新時代高校微生物學實驗教學改革實踐與思考

[摘 要] 為培養學生自主學習和創新能力，滿足新時代以學生為中心的教改要求，高校微生物學實驗課程必須利用現代多種教學技術，從教學理念、教學內容、教學模式和手段，以及考核體系等多方面實施改革措施，激發學生學習興趣、培養學生科學素養和思維、鼓勵學生自主思考。

[關鍵詞] 微生物學;實驗課程;教學改革

[基金項目] 2018年度華中師范大學中央高校基本科研業務費項目（CCNU18TS023）

[作者簡介] 蔣金輝（1979—），男，江蘇宜興人，生態學博士，華中師范大學生命科學學院講師，主要從事污染生態學研究。

[中圖分類號] G642.3 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）34-0375-03 ? ?[收稿日期] 2019-11-17

微生物學是高校生命科學專業的重要基礎課程，微生物學實驗課程則是微生物學教學的重要組成部分[1]。傳統的微生物學實驗課以驗證理論知識、培養學生基本實驗技能為目的，其教學理念已落后于現代教學改革要求，即培養具有自主學習能力的創新型人才。事實上，實驗課教學是培養學生自學能力、實踐創新能力的重要途徑[2，3]。因此，反思微生物學實驗課的問題，利用現代化的技術、手段以及新的教學模式，針對性地提出并實施改革措施已成必然。通過文獻研究，結合多年的教學經驗，筆者認為改革關鍵在于激發學生學習興趣、培養學生科學素養和思維、鼓勵學生自主思考和創新。以下就通過總結目前高校微生物學實驗課普遍存在的問題，提出改革措施，并談談改革實踐效果與思考。

一、高校微生物學實驗課存在的普遍問題

（一）教學內容知識點分散，仍以驗證理論知識為主

基于傳統教學理念，許多高校微生物學實驗課內容仍以驗證理論、鞏固知識的實驗為主，且會依據理論課程的進度設置實驗計劃，導致知識點分散，各實驗之間缺乏關聯性，體系性差，不利于學生綜合實驗思維的鍛煉。因為各個實驗目的過于簡單且偏理論，學生缺少主動學習的興趣，在實驗操作過程中完全沒有自主思考的意愿，實驗設計的意識和能力得不到應有的鍛煉，教學效果差。有些高校甚至將實驗課作為理論課的附屬課程[4]，嚴重壓縮課時，使學生不重視實驗，進一步導致學生主動學習動力的缺失。

（二）教學模式落后，教學手段單一

多數高校的微生物學實驗課教學仍以傳統的以教師教授為中心的教學模式，教師利用多媒體講授實驗內容后進行示范，學生再開始實驗操作，完成實驗內容。整個教學過程學生一直處于被動學習的位置，不符合“以學生為中心”的教改要求，教學模式落后且手段單一。實驗預習的方式多以書本理論知識為主，學生對實驗原理和操作并沒有深入理解，這也直接導致學生在實驗過程中照本宣科，學生主動學習意愿減弱，學習興趣降低。此外，傳統的現場實驗示范教學的模式，也會因為學生人數眾多而效果不佳，且教師及助教難以兼顧每一位學生，也使部分學生產生懶惰情緒，學習效果堪憂。

（三）考核體系單一，學生實驗參與度不足

高校微生物學實驗課考核體系通常比較單一，平時考核多以實驗報告為主，而期末考核則多以理論考試為主。這樣的考核體系，導致學生在平時的實驗教學過程中更重視實驗報告的撰寫，而不是教學過程，教學參與度差。學生在課堂不認真聽，不認真操作，甚至在團隊合作時完全不參與，也有學生為追求高分而抄襲實驗報告，影響了學生基本科學素養的培養。期末理論考試學生則采用臨時記憶的應考方式，缺少對實驗目的、原理和步驟的真正理解。由此可見，單一的考核體系，也是導致實驗教學效果不佳的重要原因。

（四）課時安排僵化，缺乏對課程特點的針對性

微生物實驗多基于培養，特別是綜合性實驗，各組成實驗在時間上存在連續性，所以很難適應傳統每周一次的課時安排。正是這種僵化的課時安排，導致實驗內容分散，綜合性實驗難以開展。每次實驗課多為單獨的1～2個實驗，各實驗之間缺少邏輯上的聯系，致使學生綜合性實驗思維能力得不到鍛煉。不僅如此，為保障學生在有限的上課時間內完成實驗內容，所有實驗準備工作都需要由老師和助教提前替代完成，使學生對實驗的整體性缺乏認識，也妨礙了學生對實驗原理的理解。也因為時間限制，學生更是缺少反復實驗的機會，影響實驗結果的成功率，打擊學生實驗興趣。

二、高校微生物學實驗課程改革的實踐及思考

（一）教學內容改革，增加綜合性實驗

針對實驗內容的問題，開設綜合性實驗是有效的改善途徑。通過基本實驗的邏輯綜合，解決一個科學問題，既可以增加學生的興趣，也可以培養學生的綜合實驗思維[5]。我校增加了如“環境水樣中細菌總數的鑒定”“土壤中枯草芽孢桿菌的分離與鑒定”等綜合實驗，特別是后者，結合了“培養基的配置與滅菌”“細菌的平板分離純化技術”“細菌的簡單染色”“細菌的革蘭氏染色”“細菌的芽孢染色”“細菌的大小測定”“細菌的生化鑒定技術”以及“細菌的分子鑒定技術”等8個基礎實驗，實驗間邏輯關聯（見圖1），讓學生真正理解這些基礎實驗在實際科研中的價值，有利于培養學生主動思考的習慣，鍛煉學生分析、分解科學問題的能力。也有學者指出，開放性實驗更利于激發興趣，培養學生自主學習能力，培養創新性思維[2]。但開放性實驗已在微生物學實驗必修課程體系外，并有相應的學分體系、實驗室管理體系及考核體系的配套改革才能實現。

（二）教學模式及手段改革，培養科學素養，提高學生自學能力

隨著互聯網技術發展，新的教學手段不斷涌現，比如慕課、云課堂、雨課堂、虛擬教學等互聯網平臺的出現[6-8]，豐富了網絡教學資源。利用這些資源，可打破學習的空間和時間限制，提高學生實驗預習效果。而翻轉課堂的新教學模式[6]，更可在充分利用有限實驗時間外，培養學生自學能力。例如本校微生物學實驗課程利用了我校國家級虛擬仿真實驗教學中心資源，在模擬的實驗環境中，學生自主安排學習時間并反復練習，加深對實驗原理和步驟的理解，提高實驗成功率。綜合性虛擬仿真實驗的學習（見圖2），也加強了學生解決綜合性問題的科學思維和能力鍛煉。另外，實驗課也利用了云平臺加強溝通交流，在線提交實驗報告，豐富了結果的呈現形式，在一定程度上實現個性化教學。通過實踐，這樣的教學方式顯著提高了學生實驗課程的參與度，促進學生自主學習和思考。

（a）虛擬仿真實驗教學中心首頁（b）土壤中枯草芽孢桿菌分離與鑒定實驗項目首頁（c）土壤中枯草芽孢桿菌分離與鑒定操作頁面

（三）考核體系改革，提升學生實驗課參與度，強化自主思考

單一的課程考核體系也是阻礙學生學習積極性的重要原因，增加平時考核項目，提高期末考核質量是提升教學效果的必要途徑之一。在平時考核中，除實驗報告外，可以增加實驗思維考核分，鼓勵學生參與實驗設計與討論;增加實驗操作考核分，鼓勵學生規范實驗操作，提高參與度;增加實驗安全與禮儀考核分，培養學生良好的實驗習慣;以及增加實驗合作能力考核分，培養學生團隊合作能力等。在期末考試中，增加開放性的題目，答案并不唯一，考查學生分析問題和解決問題的能力，同時增加綜合性試題考查學生實驗設計的能力。總之，通過課程考核體系的改革，從外部促使學生重視實驗教學，參與教學過程，提升主動學習以及自主實驗設計的能力。

（四）提高實驗成功率，激發學生興趣

由于課時限制，學生一般難有重復實驗的機會，但作為初學者，失敗概率高，所以實驗結果不理想似乎已經符合了部分學生的心理預期。一方面，擔心失敗導致學生謹小慎微，注意力全部集中在規定的實驗步驟，無心思考背后的原理，既無主動思考，也缺少實驗樂趣;另一方面，面對不理想的結果，部分學生徹底放棄，不思考原因，且對以后的實驗信心也大大下降，丟失了學習興趣。因此，提高實驗成功率，是激發學生主動學習的重要保障。因此本校微生物實驗課程均在課前完成預實驗，比如在“環境水樣中細菌總數的鑒定”實驗中，進行平板菌落計數時，反復預實驗確定合適稀釋度，確保較好的實驗結果。為提高成功率，還可以采用效果更好的試劑、藥品或試劑盒，比如細菌革蘭氏染色中采用快速試劑套裝，使學生更容易獲得較好的實驗結果，大大提高了學生主動學習、主動實踐的興趣。

三、結語

新時代的教學改革要求轉變傳統的以教師為中心的單向傳輸的教學模式，形成以學生為中心的自主學習形式，培養學生自學能力以及創新能力，提升教學質量。因此，作為培養學生自學和實踐創新能力重要途徑的高校實驗課程也必須開展一系列的改革，適應時代要求。現代微生物學實驗課改革必須利用現代教學手段，革新教學理念，改變教學模式，豐富課程內容和考核體系，激發學生實驗學習的興趣，培養學生科學素養和思維，鼓勵學生自主思考和創新。通過課程教學改革提升教學質量，為培養新時代的創新型高素質人才做出貢獻。

參考文獻

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[8]黃海嬋，孫東昌.基于OBE理念的“微生物學實驗”改革探索[J].實驗技術與管理，2019，36（5）：232-234，250.