探究式教學模式在“食品微生物學”實驗教學中的實踐

李雪玲，胡文鋒，廖振林，鐘青萍

（華南農(nóng)業(yè)大學食品學院，廣東廣州 510642）

探究式教學模式在“食品微生物學”實驗教學中的實踐

李雪玲，胡文鋒，廖振林，*鐘青萍

（華南農(nóng)業(yè)大學食品學院，廣東廣州 510642）

將探究式教學模式應(yīng)用于“食品微生物學”實驗課程教學中，通過調(diào)整基礎(chǔ)性實驗的順序，探究“未知菌”；通過設(shè)置問題情境探究實驗原理、關(guān)鍵實驗環(huán)節(jié)及實驗現(xiàn)象的因果關(guān)系；通過自主選題、分組設(shè)計課內(nèi)探究式實驗項目，并結(jié)合課外科技創(chuàng)新開展綜合性設(shè)計性實驗。探究式教學模式的實踐使學生從著重知識的積累和傳承向知識的探究過程轉(zhuǎn)變，從被動接受知識向主動獲取知識轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學生求實、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和勇于探索、勇于創(chuàng)新的精神，提升了學生的綜合實踐技能，實驗教學也取得了良好的效果。

探究式模式；食品微生物學；實驗教學；創(chuàng)新能力

探究式教學（Inquiry teaching）是指使學生用類似科學研究的方法，通過自己閱讀、觀察、實驗、討論和思考等途徑獨立探究、自主尋找并發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的原理和結(jié)論的一種教學方法。在探究式教學模式中，學生通過主動探索，自主發(fā)現(xiàn)問題并掌握解決問題的步驟和方法，探究事物發(fā)展的起因和內(nèi)部聯(lián)系，找出其中的規(guī)律，從而獲取知識并發(fā)展能力[1]。

“食品微生物學”作為微生物學的一個分支學科，是食品科學與工程、食品質(zhì)量與安全等專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程實踐性強，對食品的安全生產(chǎn)、微生物資源的開發(fā)與利用、農(nóng)副產(chǎn)品的綜合開發(fā)利用具有重要的作用。實驗教學除了證實、鞏固理論教學傳授的知識，讓學生掌握基本的實驗操作技術(shù)外，還應(yīng)該提升學生的科學思維能力和綜合實踐技能，培養(yǎng)學生的探索精神和創(chuàng)新能力[2]，而且其課堂形式更有利于教師與學生的互動。近年來，依據(jù)學生身心特點、教學內(nèi)容和學科特點，將探究式教學模式融入“食品微生物學”實驗教學課堂中，無論是基礎(chǔ)的驗證性實驗還是綜合性設(shè)計性實驗，學生在過程中自主參與實驗，學會觀察與思考、學會發(fā)現(xiàn)與探索，不斷提高學習興趣及創(chuàng)新能力。

1 基礎(chǔ)性實驗中的探究式教學

以往教師在講授基礎(chǔ)驗證性實驗時多采用模仿式教學模式，首先講解實驗原理及方法，然后要求學生嚴格按照講解的內(nèi)容和實驗指導中的實驗步驟完成實驗，而探究式教學的目的是為了使學生更好地理解和運用科學概念、原理，更有效地進行學習，從而提高科學研究能力及綜合素質(zhì)[3]。

1.1 調(diào)整實驗順序，探究“未知菌”

“食品微生物學”實驗教學的材料以往都是教師準備好，實驗內(nèi)容多是單一的演示驗證性實驗，連貫性也較差，學生按照事先設(shè)定好的實驗步驟按部就班，分析思考的空間較少。這種機械化實驗教學模式容易導致學生思維定勢，學生以一種被動接受知識的方式進行學習，將實驗當成任務(wù)來完成，缺乏主動性和積極性，更談不上探究。例如，微生物的染色及形態(tài)觀察，教師準備好實驗材料和已知菌種，學生只是按照實驗步驟操作，至于菌種是否被污染，染色結(jié)果是否正確，大部分學生不會在意，也不會分析結(jié)果和失敗原因。

雖然普通的驗證性實驗在培養(yǎng)學生的基本實驗技能上具有重要的作用，但是每個普通實驗之間缺乏有效的銜接，學生不能清楚地認識各個實驗之間的相互聯(lián)系，難于激發(fā)學生的學習興趣和主觀能動性。選取部分班級采用探究式教學模式，通過適當調(diào)整實驗的前后順序，對現(xiàn)有的部分普通驗證性實驗進行整合，構(gòu)建因果連鎖反應(yīng)機制[4]。例如，第1次實驗調(diào)整為培養(yǎng)基的制備及滅菌；第2次實驗是從不同的市售食品材料中分離、純化微生物；第3次實驗對獲得的“未知”微生物進行菌落計數(shù)、形態(tài)觀察；第4次實驗學習光學顯微鏡的使用及微生物個體形態(tài)觀察；第5次實驗學習簡單染色法和革蘭氏染色法；第6次實驗考察物理、化學因素對微生物的影響。而第1次實驗制作哪種培養(yǎng)基，要根據(jù)第2次實驗內(nèi)容而定，學生采用自己分離的“未知菌”作為實驗菌種，同時以教師提供的已知菌種作為對照，學生會積極關(guān)注自己每一次實驗的結(jié)果，考查分離微生物所用的培養(yǎng)基是否合適，從不同的食品材料中分離獲得的微生物的數(shù)量如何，培養(yǎng)出的微生物菌落形態(tài)和個體形態(tài)是什么樣的[4]。學生對自己選擇的“未知菌”進行一步一步的探究，可增加學習興趣，增強責任感，掌握的知識點也更牢固。

1.2 設(shè)置問題情境，探究實驗原理

如何讓驗證性實驗起到激發(fā)學生思維的作用？有針對性地選擇一些操作性強、接近學生生活的特色實驗用于探究，選取某一個關(guān)鍵的實驗步驟進行探究，巧妙設(shè)置問題情境，激活學生的思維，使學生邊實驗邊思考，多問為什么，而不是機械地按照實驗步驟進行實驗。學生實驗探究的經(jīng)歷與科學家進行科學探究的過程相似，可以讓學生深入理解、掌握食品微生物學實驗的基本原理與操作技術(shù)，體驗探究性學習的樂趣，領(lǐng)悟科學探究的精神[3]。

傳統(tǒng)的實驗教學中，學生被動地接受實驗方法，機械地照搬步驟，而對原理的追問往往十分缺乏。采用探究式教學模式，教師不再是灌輸實驗原理，而是讓學生通過實驗、討論等途徑獲得對實驗原理的推論及驗證[5]。例如，在探究教學模式中，教師可以通過設(shè)置思考題讓學生探究實驗現(xiàn)象與原理的關(guān)系：“紫外線對微生物的影響實驗中，無菌五角星紙片遮蓋的部分能長出菌落嗎？那沒有遮蓋的部分能否長出菌落？”通過設(shè)置問題，讓學生探究是否有紫外線不能殺死的菌株。如有，其能生長的原因是什么？這些問題既包含了對已有理論的驗證，也含有一定程度的理論探索。原理的追問會讓學生對實驗現(xiàn)象的本質(zhì)產(chǎn)生好奇心，認真思考引起該現(xiàn)象的原因，而不僅是被動接受教材中的知識。學生通過實際操作實踐和思考，對紫外線具有殺菌及DNA損傷的光修復機制的掌握會更具體化、更透徹。

1.3 探究實驗現(xiàn)象因果關(guān)系，糾正常見錯誤

“食品微生物學”實驗課程中包含了不同類型的多種微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察和細致復雜的實驗操作技術(shù)，在教學中可把學生的實際操作進行拍攝錄像并放映，如展示涂片、平板劃線、平板涂布、斜面試管接種等具體操作及其結(jié)果（培養(yǎng)的平板、試管、染色照片、作業(yè)等形式），讓學生通過觀察、實驗、思考、討論等途徑探究實驗現(xiàn)象及原因，一起參與評價，并提供規(guī)范性的操作視頻供大家比較學習，糾正常見的操作錯誤。如果學生觀察不到清晰的細菌個體，嘗試追問學生：為什么不同的微生物要用不同倍數(shù)的物鏡觀察？怎樣的微生物必須使用油鏡才能看清楚？在鏡頭和載玻片上滴加香柏油，起什么作用？在革蘭氏染色實驗中，當學生染色結(jié)果不一致時，可以提出“為什么同一種細菌，一些同學經(jīng)革蘭氏染色的結(jié)果是陽性菌，而一些卻是陰性菌？怎樣證明結(jié)果的正確與否？”通過運用觀察、比較、假設(shè)、抓主要因素等方法，使學生學會質(zhì)疑、分析和總結(jié)，揭示出現(xiàn)不同實驗現(xiàn)象的因果關(guān)系。學生通過主動參與實驗操作獲得感性知識，在實驗中體驗成功與失敗，憑自己的能力解決問題、尋求結(jié)論、獲取知識，理解力和判斷力得到了提高。

2 綜合設(shè)計性實驗中的探究式教學

綜合設(shè)計性實驗的探究式教學過程主要以學生的探究活動為主，鼓勵學生根據(jù)自己日常生活的常識及經(jīng)驗，收集有關(guān)資料，用自己喜歡的方式去尋找問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，將“教實驗”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝脤嶒灲獭盵2]。

2.1 學生自主選擇綜合性設(shè)計性實驗項目

在學生掌握了“食品微生物學”的基本操作后，綜合無菌操作技術(shù)、微生物純培養(yǎng)技術(shù)，染色、顯微觀察技術(shù)及微生物的菌種鑒定等實驗手段，結(jié)合實際生活和生產(chǎn)中的一些熱點問題，引導學生聯(lián)系現(xiàn)實生活，通過共同實施一個探究式實驗項目進行教學活動，開展靈活的項目式綜合設(shè)計性實驗。

項目的選題可以與“食品微生物學”理論教學環(huán)節(jié)相結(jié)合，讓學生大量閱讀相關(guān)的參考文獻，熟悉相關(guān)領(lǐng)域的研究進展，增強選題的目的性和可行性。學生以4人為1個小組，自主選擇感興趣的綜合設(shè)計性實驗項目：如“常見發(fā)酵食品（酸奶、泡菜、納豆、果醋、甜酒釀等）的制備及相關(guān)微生物的分離純化、鑒定”“功能微生物菌種資源（抗菌、抗氧化、生物轉(zhuǎn)化等）篩選平臺”“引起食品腐敗變質(zhì)微生物的篩選鑒定及不同防腐劑對其生長的影響”等，讓學生在自主活動中學會發(fā)現(xiàn)、學會探索、學會創(chuàng)新，在實驗中探討并深刻地認識到微生物的關(guān)鍵作用，使有限的實驗教學活動不斷拓展和延伸，激發(fā)了學生的探究興趣。

2.2 學生設(shè)計實驗方案，互助完成項目

思維的過程往往是提出問題、分析問題、解決問題的過程。在實驗設(shè)計過程中，教師的作用是給學生提供實驗的大方向，不提供成熟的方案，學生選定探究的項目后，議定實驗目標及任務(wù)，而教師引導學生以小組形式組織討論，查閱文獻資料及參考教材，對其中相近的實驗方案進行對比及改進，設(shè)計可行的實驗方案。教師通過提出問題的方式與學生共同探討方案，引導學生思考，找出解決的辦法。然后學生根據(jù)實驗方案準備實驗器材，進行樣本采集，完成培養(yǎng)基的配制和滅菌、微生物的分離與培養(yǎng)、微生物的形態(tài)觀察等整合在一起的綜合實驗，如果在綜合實驗過程中遇到難于理解的問題，學生學會通過不同的方法互相探討，解決難題，互相協(xié)作共同完成實驗。

例如，學生通過文獻檢索的方式了解不同酸奶的制作原理，嘗試讓學生自己設(shè)計實驗進行探究“為什么不同酸奶的口感和風味差別很大”，引導學生從不同來源的酸奶材料中分別分離相關(guān)微生物，將這些微生物的特點進行比較分析，從而總結(jié)出關(guān)鍵的原因，增強解決日常生活問題的能力。整個教學過程中始終以學生為中心，突出探究的整個過程而不是結(jié)果，讓學生從被動地接受知識轉(zhuǎn)變成主動探究的實踐者。

探究性實驗項目的設(shè)計方案不同，獲取的數(shù)據(jù)也會千差萬別，最終所得的結(jié)論也不同。在設(shè)計方案確定后，學生還要自己設(shè)計詳細記錄實驗現(xiàn)象和原始數(shù)據(jù)的表格，便于進行實驗數(shù)據(jù)的處理和分析，進一步完成實驗結(jié)果的闡述，得出實驗結(jié)論[3]，并寫成科技小論文。教師選取完成效果好的小組代表制作幻燈片，回顧與總結(jié)整個實驗過程，并在全班進行講解交流，其他學生和教師就匯報內(nèi)容進行提問交流。

2.3 有機結(jié)合課外科技創(chuàng)新活動

在以上綜合設(shè)計性實驗項目篩選獲得一些功能微生物資源的基礎(chǔ)上，鼓勵感興趣的學生主動參與到更深入的探究式學習中。教師會給學生提供一些思路，根據(jù)具體情況確定下一步的研究方案，如進一步測定功能微生物代謝產(chǎn)物的生物學活性，并進行相關(guān)功能分析等[6]，將課內(nèi)綜合設(shè)計性實驗與“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目”“挑戰(zhàn)杯”等課外科技創(chuàng)新項目，以及教師的科研活動銜接，進一步深化教學內(nèi)容，鞏固探究式模式的教學效果，推動探究式實驗項目的提升。

把教師的科研工作融入教學，及時關(guān)注食品微生物學科發(fā)展的動態(tài)，跟蹤有科學價值的研究，不斷地充實教學內(nèi)涵。比如，近2年開展的“源于動物腸道的降解亞硝酸鹽乳酸菌的篩選及初步應(yīng)用”“唾液乳桿菌所產(chǎn)細菌素應(yīng)用于水產(chǎn)品防腐的研究”“類布氏乳桿菌發(fā)酵果蔬汁”“紫甘藍蔬汁發(fā)酵原兒茶酸的工藝研究”“忍冬藤混菌共發(fā)酵用于果蔬保鮮的研究”“一種祛痘抗菌肽及其生產(chǎn)方法”“利用真菌生產(chǎn)快速可再生材料的研究”“以沙石為原料的微生物培養(yǎng)法制磚的關(guān)鍵技術(shù)研究”等創(chuàng)新項目，是教師目前承擔的科研任務(wù)和多年的研究方向，讓學生參與到這些課外科技創(chuàng)新活動，指導學生結(jié)合科學研究項目開展進一步的探究，在項目中加深對專業(yè)知識的理解，形式更為生動，往往會達到事半功倍的效果。

3 結(jié)語

在“食品微生物學”實驗課程的探究式教學模式實踐中，實驗教學的重點不是機械地講授實驗，而是讓學生應(yīng)用不同的探究方法在教師的指導下完成實驗。實驗過程中學生查閱資料、帶著問題觀察，邊思考邊實驗，遇到問題學會質(zhì)疑，學會分析討論。實驗不再枯燥乏味，整個過程充滿挑戰(zhàn)，學生的主動性和積極性都明顯提高了，興趣也更濃厚了，實驗教學的課堂氣氛也活躍起來，使學生更為靈活、扎實地掌握食品微生物學實驗的基本知識和操作技能，提升了學生自我獲取知識和解決問題的能力，實驗課程的教學質(zhì)量及教學效果有了明顯的提高。

[1]陳海敏，吳芳麗，李歐，等.微生物學探究式實驗教學的反思 [J].實驗科學與技術(shù)，2016，14（3）：85-88，118.

[2]尹樂斌，趙良忠.“食品微生物學”實驗教學體系的改革與實踐 [J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2016（4）：67-69.

[3]李雪玲，廖振林，羅文華，等.探究式教學模式在“生物技術(shù)制藥”課程中的實踐 [J].中國科教創(chuàng)新導刊，2013 （7）：45-46.

[4]姜明，王立鳳，陳歡.提高高校學生微生物學學習興趣的教學方法探討 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2013，41（17）：7 729-7 730，7 732.

[5]姚舒，崔榮榮.論證探究式教學模式對我國生物學實驗教學的啟示 [J].生物學教學，2017，42（6）：61-62.

[6]陳海敏，南旭瑩，丁先鋒，等.微生物學探究式實驗教學模式的建立與實踐 [J].高校生物學教學研究，2012（4）：23-26.◇

Practices of Inquiry Teaching Mode in Experimental Course of Food Microbiology

LI Xueling，HU Wenfeng，LIAO Zhenlin，*ZHONG Qingping
（College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou，Guangdong 510642，China）

Inquiry teaching methods were applied in the teaching process of Food Microbiology experiment， which were exploring the unknown bacteria through adjusting the order of foundational experiments，setting the problem situation to investigate the experimental principle，the key points of the procedure and the causality of the phenomena.The comprehensive design experiments were carried out through selecting and designing exploratory experiment projects in groups，combined with extracurricular innovation research.The teaching methods can change the core of students'study from overemphasizing the inheritance and accumulation of knowledge to the inquiring of knowledge，from receiving knowledge passively to learning knowledge actively.The methods developed honest scientific attitude and innovation spirit for the students.The practical skills of the students were enhanced，and the better results have been achieved in experiment teaching.

inquiry teaching；Food Microbiology；experimental teaching；innovation ability

G642

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.12.049

1671-9646（2017） 12b-0074-03

2017-10-25

李雪玲（1978— ），女，博士，講師，研究方向為食品微生物學。

*通訊作者：鐘青萍（1967— ），女，博士，副教授，研究方向為食品微生物學、食品質(zhì)量與安全。