轉型發展微生物學實驗課程教學的改革與實踐

馬博

摘要：為適應學校轉型發展要求，根據微生物學實驗課程屬性和學生認知規律，通過整合實驗項目、調整實驗順序、改進教學策略及完善課程考核體系，達到了以基礎實驗強化實驗技能訓練、以綜合實驗突出課程特色、以自主實驗滿足學生個性化發展需要、以改進教學策略提高教學效果、以過程性多元化課程評價體系引導學生全面發展的教學目的，提高了微生物學實驗課程的教學質量。

關鍵詞：微生物學實驗；課程教學；改革；實踐

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：1674-7615（2017）06-0101-04

DOI：10.15958/j.cnki.jywhlt.2017.06.020

地方高校轉型發展已經成為時代趨勢，其目的是推動地方高校培養應用型技術技能型人才。這就需要建立以提高實踐能力為引領的人才培養模式，而創新應用型技術技能型的人才培養模式離不開課程體系的重構。課程作為人才培養模式中的重要單元，在人才培養過程中具有核心作用，故課程改革是推動普通本科高等學校向應用技術類型高校轉型的關鍵[1]。微生物學是生命科學領域的一門重要分支學科，主要研究各類微小生物體的形態、生理、生化、分類和生態等生命活動規律，目前已經廣泛應用于工業、農業、醫藥、食品、環保和輕工等多個領域，成為生物和農業等多個相關專業的基礎課程[2]。作為一門以實驗為基礎的學科，微生物學具有理論性和應用性雙重特性，因此開設微生物學實驗課程與其配套，既能深化和鞏固學生對微生物學理論知識的理解和掌握，又能培養學生觀察、分析問題能力和鍛煉學生實驗技能，顯得十分必要[3]。然而，由于微生物學實驗課程學時有限且內容繁多，如何有效開展微生物學實驗課程教學需要任課教師長期探索和實踐。百色學院微生物學實驗作為獨立課程，單獨開設，是生物技術、食品科學與工程及設施農業與工程等3個本專科專業的一門基礎必修課程。該課程開設已經有10多年時間，期間微生物學教學團隊不斷進行教學改革的有益嘗試，取得了較好的教學效果[4-6]。近年來，微生物學教學團隊根據學校向應用技術大學轉型發展的相關要求，重新審視了微生物學實驗課程，確定了“強化實驗技能、培養應用能力、突出課程特色、滿足個性發展”的課程教學目標，從教學內容、教學策略及考核評價體制等方面，進行了積極探索和實踐，效果良好，得到了學生的認可和肯定。

一、精選實驗內容，強化實驗技能訓練

微生物學實驗作為一門傳統的實驗課程，形成了以“無菌、純培養、染色及顯微”等經典實驗技術為基礎的課程體系[7]。考慮到課程內容的系統性、銜接性及層次性，采用了遞進式教學模式，依次開展基礎實驗、綜合實驗及設計實驗三大模塊，教學內容由淺入深、由易到難，符合學生學習認知規律。

（一）傳承經典實驗內容，調整實驗順序

經典實驗作為微生物基礎實驗技能訓練的主要載體，雖有其合理之處，但實驗內容還需進行整合優化。比如刪除了微生物大小測定、簡單染色及生理生化實驗等這些陳舊、用處不大或者學生可以自學就能掌握的實驗項目，而將酵母菌形態觀察和死活鑒別實驗整合到了微生物顯微直接計數實驗中去。

傳統的微生物學基礎實驗相對獨立，內在關聯不大，易造成學生對基礎實驗的系統認識不足。調整后的基礎實驗內容以“土壤微生物的分離純化”為主線，按照實驗開展的邏輯順序，依次進行器皿包扎、培養基配制、消毒與滅菌、無菌操作、分離純化、接種、革蘭氏染色與鏡檢、放線菌與霉菌形態觀察及酵母菌形態觀察與顯微直接計數等單元實驗，將微生物學實驗的四大技術串聯在一起，使學生能夠對基礎實驗模塊有了整體認識，防止了知識的碎片化；同時，連貫性實驗內容使學生責任意識增強，且不同的生境土壤和分離純化條件，得到的微生物種類不盡相同，激發了學生的學習情趣。

（二）開設綜合實驗，突出課程特色

綜合實驗是基礎實驗的有效延伸，它是將相對獨立的單元實驗技能有機組合在一起，系統性鍛煉學生的實驗技能和統籌規劃及團隊協作能力的復合性實驗。綜合實驗模塊中，教師的主導作用是依據學生現有知識貯備及實驗硬件設施情況給定實驗主題，并對實驗進程進行有效監控；而學生的主體作用是根據實驗主題查閱資料、對比分析、制定方案、實施方案及總結實驗結果等。綜合實驗模塊開展的整個過程中，需要教師以高度的責任心發揮其主導作用，因為學生知識和視野有限，對整個實驗流程把握可能還不夠全面，對實驗中可能出現的問題還認識不到，故實驗開始之前需要師生共同認真討論、詳細分解、預設問題、提出對策。雖然微生物學綜合實驗模塊難度較大，但是能夠調動學生的求知欲，且能夠縮短課堂實驗與實踐生產間的距離，因此以綜合實驗模塊為切入點，分別給定生物技術、食品及農業三個專業的綜合實驗主題為產工業酶制劑微生物的分離與鑒定、百色特色發酵食品中微生物的分離與鑒定及百色熱帶亞熱帶果蔬病原菌的分離鑒定。從近年學生選題結果來看，生物技術專業學生一般是分離篩選產纖維素酶、淀粉酶或者蛋白酶微生物，食品專業學生選擇從本地酸筍和酸菜等發酵食品中分離微生物，設施農業專業學生大多是分離芒果和番茄上的相關病原菌。無論是產酶和食品微生物，還是果蔬病原菌，它們有潛在的應用價值，且與百色農業生物資源緊密結合，突出我校微生物學實驗課程的區域特色。

（三）選開自主實驗，滿足個性發展

自主實驗是綜合實驗的進一步深化，它是一種在時間和空間上自主的全開放實驗。學生根據自己的興趣愛好及專業特點，自主選擇確定實驗主題，確定實驗內容，開展創新實踐活動。自主實驗有助于豐富學生知識、培養學生的堅韌意志及敏銳觀察和超前思維能力等綜合素養，實現個人發展訴求。我校微生物學實驗自主實驗模塊最初是以教師科研課題為依托，招募對微生物學相關領域有興趣的同學協助教師開展科學研究。后來，隨著學生人數的增多及畢業論文的需要，又以大學生創新創業課題和挑戰杯大學生競賽為契機。通過學生開展大學生創新創業課題，即達到了大學生創新實踐訓練的目的，又完成了畢業論文，有效減輕了二級學院學生畢業論文經費的壓力。近3年來，通過大學生創新創業訓練項目開展自主實驗的近20多項，涉及到產色素、產酶和植物病原菌等微生物的分離鑒定，以及果酒發酵等方面。比如2013級生物技術專業李小梅同學和她的團隊，利用已有的微生物學知識和實驗技能，對桂西特有的發酵食品西林縣那勞豆腐乳釀造過程中的菌相變化進行了研究。研究團隊獨立設計了實驗方案，準備實驗器材和藥品，熱烈討論實驗過程中遇到的問題，并在教師的指導下得到了解決，分離出了多株產蛋白酶菌株，為西林那勞腐乳釀造生物學奠定了基礎，取得了較好的實踐訓練效果。

二、改進教學策略，提高教學效果

（一）注重實驗預習，提高實驗效率

實驗預習在微生物學實驗課程中具有重要的地位，貫穿于整個實驗教學過程。通過實驗預習，了解實驗原理，熟悉實驗步驟，明確實驗注意事項，有助于實驗的順利完成。在基礎實驗模塊中，通過撰寫實驗預習報告督促每位同學熟悉實驗內容，并向學生提供參考素材。比如在真菌形態觀察的實驗中，除了讓學生復習課本中的識別要點外，還提供了青霉、曲霉和毛霉等的圖片供學生比較學習，這樣學生在實際操作中識別不同真菌結構時就會較熟練，實驗效率也會提高。綜合實驗和自主實驗中，更加強調實驗前的準備工作，其實驗開始前提就是提供一套詳細的實驗方案并通過論證。這就需要學生查閱大量資料，進行比較分析、歸納整理。實驗方案初稿成形后，還要經過詳細論證，才能正式形成。并且要求實驗方案每一步都要有備選方案，以防意外。實驗方案的修正過程就是學生對實驗熟悉的過程，實驗方案為實驗成功提供了技術支撐，保障了綜合實驗和自主實驗順利進行。

（二）優化課程學時結構，合理安排實驗教學

實驗課時的結構和安排對教學效果有重要影響。鑒于我校應用技術人才的培養目標，故安排了27個學時用于基礎實驗，訓練學生基礎實驗技能；綜合實驗是學生首次獨立開展的復合性實驗，需要教師多加指導，安排了9個學時，而自主實驗則完全放手學生獨立開展，不占用課內學時。在課時安排方面，集中與分散相結合。如培養基配制和滅菌與消毒2個實驗項目連貫性強，配制好的培養基如不及時滅菌就會變質，故將這2個實驗項目集中安排在一起，連續完成，而像接種、革蘭氏染色、顯微鏡直接計數等實驗，相對獨立，分散安排實驗。根據實驗項目屬性，合理安排實驗教學，既能與理論課進度相一致，鞏固理論知識，又能適當保證實驗的連續性、一致性，提高學生的積極性，提升教學效果。

（三）基礎實驗精講精煉，綜合自主實驗角色互換

基礎實驗作為微生物學實驗的重要組成部分，關系到學生基本實驗素養的培養，故這部分采用精講精練方式進行教學?！熬v”是對實驗原理講解透徹，實驗步驟分析到位，注意事項重點提醒。尤其是實驗原理，力求每位同學都能夠理解掌握，因為只有對實驗原理理解透徹才能更好的發現并解決實驗過程中遇到的問題。如平板染菌問題，在掌握實驗原理的前提下，學生可以從無菌操作環節分析，如倒平板時是否離酒精燈火焰太遠、是否將滅菌好的培養皿放置超凈臺中一起滅菌及超凈工作臺是否滅菌徹底，尤其是真菌孢子，紫外對其滅火作用有限，需要長時間吹風才能將其除凈；也可以從滅菌環節分析，如培養皿和培養基是否滅菌徹底等。“精練”是指教師講解實驗原理后，親自操作示范，而學生先進行模擬操作，后進行實際操作。以倒平板為例，指導教師先示范如何手持培養皿，并用水代替培養基進行模擬操作倒平板；而學生要求先在超凈臺外練習，等熟練后再在超凈臺中倒真實的固體平板，這樣既避免了不必要的實驗材料浪費、節約了實驗成本，也提高了實驗教學效率。

綜合實驗和自主實驗是基礎實驗技能的內化階段。為此，采用了師生角色互換的小組學習方式開展綜合實驗和自主實驗論證。由3-4人組成一個小組，根據實驗主題，設計實驗方案、制定實驗計劃、完善實驗細節、制作PPT后，指派代表進行開題報告，并接受指導教師和同學提問，小組成員共同回答；實驗結束后，整理實驗結果，撰寫綜合實驗報告，再制作幻燈片，進行實驗總結匯報。各小組在整個綜合實驗論證、實施和結果整理的過程中，通過查閱資料、準備預案、解決實驗遇到的問題、凝練實驗結果，有助于學生知識的自我生成。

（四）開放實驗室，滿足實驗需要

開放實驗室作為一種新的實驗室管理模式，彌補了傳統課堂教學的不足，有效整合教育教學資源，利于發展探究式實驗教學[8]。我校微生物學實驗室是對具有一定微生物實驗技能的大二及以上年級學生開放，一般是完成微生物學實驗基礎模塊以后，供學生完成綜合實驗或者自主實驗。然而，開放微生物學實驗室作為一項艱巨的教學改革，需要不斷的摸索和實踐。為了避免不必要的問題出現，我們制定了一套詳細的開放實驗室規章制度，完善了實驗室儀器設備使用規程，要求學生嚴格遵守，以保障開放實驗教學的健康發展；同時，本著“誰指導誰負責”原則，要求指導教師及時引導，不能讓學生放任自流。微生物學實驗室開放以來，課程教學效率得到了提高，學生的整體實驗素養也得到了提升，但是開放實驗室遇到的如教師工作量如何體現、開放實驗項目的資金保障及藥品的規范化管理等問題還需要進一步思考和解決。

三、完善課程評價體系，促進學生全面發展

課程評價是對課程教學效果的檢驗，是對教學目標實際完成情況的評估。我校微生物學實驗課程基于建構主義學習理論，構建了以形成性評價為主的多元復合性評價體系。

傳統微生物學實驗考核指導教師主導，以實驗報告為主要依據，考核方式單一。新的微生物學實驗課程形成了教師和學生組成的多元評價主體、基礎實驗模塊和綜合實驗模塊組成的多維評價內容、練習與測試和口試與筆試等組成的多樣化評價方式。由教師和學生組成的多元評價主體中實現了基礎實驗模塊以教師評價為主、綜合實驗模塊教師評價和學生間互評相結合，而自我評價貫穿于整個實驗過程，充分發揮了各評價主體功能；多元評價內容主要體現在實驗原理的掌握、實驗技能提高和實驗態度培養等3個方面?；A實驗模塊評價指標包括學生實驗動手能力、操作技能、實驗結果、實驗報告、實驗態度（出勤和衛生）等方面；綜合實驗模塊評價指標包括方案合理性和可行性、操作規范性和熟練性、分析和解決問題能力、報告規范性、結果合理性、記錄真實性和詳盡性等方面。多元評價方式主要是通過課內外相結合，既有在課內開展基礎實驗技能練習，又有在課外開展實操測試；既有基礎實驗的課堂口頭提問、綜合實驗開題報告和實驗總結等口試，又有課外的預習報告、實驗報告和綜合實驗總結報告等多種形式的書面測試。

形成性評價注重學習過程，微生物學實驗考核貫穿于整個實驗教學過程。在基礎實驗模塊中，即重視課前預習，也注重實驗結果，但更關注實驗技能的習得情況。具體做法是實驗課開始前隨機提問，考察學生實驗預習情況；實驗結束后要求學生提供實驗結果（包括實驗報告），考察學生實驗完成情況；實驗過程中，指導教師通過巡視，檢查學生實驗操作是否規范性，并及時指正。在綜合實驗模塊中，既重視實驗方案準備和實驗項目完成，更注重實驗過程中整體實驗素養提升。通過實驗小組實驗方案匯報和答疑判定實驗小組準備是否充分，通過實驗小組提供完整的綜合實驗報告認定實驗完成情況，通過實驗過程中的師生互動判斷學生綜合實驗素養提升情況。

微生物學實驗形成性多元化評價由基礎實驗和綜合實驗2大部分組成。其中，基礎實驗模塊共72分，綜合實驗28分?；A實驗模塊每個實驗項目5分，共45分，由課前預習、實驗結果及技能習得3部分組成，分值比為1∶1∶3；同時，基礎實驗模塊每進行3個實驗項目后進行1次技能實測，學生隨機抽取其中1個實驗項目進行測試，共3次計27分。綜合實驗模塊28分，實驗方案、實驗報告和實驗過程分值依次為7分、7分和14分。新的微生物學實驗考核體系使學生整個學期都有緊迫感，每個階段都不敢怠慢，以防對最終實驗成績產生影響。可見，只有課程評價主體多元化、內容多維化、方法多樣化，評價全程化，才能促進學生全面發展。

四、結束語

地方本科院校轉型發展的根本是應用技術人才的培養，其著力點是課程的改革。微生物學實驗作為生命科學領域相關專業的一門基礎性課程，具有應用性和實踐性雙重特點，在應用型人才培養中具有重要的地位。為此，我校微生物學教學團隊不斷對其進行改革、探索和實踐，以期發揮微生物學實驗課程在應用性人才培養過程中的應有作用。當前的微生物學實驗教學改革，注重實驗內容的整合和優化，強調基礎實驗技能訓練，突出綜合實驗和自主實驗訓練的系統性和完整性，并通過多元化的形成性課程評價體系引導學生全面發展，取得了較好的改革效果，得到了學生的認可。然而，微生物學實驗教學改革中開放實驗室開展綜合實驗和自主實驗過程中，遇到的諸多問題還需要思考和解決，故作為一項系統工程，微生物學實驗教學改革任重而道遠，需與時俱進，不斷探索和實踐。

參考文獻：

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