基于現代教學理念的微生物學課程教學改革探索

郭云 敖子強 吳輝

摘要 隨著生命科學研究的飛速發展，微生物學課程教學面臨新的挑戰。在民族地區高等教育人才培養中，微生物學教育亟須改變傳統教學模式，以激發學生學習興趣，培養創新思維和科研能力，提高人才培養質量。本研究基于現代教學理念，在教學主體上進行翻轉，在教學內容上注入學科前沿動態，在教學方式上引入探究式、問題導向式等教學模式，在實驗教學上注重基本操作和實際應用。目的在于鞏固學生基礎知識，增強其學習自主性，增加前期實踐動手機會等，為西部民族地區藥學人才培養及其他地區人才培養提供參考。

關鍵詞 微生物學；民族地區；農業人才培養

中圖分類號 Q93-3；S182 文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2024）08-0119-05

為實現高等教育內涵式發展，培養具有創新思維能力的人才，高校教育改革需要在創新發展理念下進行積極探索，注重對學生創新思維能力的培養?；诂F代教學理念的問題式導入、翻轉課堂等教學方法的應用，以及基于現代信息技術和網絡平臺的慕課（MOOC）、微課和線上線下混合式教學等多種教學資源的出現[1]，使得高等教育課程改革成為趨勢之一。微生物學是將微生物作為研究對象的學科之一，具有實踐性強、應用性強及學科交叉廣泛等特點，成為生命科學等相關學科的基礎，是進一步學習微生物遺傳學、微生物生理學、分子生物學、發酵工程和酶工程等專業課的基礎課程[2]。隨著科學研究新內容、新方法和新技術的不斷更新，微生物學教學面臨新的挑戰。因此，優化教學模式，與前沿研究相結合，激發學生學習興趣，培養學生的創新思維和科研能力至關重要[3]。對此，部分學者針對理論與實驗教學進行一系列積極有益的改革探索，并取得良好成效[4-5]。

對于西部民族地區的高校來說，其需要逐步縮小差距，促進民族地區高校學生鞏固基礎知識，培養自主性學習習慣，以及增加前期實踐動手機會等，以提高微生物學人才培養的質量和創新思維。部分高校藥學專業微生物學與免疫學課程，是藥學專業的必修課程之一，使用教材為沈關心主編的《微生物學與免疫學》（第7版），理論課程設置為48課時，實驗課程設置為24課時。微生物學與免疫學課程涉及微生物學與免疫學知識，內容豐實，知識面廣，其知識點相對分散，知識更新快，有限的教學課時給教學造成一定的影響。實踐中，部分灌輸式教學方式容易使學習過程變得枯燥乏味，部分學生的知識基礎有待進一步鞏固，而教學中對前沿內容的更新和教學方式的優化將會使西部民族地區人才培養質量不斷提升。

為提高西部民族地區微生物學人才培養質量，借鑒其他高校的人才培養經驗[1，5-7]，本文在教學實踐中進行適應性改革，針對微生物學學科發展的特點和民族地區藥學人才培養教學中的薄弱環節等?；诂F代教學理念，結合新的教學方法，進行探索性嘗試，為民族地區微生物學人才培養提供參考。

1 微生物學課程理論教學模式改革探索

1.1 教學主體的翻轉性改變

部分教學模式以教師為中心，在灌輸式教學模式下，學生習慣性地處于被動接受狀態，對所學知識點的思考有待擴充，教學質量有待進一步提升。翻轉課堂以學生為中心，將學習主導權從教師向學生轉移。教學主體的翻轉，能夠有效提高學生學習的自主性，促使學生在學習過程中主動搜尋更多相關資料來擴展課本知識，實現從重視知識傳授到注重創新思維能力和自主學習能力培養的轉變。

在教學過程中，借鑒翻轉課堂的教學方式，翻轉教學主體，實現由以教師為中心向以學生為中心的轉變。基于部分基礎可能需要鞏固的學生，對教學主體進行相應轉變，優化設計了課程模塊。將原有貫穿課程中教師主導的全過程，設計為以學生為主、教師為輔的課程模塊（圖1）。

在教學過程中，教師主體比重從原有的70%降為30%左右，教師的功能從單一的教學主導者變為課程設計者、過程引導者和討論交流者。學生從被動接受者轉變為自主學習者、教學參與者和知識探尋者。課程主體中學生的比重增加至70%。這種設計解決了部分課堂課時不足的難題，課堂上教師主要對重難點知識進行講解，并將課程的前期資料閱讀和課后的討論、資料查找及主題討論等交由學生在非課堂時間去完成，提高了學生在課程中的主體地位和參與性，實現師生互動交流和學生自主學習。

1.2 教學內容的前沿性注入

教學內容是理論教學的重點，是學科建設的重要基礎。教學內容可以使學生系統地認識和構建學科知識體系，培養學生的學科思維能力，是人才培養質量的基本保證和教學質量的重要體現。微生物學研究日新月異，發展迅速，很多領域的知識更新周期較快[8]，新技術、新知識層出不窮，特別是組學大數據研究，給生命科學研究帶來了全新的視角[9-10]。因此，有必要將其與教程相結合進行教學，避免教學內容可能存在滯后的現象，有利于教學質量的提高。因此，在教學內容設計上，結合學科研究動態和熱點，導入前沿內容，對相關章節所涉前沿知識點進行講解，以培養學生的創新思維能力，拓展其學術視野，激發學習興趣。

首先，前沿知識的導入。微生物學科學研究中新觀點、新概念不斷出現，將學科前沿知識與現有教材內容有機結合，能在一定程度上激發學生專業興趣和學習積極性，提升學生的專業能力和創新能力。例如，在免疫學應用章節引入轉化醫學知識和個體化治療；在微生物遺傳與變異章節導入表觀遺傳學、微生物組學概念和觀點，在微生物在其他藥物生產中的應用章節介紹合成生物學的起源和發展趨勢等，均有助于學生理解學科發展的趨勢，能更好地激發其對相應學科專業的興趣。

其次，新方法的導入。新技術、新方法是推動學科發展的重要動力。在微生物學研究中，很多新技術、新方法（如生物芯片技術、生物信息學和組學等）在微生物學中廣泛應用，成為微生物學科蓬勃發展的重要推動力之一[3]。新方法的掌握對培養學生科研思維和創新能力有著重要作用，因此，在教學過程中，有必要在相應章節導入對新方法、新技術的介紹。一是生物信息學方法介紹。生物信息學在疫苗設計、基因研究等方面起著重要作用。在免疫學部分的第一章節“抗原”中，介紹應用基因組學進行疫苗研究的方法——反向疫苗學，直接利用生物信息學方法對微生物基因組序列進行分析，篩選候選抗原蛋白[11]。在“免疫球蛋白”和“細胞因子”章節介紹全基因組水平下細胞因子與IgG相關性分析[12]。在微生物學部分的章節中，介紹基于基因組序列的比較，確定新的病原微生物方法[13]。二是組學研究方法導入。組學在生物學中具有重要地位[10]。因此，在病原微生物章節介紹應用微生物代謝組學進行的分類[14]和生物學特性的鑒定[15]。在微生物分布與醫學微生態學章節，結合人類腸道微生物組學研究，介紹人類腸道微生物組學研究及其與疾病的相關性[16-17]。在微生物抗藥性章節，引入應用蛋白質組學進行細菌耐藥機制的研究[18]。教學內容中學科前沿研究導入情況如表1所示。

1.3 教學模式的探索性深入

教學模式是教師在課堂上采用的教學方法。教學模式的選擇，對于課程教學目標的實現有著重要意義。對具有龐大信息量的微生物學與免疫學課程來說，灌輸式教學可能會使部分學生處于被動接受狀態，不利于教學效果和質量的提高。為激發學生學習興趣，在教學主體進行適當翻轉的前提下，在教學方式上積極采用探究式、問題導向式和討論式等教學模式，對學生進行引導和啟發，探索式地分析和解決問題，讓學生主動了解知識點、查詢資料，提高其發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養其科學的研究方法與嚴謹、辯證的科學態度[25]。

設置以學生探究為主、教師點評為輔的“小組討論與展示”自主學習環節，進行探究式、問題導向式自主學習。將學生組合成幾個興趣小組，由學生自主擇題，教師輔助把關提出問題導向，進行“小組討論與展示”自主學習。在自主選題過程中，學生的積極性被調動，小組討論興趣被激發，學生的學習思路得到開拓。例如，部分小組根據抗生素話題擬定了“‘羞答答的抗生素靜悄悄的‘害”，根據食品安全話題擬定了“食品中黃曲霉素的檢測”，根據埃博拉病毒擬定了“埃博拉病毒與生物安全等級”等題目。興趣小組根據題目和教師的問題導向去查閱資料、思考分析及歸納總結，制成PPT并進行10 min左右的匯報，由教師對其匯報成果進行點評。

教學過程中，積極轉變教學方式，注重討論式和互動式教學，融入課程思政內容，將重難點內容通過啟發式問題提出，引導學生進行討論，促使學生主動思考和收集、查詢相關資料，加強其對知識點的理解和掌握。同時，在教學過程中加入新聞熱點導讀環節。以新聞熱點為導向，提升學生課程興趣，注入思政教育。關注微生物學前沿研究動態，注入新的知識背景。上課時以相關知名期刊研究論文為素材，準備一則微生物學或免疫學的最新研究進展報道。例如，以熱點“禽流感”“豬流感”話題，介紹病毒變異與疫苗研發的瓶頸；引導學生開展關于微生物組學的戰略意義等課堂討論。通過相關知識背景的介紹，提升學生的專業敏感性，使學生既能學習課程知識，又能感受到科學研究的趣味，達到寓教于樂的目的，有利于拓寬學生學術視野，提升其科學精神，并對其加強愛國主義教育。

2 微生物學課程實驗教學的基礎與應用性結合

實驗教學是微生物課程的重要環節，其不僅可以加深學生對理論課程的理解和掌握，還可以提高學生的實驗技能，激發其求知興趣。實踐中微生物學實驗內容豐富，教學過程中難以全部涉及。因此，在實驗教學中，根據基礎操作能力的特點和現有的實驗條件，以基礎操作和實驗應用性為主線開設實驗課程。

首先，注重基本操作和基本功訓練。部分學生對微生物學實驗操作可能比較陌生，相應的操作實踐較少。在實驗教學中，從微生物學的基本操作著手，細化基本操作流程，包括從無菌意識的培養到基本操作細節的講解與實踐。在實踐課教學中，設計2次實驗課內容，共計8個課時，進行專題介紹和專門操作實踐，讓學生熟悉并掌握微生物學中基本的顯微技術、無菌操作技術、分離和接種技術。

其次，注重應用性與趣味性結合。應用性是實驗教學的重要目的之一，學以致用是對學生掌握的實驗基本技能的實踐與應用。在實驗內容設計上，除綜合考慮具體實驗的基本操作外，還可以加入學生感興趣的酸奶制作、環境微生物（如手指、口腔、紙幣和空氣等環境）培養檢測等內容。實驗過程中，學生帶著“看不見的微生物真的無處不在嗎”等問題，開展探索性實驗，其學習興趣濃厚、積極性高，在實驗中能主動提出疑問并設法解決。

3 考核方式優化

良好的考核方式是確保教學效果的重要手段，也是檢測教學效果的重要指標。合理的考核方式有助于提高學生的學習興趣，促進學生的學習自主性和自律性?？己说哪康氖前l現并解決學生學習過程中存在的問題，是對教學結果的重要反饋，進而提高學生的學習成績。

傳統的考核方式設置為平時成績、期末卷面考試成績和實驗操作成績。可能存在期末卷面考試成績權重偏大的現象，導致部分學生對學習過程的重視度有待進一步提升。因此，在系統性教學改革中，為確保教學改革的效果，對考核方式進行優化顯得尤為重要。

在教學中，將教學考核的權重進行優化分配，降低原有的卷面考試權重，提高平時成績的比重。結合前期其他課程教學改革試行中設置期末卷面成績的嘗試，本課程將平時成績比重設置為60%（圖2），實踐證明較為合理。

量化考核細節。對考核細節進行具體量化，平時成績細化分為考勤（5%+）平時作業（10%+）小組討論與展示（15%）。實驗課程細化考核環節，將實驗目的與內容清楚、實驗操作規范、實驗結果良好、實驗報告書寫規范以及實驗結束后臺面收拾整潔等納入考核指標。

注重學習過程。小組討論與展示能體現學生的學習過程和探索，有必要將其納入考核環節，并作為平時成績單獨計分。小組討論環節需要有討論記錄，小組成員進行相互評分，分值計算為小組互評分數×30% +其他小組評分×30%+教師評分×40%。學生參與考核評價體系并占有較大的比重，既能體現學生的主體性，增強其學習積極性，又可以對學習過程和學習結果進行有效監督和反饋。

4 結語

微生物學是生命科學領域重要的專業基礎課程之一，在其日常教學中應緊跟快速變化的學科前沿熱點，以提高人才培養質量。本文研究了在教學過程中通過教學主體的翻轉、在教學內容中引入學科前沿和積極改變傳統教學模式等一系列嘗試。實踐表明，該探索有利于激發學生的學習興趣，增加課堂的參與性和互動性，學生到課率明顯提升，評教好評率上升，同時也有意識地培養了學生的科學思維能力和科研興趣，學生申報和參與科研課題、“互聯網+”大學生創新創業大賽和“挑戰杯”競賽的積極性明顯增強。教學實踐中也存在部分待改進之處，如學時有待進一步增強，知識點展開程度有待進一步深入，實驗教學中開展前沿性實驗有待進一步增加等。教學改革需要有變革自新的積極探索，更需要有攻堅克難的堅持，因材施教，循序漸進，以不斷提升教學水平，提高地區人才培養質量。

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（責編：楊 歡）

基金項目 貴州省科技支撐項目［黔科合支撐（2020）4Y017］；貴州民族大學校級教改項目（GMJG202019）；貴州民族大學校級自然科學類項目[GZMUZK（2022）YB14]。

作者簡介 郭云（1982—），女，安徽淮北人，博士研究生，副教授，從事微生物學研究。

通信作者 敖子強（1975—），男，貴州德江人，博士，教授，從事污染生態學事研究。

收稿日期 2023-12-15