基于微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)策略

胡廷章，王貴學(xué)，胡宗利，陳國平

摘要：在分析傳統(tǒng)微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題的基礎(chǔ)上，完善微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，建立基本實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)四大實(shí)驗(yàn)?zāi)K，以提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力、觀察鑒別能力、創(chuàng)新思維能力、科學(xué)研究能力和綜合分析能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

關(guān)鍵詞：微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）07-0123-02

《微生物學(xué)》是生物學(xué)及相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是重要的實(shí)踐和應(yīng)用課程。微生物實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)在生命科學(xué)的研究領(lǐng)域中占有重要的地位，已廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代生命科學(xué)的各分支學(xué)科中[1-2]。微生物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)對整個(gè)教學(xué)質(zhì)量起著舉足輕重的作用，是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)[3]。

一、微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

在微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，存在的主要問題涉及四個(gè)方面：一是微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位缺少獨(dú)立性。微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)置往往與理論課教學(xué)相配套，沒有單獨(dú)設(shè)置為一門課程，缺乏其獨(dú)立性。二是實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的完整性缺乏。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容往往根據(jù)理論課教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間聯(lián)系不緊密，缺乏連續(xù)性、整體性。三是實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容比較陳舊，表現(xiàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間缺乏有機(jī)聯(lián)系。四是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法比較單一、缺乏學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的空間。

二、完善微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

為了貫徹“以學(xué)生為本，堅(jiān)持把知識傳授、能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)始終”的教學(xué)理念[4]，以“加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)”為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)，將整個(gè)微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容劃分為基本實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)四個(gè)模塊。

1.基本實(shí)驗(yàn)?zāi)K。基本實(shí)驗(yàn)?zāi)K主要是訓(xùn)練學(xué)生的基本技能，增加學(xué)生對所學(xué)理論的感性認(rèn)識，進(jìn)一步加深學(xué)生對一些基本原理的理解[5]。基本實(shí)驗(yàn)包括了微生物實(shí)驗(yàn)所必備的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。通過對學(xué)生進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)操作的訓(xùn)練，使學(xué)生掌握基本的操作技能，加深對基礎(chǔ)知識的理解和掌握。

2.綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K。綜合性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在掌握一定的基礎(chǔ)理論和基本技能的基礎(chǔ)上，運(yùn)用所學(xué)到的知識，對實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行綜合訓(xùn)練的一種復(fù)合性實(shí)驗(yàn)[6]。綜合性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容涉及本課程的綜合知識和與本課程相關(guān)的其他課程知識，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系，將單一的、分散的實(shí)驗(yàn)組合為綜合性實(shí)驗(yàn)，這樣可以在學(xué)生掌握基本知識和基本技能的基礎(chǔ)上，使其對基本技能和基本操作的綜合運(yùn)用能力得到訓(xùn)練。

3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K。在教學(xué)過程中，教師的作用應(yīng)在于“授之于漁而非魚”[7]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師要有意識地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。因此，在進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)之后，開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)尤為必要。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)往往是采取開放式教學(xué)模式，是學(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以根據(jù)自身的興趣和愛好自主選題、查閱相關(guān)資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)、記錄分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并在實(shí)驗(yàn)的過程中獨(dú)立解決實(shí)驗(yàn)中所遇到的各種問題。而教師是學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)者，在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要指導(dǎo)學(xué)生選題、制訂實(shí)驗(yàn)方案，對學(xué)生遇到的問題，可以提出解決問題的建議。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充完善了學(xué)生的專業(yè)知識，提高了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、獨(dú)力思考和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，也培養(yǎng)了學(xué)生在工作中的協(xié)調(diào)能力和堅(jiān)韌不拔的科研精神，加強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。同時(shí)，也提高了學(xué)生運(yùn)用微生物學(xué)相關(guān)知識和技能從事科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)的能力。

4.創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)K。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是為了給學(xué)生一個(gè)寬松的思維、想象空間，有利于展現(xiàn)學(xué)生的智慧和才華。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是給部分有興趣的同學(xué)提供的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，不需要人人參與。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用、整合和拓寬已有知識，培養(yǎng)創(chuàng)新的能力[5]。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)有利于提高了學(xué)生對科研的興趣和自信、提升學(xué)生的科研能力。

三、注重學(xué)生的能力培養(yǎng)

《微生物學(xué)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。微生物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力。

1.動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)。基本實(shí)驗(yàn)主要是對學(xué)生進(jìn)行微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)基本技能的訓(xùn)練。所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，主要是訓(xùn)練學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作技能，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。在教學(xué)過程中，教師先講解操作步驟，強(qiáng)調(diào)操作的關(guān)鍵，然后教師示范，學(xué)生動(dòng)手操作。在學(xué)生實(shí)際操作的過程中教師進(jìn)行指導(dǎo)。如微生物實(shí)驗(yàn)中的無菌操作技術(shù)是極為重要的技術(shù)，如果學(xué)生不掌握技術(shù)要領(lǐng)，不嚴(yán)格按規(guī)程操作，很容易發(fā)生污染。因此，在實(shí)驗(yàn)過程中，讓學(xué)生反復(fù)練習(xí)，直到掌握要領(lǐng)為止。這樣可以促使學(xué)生熟練掌握各個(gè)環(huán)節(jié)的操作程序，認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)規(guī)范的重要性，提高學(xué)生的操作技能。

2.觀察鑒別能力的培養(yǎng)。在菌落的觀察、顯微鏡下微生物的觀察、微生物的大小與數(shù)量測定等實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)有意識地培養(yǎng)學(xué)生的觀察鑒別能力。通過觀察細(xì)菌、放線菌、霉菌和酵母等菌落，讓學(xué)生從菌落的形狀、大小、顏色、質(zhì)感等幾方面對他們加以區(qū)分，描述其典型的特征；在顯微鏡下觀察細(xì)菌、放線菌、霉菌和酵母，分清什么是菌體、什么是雜質(zhì)，不同類型的菌體有何區(qū)別等，放線菌、霉菌的菌絲的分類、區(qū)別等。通過實(shí)踐，使學(xué)生養(yǎng)成仔細(xì)觀察的習(xí)慣，提高學(xué)生的鑒別能力。

3.創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中鼓勵(lì)學(xué)生標(biāo)新立異，適當(dāng)修改實(shí)驗(yàn)方案，大膽嘗試，引發(fā)學(xué)生好奇心，從而更好地啟迪思維，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、提高學(xué)生創(chuàng)新能力。如進(jìn)行革蘭氏染色實(shí)驗(yàn)時(shí)，一方面讓同學(xué)按正常步驟操作，另一方面也要求學(xué)生改變實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行操作，如省去某一步驟或改變?nèi)旧兔撋珪r(shí)間等，先思考會出行什么樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果？試驗(yàn)后觀察結(jié)果，與正常操作對比染色結(jié)果，對觀察到的現(xiàn)象做出解釋。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生除了掌握革蘭氏染色的操作技術(shù)和原理之外，加深了對碘液、酒精等試劑的作用原理等的理解。這樣不僅提高了學(xué)生的積極性，使學(xué)生從以實(shí)驗(yàn)教材為經(jīng)典的習(xí)慣中解脫了出來，對課本上沒有的實(shí)驗(yàn)方案產(chǎn)生很強(qiáng)的好奇心，而且讓學(xué)生學(xué)會了變通，開拓了思路，提高了創(chuàng)新思維能力。

4.科學(xué)研究能力的培養(yǎng)。以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為平臺，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。將微生物實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容有機(jī)地組合在一起，形成了一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相互銜接、前后實(shí)驗(yàn)相連貫的實(shí)驗(yàn)體系，從而使開設(shè)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)化，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中體會到微生物研究的基本思路，構(gòu)建微生物的研究框架，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力。在設(shè)計(jì)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中，加強(qiáng)對學(xué)生的引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)踐中提煉信息，為科研的選題提供線索。鼓勵(lì)學(xué)生積極參與開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，使他們的興趣得以加強(qiáng)和延續(xù)。通過對實(shí)驗(yàn)的自主設(shè)計(jì)，提高了學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力，隨著實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的深入開展，學(xué)生的動(dòng)手能力、自主學(xué)習(xí)能力和科研能力等也會得到鍛煉和提升。

5.綜合分析能力的培養(yǎng)。寫作能力的培養(yǎng)也是微生物實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，因?yàn)槲⑸飳?shí)驗(yàn)的結(jié)果需要通過文字表達(dá)出來。學(xué)生寫作能力的培養(yǎng)要從規(guī)范實(shí)驗(yàn)報(bào)告開始。實(shí)驗(yàn)報(bào)告不是實(shí)驗(yàn)過程的簡單記錄，而是一個(gè)不斷總結(jié)和提高的過程。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和分析討論最為重要，要求學(xué)生把所觀察到的現(xiàn)象和結(jié)果詳細(xì)而真實(shí)地記錄下來，并加以分析討論。對取得預(yù)期結(jié)果的實(shí)驗(yàn)，要分析實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵和體會；對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期不一致的實(shí)驗(yàn)，要分析失敗的原因，提出解決方案，最好能夠重復(fù)實(shí)驗(yàn)，直到達(dá)到預(yù)期的效果。要鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中，對實(shí)驗(yàn)所涉及的問題發(fā)表創(chuàng)造性的見解。對于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，涉及課題的選擇、可行性分析、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的具體操作、實(shí)驗(yàn)過程的記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析等多個(gè)方面，每一步都需要學(xué)生投入大量的精力分析思考。因此，通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告和課題論文的寫作訓(xùn)練，既可以引起學(xué)生的高度重視，同時(shí)又能培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力。

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基金項(xiàng)目：重慶大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目（0340）

作者簡介：胡廷章（1965-），男，教授，重慶大學(xué)生物工程學(xué)院博士后，主要從事微生物學(xué)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)的教學(xué)與研究。