高職院校“微生物”課程教學優化措施探索

熊海燕，林 敏

（武漢軟件工程職業學院 武漢開放大學，湖北 武漢 430205）

“微生物”是生物、環境、農業、食藥類專業的基礎課程，是培養微生物生產、檢測崗位人才的核心技能型課程，具有成熟的知識體系和內容，知識點多且分散，枯燥且難以記牢。在高職院校，“微生物”課程以前對接檢驗工、發酵工等職業資格證書，目前對接“1+X”糧農食品安全評價、污水處理、食品安全管理技能等級證書。

根據武漢產業布局，為實現武漢市全面建成現代制造基地、服務高地、創新源地的目標，有效服務中小微企業的技術研發和產品升級，推動畢業生服務湖北省乃至全國的經濟發展。“微生物”課程教學應牢記育人宗旨，力求通過設計教學內容、創新教學方法、改革教學模式、激發研發潛能、德技并修育人，實現畢業生更高質量就業。

1 設計教學內容，突出實踐技能培養

1.1 圍繞工作任務，設計教學重點

理論知識薄弱、學習動力不足導致高職學生對深層次原理知識的理解有限，枯燥高深的理論講解容易挫傷學生的自信心。為了維持學生的學習熱情，針對高職學生熱愛操作、喜歡動手的特點，在教學內容安排上，教師圍繞工作任務設計教學內容，重點闡述實驗操作技術的原理，把相關理論講透，使學生知其然更知其所以然。例如在微生物菌種選育與保藏中，菌種篩選是非常重要的工作任務，平皿快速檢出法中抑菌圈、透明圈、變色圈的原理知識應設計為詳解、重點講解，遺傳物質在細胞中的7種存在方式則安排學生自學了解。

1.2 突出實踐性教學內容，夯實技術技能

實踐性強是“微生物”課程的特點，微生物實踐操作分基本操作、檢驗檢測項目操作、應用技術操作3個模塊。在教學過程中，教師應以實踐為先導，引導學生學習理論。在課程設計上，教師應以工作任務為中心組織課程內容，以“技術鏈”分項目設置任務模塊，構建環環相扣的鏈式基本操作技術實踐教學體系。利用課堂主戰場，學生按順序完成培養基配制技術、消毒滅菌技術、無菌取樣技術、空氣中微生物含量的測定、接種技術、分離純化技術、菌種保藏技術、染色技術、顯微技術、計數技術等基本功訓練任務，養成謹慎、細致、耐心、穩扎穩打的實驗習慣；基于中小微企業真實項目，實戰菌落總數、大腸菌群等檢驗標準，獨立完成致病菌檢測仿真操作，形成檢驗檢測能力，服務地方微生物檢測事業；選取地方特色案例，實戰孝感米酒、宜昌橘子果酒、仙桃蜜桃酒等制作工藝技術，為家鄉建設、農村建設埋藏、孵育創新創業種子。

2 創新教學方法，向課堂要質量

在信息化時代，每個人都要對信息的準確性進行獨立評判，知其然不知其所以然，只需接收信息無需判斷正誤的記憶理解式學習已落后。只有知其然更知其所以然，會分析、能評判，才能適應社會的變革、結構的分化、工作的轉換。《NMC地平線報告：2017高等教育版》預測高等教育未來的六大發展趨勢，深度學習、混合式學習、重新設計學習空間位列其中。深度學習是一種基于“分析、評價和創造”高階思維發展的理解性學習。郭華[1]指出，深度學習是教學中的學生學習而不是一般學習者的自學，必須有教師的引導和幫助，深度學習落實了學生在教學活動中的主體地位，形成了有助于未來發展的核心素養。案例導入、探究類反思性學習[2]、創新性思維訓練、頭腦風暴[3]等教學方式在“微生物”課堂上的應用可有效提高課堂教學質量、激發學生的學習熱情、提振學生的精氣神。

2.1 在經典實驗中引導學生進行反思性學習

革蘭氏染色法是微生物學顯微技術中的經典實驗任務，由丹麥醫生C.Gram于1884年創立，是一種在細菌學中廣泛應用的重要鑒別染色方法，是全世界各細菌實驗室不可缺少的細菌檢驗技術，可用于指導臨床醫生合理使用抗生素，保障生命健康。染色步驟有結晶紫初染、碘液媒染、95%乙醇脫色、番紅復染，顯微鏡下菌體呈紅色者為革蘭氏陰性菌（常以G﹣表示），紫色者為革蘭氏陽性菌（常以G+表示），實驗菌種常為大腸埃希菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌，實驗步驟有制片、涂菌、干燥、固定、染色、鏡檢。實驗準備階段菌種的菌齡控制以及實驗過程中涂片的取菌量、碘液媒染時間和乙醇脫色時間控制，直接影響實驗結果以及學生的實驗興趣和積極性。

課前，教師通過網絡教學平臺提供革蘭氏染色相關論文[4]、教學視頻，明示教學目標，督促學生了解即將進行的實驗關鍵環節，學習洪慶華教師為提高革蘭氏染色實驗教學效果精益求精、主動研究的精神，啟蒙學生重視實驗操作細節、重視關鍵參數、認真仔細的實驗意識。課中，教師講解重難點，播放操作演示視頻，根據預習內容及操作視頻，提問實驗成功的關鍵點，規定單人獨立操作，學生按步驟練習，實驗結果拍照請教師確認。教師巡回指導，培養學生的實驗興趣和操作技能，然后出示考核表，以質量為第一要素、操作時間為參考要素進行現場打分，讓學生在規定時間內感受成功的喜悅，體驗涂片過多導致結果假陰（陽），菌齡不當、脫色時間不當導致結果與預期不符的失敗感，督促學生反思實驗過程，深刻理解欲速則不達、細節決定成敗的含義。以質量為結果導向設置現場打分環節，學生的專注度明顯提高，責任心、競爭意識明顯增強。課后，教師要求學生閱讀平臺上的文獻資料：《革蘭氏染色法觀察與區分細菌》[5]《革蘭氏染色三步法與質量控制》[6]《提高大學生科學探究實踐的案例設計》[7]《細菌革蘭氏染色探究式實驗教學的設計和實施效果分析》[8]以及劉春爽等[9]快速判定菌株革蘭氏染色反應的熒光法、袁健等[10]基于蛋白質序列特征分析的細菌革蘭氏陰陽性判別算法GCBPS相關文章。學生結合實驗課所學、所做及時整理知識技能點，回顧反思實驗各步驟的注意事項以及不足，了解革蘭氏染色技術的進展和發展趨勢，消除害怕科研、科研距離自己太遠的心理，積極擁抱新技術。

2.2 實施頭腦風暴教學方法，激發學生的研發潛能

頭腦風暴法由美國BBDO廣告公司的奧斯本首創，是一種于討論中打破常規、積極思考、暢所欲言，集體開發創造性思維、互相啟發思想、互相激勵、發揮互激效應的思維訓練法[11]。

課堂是啟蒙科研思想、實施技術研發和產品升級教育的主陣地，在“微生物的實際應用—果酒釀造”教學中，采用頭腦風暴法可激發學生的研發潛能，達到教學目標。

課前，教師通過教學平臺將果酒相關要求及希望解決的問題按奧斯本檢核表發布，讓所有學生都有時間提前查閱資料并思考。

課中，首先學生以5～6人為一組，自由討論，大膽想象，嚴禁批評，以量求質，延遲評判。根據奧斯本9個檢核項目，聯系實際，強制性地逐個核對討論，逐條核檢，寫出新設想，不能有遺漏。其次教師評判，回歸課堂教學目標，基于現實，依據課時、學校的實驗條件，確立課堂實驗設計聚焦問題。最后每組根據討論結果，選擇感興趣的項目，在教師的指導下，設計實訓項目方案。統一認識后確定的實操項目有 4個：柑橘梨子復合酒發酵工藝研究、不同菌種對蘋果酒的影響研究、荷葉蘋果酒發酵工藝研究、黃瓜酒發酵工藝研究。實驗證明，除黃瓜酒發酵工藝項目未有酒精產出外，其他均有收獲，只是酒精含量偏低，與理論計算量差異較大，啟示學生科研需要反復，要在后續教學實踐課中重設工藝參數、持續改進。科研是一個不斷試錯的過程，能證明某一條工藝線路不合適，也是提升學習效率的一種途徑。

課后，學生撰寫實驗報告，教師對反思深刻、以科研小論文形式整理的學生給予加分。教師指導學生利用即將到來的暑假將課堂所學應用于實踐，將企業真實項目置于家庭實訓環境進行模擬訓練，要求學生根據家鄉水果資源情況，選擇合適的水果制作果酒；用專業知識優化果酒配方，設計制作步驟，因地制宜，助力當地農產品加工。

3 改革教學模式，培養學生的自主學習能力

微生物檢測是農產品、食品、藥品及第三方檢測企業招聘的重要崗位之一，企業常規項目是菌落總數和大腸菌群測定。學校傳統教學范式是實驗準備教師按主講教師要求準備好所有儀器設備、耗材、藥品、試劑，學生按主講教師指示逐步完成操作。畢業生就業調查發現：用人單位對畢業生的技能水平不太滿意，因此，教師要在實驗課上調整教學方法。首先，減少實驗準備教師的工作，變準備為監督，學生自主完成實驗準備、藥品配制、儀器耗材歸位、實驗室清理任務。其次，改變主講教師的地位，變主講為引導，將講臺交給學生，學生在講臺上描述操作流程整理、操作時間安排、實驗耗材用量需求、實驗原始數據記錄表格和實驗報告表格繪制、人員分工的過程。

GB 4789.2—2016中菌落總數和GB 4789.3—2016中大腸菌群測定由3個實驗項目組成，一般安排在實訓周完成。訓練開始前3天，教師給學生布置實訓內容，安排學生提前預習。實訓周第一天，教師檢查學生的預習情況，引導學生梳理操作原理及步驟，使其清楚本周學習目標、教學目標、具體安排。每個實驗項目安排一組學生合作完成，從中選派一名學生代表講解，繪制具體可操作的流程圖，要求如下：以器材外形、使用器材的個數、實際操作中需用到的藥品量、試劑量表示；一個操作完成進行到下一步時，以箭頭相連；時間、溫度等關鍵工藝參數必須標明；寫出每項操作預計花費的時間。3個實驗梳理完畢后，集體討論3個實驗的時間可否優化、怎樣優化。在學生討論、整理思路的過程中，教師可通過聆聽抽絲剝繭，層層提問，快速找到學生學習難點、痛點，提高教學效果。周二至周五，學生按計劃實驗操作、記錄數據、撰寫報告，教師提供操作考核表，巡回指導，隨時處理實驗問題，反復強調按標準操作、規范化訓練，提出原理性知識問題供學生思考，啟示學生課后主動學習、提高理論水平，實現做學合一，“一面做，一面學，從做里求學，從隨時隨地的工作中求得系統的知能”。每個項目完成后，學生在黑板上寫出測定的原始實驗數據，教師逐組核查數據的真實性，與全班學生一起分析成功或失敗的原因，總結實驗注意事項。所有實驗結束后，教師現場檢查紙質實驗報告，核查實驗數據，培養學生的誠信品質和實事求是的精神。

讓學生成為教師是翻轉課堂的一大特點。學生在講解一周實驗內容時，不必拘泥于現代教學儀器的高端，既可采用粉筆和黑板，也可采用PPT+黑板+板書，更可使用智慧教室。在翻轉課堂教學過程中，學生的預習程度、教師的控場能力、學生的理解能力直接影響教學進度和教學目標的實現。

服務區域經濟、訓練檢驗檢測人才離不開校企合作、產教融合。安排學生進企業學習也是“微生物”課程改革的特點之一。每年暑期，合作企業為學生提供理化檢測、儀器分析和微生物檢測等崗位，學生根據意愿和興趣選擇崗位。經校內做學合一實訓后，學生在企業微生物標準實驗室再次接受菌落總數、大腸菌群測定訓練，增加致病菌檢驗學習機會。企業導師以師徒制形式指導學生認識企業檢驗室各類實驗儀器，熟悉功能和使用方法、實驗藥品的安全使用事項、主要產品的檢測方法，學習國家標準、藥典標準，將學校所學和企業要求聯系起來。通過邊做邊示范、邊講邊提問，學生全過程觀摩導師的樣品處理、檢測及結果處理過程，然后才能獨立操作。在真實職業崗位標準的培養和訓練下，學生養成了終身學習的理念、良好的工作行為習慣，強化了標準意識、規范意識、協作精神，提升了職業競爭能力、動手能力、思維品質。

4 教學改革效果分析

2008年首次在食品生物技術專業進行菌落總數、大腸菌群測定的翻轉課堂教學改革以來，案例導入、探究式學習、啟發式教學、互動式交流、頭腦風暴等教學方法在“微生物”課堂交替呈現，食品藥品專業建設效果顯著。學生的學習積極性、主動性、繼續深造意愿明顯提高，課堂活躍度逐年攀升，近兩年的“微生物”課堂基本杜絕了缺課、睡覺現象。經過“微生物”課程學習后，學生對所在專業其他課程的學習熱情大大提升。在技能競賽方面，2009—2010年食品專業學生參加全國生物技術職業技能競賽產品檢驗工大賽，獲團體一等獎1個，個人一、二等獎3個。藥品專業學生參加2010年全國生物技術職業技能競賽發酵工大賽，獲團體一等獎1個，個人一等獎2個。2016—2019年食品專業學生參加全國高職院校食品營養與安全檢測技能大賽，獲團體一等獎1次，團體二等獎1次，個人一、二、三等獎多次。最近連續4年畢業生調查發現，微生物檢測、微生物研發助理、發酵等崗位的畢業生上手快，企業對畢業生的認可度、滿意度高，綜合評價高。

通過以學生為中心的翻轉課堂、頭腦風暴教學改革，學生的創新意識被強化、研發潛能被激發。有學生搜集當地企業難題，也有學生主動聯系教師參與課題研究。2011屆食品專業學生參與湖北省教育廳項目“生物保鮮劑在水產品中的應用研究”，于2011年3月在《食品工程》雜志發表論文《鮮姜汁在基圍蝦防腐保鮮中的應用研究》；2017屆藥品專業學生參與磺胺類截短側耳素課題研究，于2015年在《畜牧與飼料科學》第2期雜志上發表《新型磺胺類截短側耳素衍生物抑菌效果研究》；2020屆食品專業學生參加湖北省酒體設計大賽，在教師的指導下于《農產品加工》雜志發表論文《蜜橘甜酒果露酒制作工藝研究》。

5 結語

國家職業教育改革實施方案提出將發展高等職業教育作為培養大國工匠、能工巧匠的重要方式，強調發展以職業需求為導向、以實踐能力培養為重點、以產學研用結合為途徑的專業學位研究生培養模式。高職教師應主動適應職場變革，提升職業素養，以實踐能力培養為重點，以產學研用結合為途徑，改變教學模式，啟發思想，因材施教，激發學生的研發潛能，立德樹人，這也是教師教書育人本能的回歸。從教學內容設計、教學方法創新、教學模式改進等方面對“微生物”課程進行改造和提升，實現學生知識架構、學習能力、研發潛能、創新意識、競爭意識、誠信合規意識的不斷攀升。微生物技術在飛速發展，提高學生服務中小微企業的實踐技能、知識能力水平是一個長期過程，需要持續努力、學習提升。