教材上的目的要求、材料、操作步驟部分，結果和分析只占很少一部分。探究性教學模式中，課程前制定的實驗方案已經詳細地描述了前言、材料、操作步驟，因此實驗報告僅需包含實驗方案的修改、實驗結果和分析。要求學生認真記錄實驗過程中實驗方案的修改，整理實驗結果，查閱相關資料，分析實驗結果，完成實驗報告。教師對結果展示的美觀度和規范性、結果分析的全面性和合理性進行判定。實驗報告占總評成績的30%。

3 基礎技能和綜合能力兩舉并重

3.1 探究性教學模式重視基本實驗技能的掌握

3個研究項目具有相對的獨立性和完整性，基本操作技能融合在單元實驗中。比如，整個課程安排了3次革蘭氏染色實驗，項目一的“微生物顯微形態特征觀察”單元實驗中，要求學生對分離的微生物進行革蘭氏染色和顯微油鏡觀察，教師提供革蘭氏陰性和陽性標準菌株作為對照。目的是使學生能夠了解革蘭氏染色的操作要點和注意事項，同時培養學生“科學實驗需要設置對照”的科研思維。項目二的“產蛋白酶菌株的鑒定”單元實驗中，要求學生基于16S，18SrRNA基因序列進行系統發育分析并結合革蘭氏染色結果，查閱資料，鑒定菌株。項目三的“大腸菌群檢測”單元實驗，要求學生篩選革蘭氏陰性的大腸菌群。通過反復強化，使學生能夠熟練掌握相關實驗技術。3次革蘭氏染色的實驗目的均不一樣，旨在拓展學生思路、提高運用微生物學技術解決實際問題的能力。同時，無菌接種、培養基配置和滅菌、顯微觀察等微生物學重要的操作技能貫穿于整個實驗課程。另外，探究性教學模式中實驗技能占總評成績的30%，學生能夠充分意識到操作技能的重要性，在平時的操作中注意養成正確的操作習慣。因此，探究性教學模式相比傳統教學模式，更能培養學生的操作技能。

3.2 探究性教學模式注重綜合能力的培養

探究性教學模式中，實驗方案的設計、實驗的實施、實驗結果的分析均由學生自己完成。實驗內容為綜合性的研究項目，提高了實驗的連貫性和整體性，調動了學生的積極性。實驗報告注重對實驗結果的分析，能夠引導學生進行探究性學習。通過完整地開展從環境中分離特定用途的微生物、水質檢測等實訓，學生在熟練掌握基本實驗技能的基礎上，動手能力、創新能力和理論聯系實際的能力均得到了培養。另外，探究性教學模式中，學生分成4人一組，各小組成員合作完成整個實驗，能夠鍛煉學生分工合作的能力。

4學生為主體的探究性教學模式受學生歡迎

探究性教學模式以學生為主體，學生自己完成選題、查閱資料、制定方案、實驗實施、結果總結和分析等環節，從而初步了解了開展科學研究的全過程，為畢業設計積累一定經驗。對上過“微生物學”實驗課的學生開展了一次不記名問卷調查，結果表明探究性教學模式深受學生歡迎，92.5%的學生贊同此項改革；93.3%的學生認為此項改革能夠提高微生物實驗課教學質量，有助于牢固掌握微生物學的理論知識和實驗技能；94.1%的學生認為有助于培養團結合作、獨立思考、分析問題、解決問題的能力，為今后的實際生產或科學研究打下良好基礎。整個實驗過程由學生自己完成，考核方式更為嚴苛，因此學生的學習任務增加了。但是，從學生反饋來看，學生并沒有表示學習負荷過重，反而覺得能夠真正學到知識。探究性教學模式極大地激發了學生對“微生物學”實驗課程的熱情，學生更愿意參與微生物學相關的創新性研究課題，了解學科領域科學研究的現狀，促進教學與科研的良好互動。

5 結語

在生物科技迅猛發展的今天，微生物學實驗技術顯示出舉足輕重的作用。社會發展要求高校培養具有綜合能力、創新能力的高素質人才，作為高校教育工作者，深感“微生物學”實驗課程教學改革的重要性。探究性教學模式的初衷是激發學生的學習興趣、培養學生的創新能力、提高理論與實踐相結合的能力，若要使這種模式發揮更大的作用，需要教師加強自身修養，不斷豐富自己的專業知識，深入系統地研究與實踐教學藝術。

[1]蘇文金，周常義，蔡慧農.微生物學實驗教學改革的若干實踐[J].微生物學通報，2008，35（6）：983-985.

[2]崔恒林.“微生物學”課程立體化教學模式的探索與實踐[J].高校教育管理，2005，27（4）：78-80.

[3]洪龍.北京大學微生物學實驗課模塊化教學的探索[J].微生物學通報，2014，41（4）：744-747.

[4]周宜君，劉越，戴景峰，等.微生物學實驗教學改革探索與實踐[J].微生物學通報，2009，36（10）：1609-1613.

[5]劉志偉，屈年瑞，高大威.微生物學開放性實驗的探索與研究[J].微生物學通報，2011，38（1）：118-122.

[6]袁生，徐旭士，戴傳超，等.微生物學實驗課程的改革與實踐[J].高等理科教育，2012（2）：138-140.◇

ExplorationoftheInquiryTeachingModeforMicrobiologyExperimentCourse

HOUJing，ZHULin，*CUIHenglin
（SchoolofFoodandBiologicalEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang，Jiangsu212013，China）

InordertoenablestudentstomasterthebasicMicrobiologicalExperimentaltechniques，andusethetechniquesto solvethepracticalproblems，weintroducedtheinquiryteachingmodeofstudent-centeredandteacher-guidedmodeinthe MicrobiologyExperimentcourse.Theexperimentalunitsareorganizedintoacoherentwholeasaresearchproject.Underthe guidanceofteachers，thestudentsperformedtheexperimentsautonomously，explorativelyandcooperatively.Thediversified andcomprehensiveexaminationsystemcanresultinbetterevaluationsonthestudents'abilitiesofpracticing，comprehensive applicationandcreativethinking.Theinquiryteachingmodeemphasizesthetrainingofstudentsintheirbasicmicrobiology experimentalskillsandalsoguidestheirlearning.Thisteachingreformisthuswelcomedbystudents.

MicrobiologyExperimentcourse；inquiryteachingmode；examinationsystem

G642.4

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.04.048

1671-9646（2017）04b-0072-03

2017-03-29

江蘇大學精品在線開放課程立項建設項目（重點項目）“微生物學”（201503）；江蘇大學高級人才啟動基金（15JDG062）。

侯靖（1988—），女，博士，講師，研究方向為極端環境微生物資源。

*通訊作者：崔恒林（1970—），男，博士，教授，研究方向為微生物資源與應用。