微生物學實驗教學培養學生綜合技能策略探索

【摘 要】 在微生物學實驗教學中，應以培養學生實踐能力和創新能力為目標，優化完善實驗課程設置，探索新的教學模式，構建微生物學實驗教學體系，引導學生全程參與實驗教學過程，以學生自己動手為主，以提高學生實驗的綜合技能。

【關鍵詞】 微生物學實驗教學；學生綜合技能；培養策略

微生物學是高等院校生命科學專業的專業必修基礎課程，也是現代生物技術的重要基礎。而微生物學實驗是微生物學的重要組成部分，實驗教學對學生的綜合素質的提高和創新能力的培養是非常重要的教學環節。傳統微生物學實驗教學時間安排主要是以理論教學內容為基礎，而且實驗課程容量少，實驗單元內容單一，且單元之間相對獨立以及綜合性創新性實驗較少等弊端。在整個實驗教學過程中，學生的參與程度較低，對實驗的方法原理和步驟等理解不透，學生表現出的動手實踐能力差，畢業后不能適應現代社會需求。[1-3]筆者近些年來在微生物學實驗教學上進行了多方面的探索與研究，取得了明顯成效。

一、傳統微生物學實驗教學中常見問題

微生物學在整體教學中占有非常重要的地位，而微生物學實驗教學在教學環節中把理論和實踐進行了有機結合，進一步提高了學生的綜合技能，但是原有教學模式及教學內容已遠遠不能適應現代社會需求，主要存在以下若干問題。

1、學生實驗單元容量少

現代高等教育對高校學生綜合能力有著更高的要求，提高學生實驗技能尤為重要，對高校微生物學實驗教學而言，學生實驗內容設置上還存在諸多問題，[4]所開設實驗課教學內容多為基礎實驗，如高壓蒸汽滅菌、培養基制備、簡單染色或革蘭氏染色、微生物的培養、微生物形態觀察等，而且每個實驗單元相對獨立，缺乏聯系。內容設置簡單無序，占用課時相對較多，一學期所學內容相對較少，學生得不到實踐能力的提高，創新也就無從談起。因此，不利于學生動手能力和創新能力的提高。

2、實驗教學模式單一及學生參與程度低

以往的實驗教學一直沿用由實驗員將實驗課所需的儀器、耗材、器皿均在課前準備齊全，知道教師講授實驗目的、實驗原理、方法步驟和注意事項。使學生形成了依賴心理，學生進入課堂后只是簡單地按照實驗教程所示實驗步驟進行操作，整堂課基本上是處于機械被動狀態，導致學生對實驗原理理解深度不夠，實驗過程不認真，實驗步驟模糊不清，也不能發現問題并解決問題，對產生的實驗結果及實驗現象分析不透徹不全面，甚至得出錯誤結論。學生宏觀設計實驗能力得不到相應提高，不能很好地獨立完成整個實驗操作，將來不能很好從事科學研究工作

二、實驗課教學體系的建立

德州學院生命科學學院實驗中心根據多年實驗教學經驗，一改傳統實驗教學完全依附于理論課程且只有一套簡單獨立實驗教學體系的狀況，2008年始，根據不同專業人才培養方案對微生物學實驗教學體系進行了優化和整合。建立了一套微生物學實驗教學體系。

1、實驗課程模塊的設置與優化

在整個學期期間，先將微生物學實驗分為三個模塊：基礎實驗技能訓練、綜合實驗技能訓練和研究創新實驗技能訓練。基礎性實驗主要完成對實驗室安全及基本實驗技能訓練；綜合性實驗主要訓練學生運用已學知識和技能進行綜合性實驗能力；研究創新實驗訓練主要是學生可以通過自選給定實驗題目或自行設計應用型實驗題目，以小組為單位由學生自主共同完成整個實驗項目。一般情況下，微生物學實驗在時間上是按照一定順序緊密安排，保證實驗有效遞進和銜接，實驗內容安排順序是：掌握如何培養微生物→如何檢查微生物的存在→如何分離和純化目的微生物→如何篩選區分和鑒定目的微生物→如何應用微生物。

2、課程內實驗單元的整合與優化

微生物學實驗課程中有些實驗單元的實驗原理或者實驗結果之間存在必然聯系，在教學大綱范圍內，打破各個實驗單元的之間的界限，根據教學目標，把實驗內容、技術、方法等進行有機組合，以達到在較短時間內最大程度地提高學生的實驗技能。在把微生物學實驗課程分成了3個模塊基礎上，每個模塊下設置若干實驗項目。在基礎實驗技能模塊中，內容包括6個基礎性整合實驗，每個整合實驗又包含若干內容相對簡單但必須要掌握的實驗項目，主要內容涵蓋了微生物學要求的基本能力訓練。要求學生必須掌握每個實驗的基本原理，熟練掌握實驗器材的使用方法，對實驗結果和實驗現象能夠進行分析并解決實驗過程中遇到的問題。綜合實驗技能訓練階段主要鍛煉學生自主實驗能力，在教師引導下，根據實驗課程實際需要，設計了若干綜合性的實驗項目。其目的主要培養學生學習生物科學的基本理論、基本知識，訓練學生應用基礎研究和技術開發方面的科學思維及科學實驗能力，進而可以進行初步的教學、科研及技術開發。研究創新實驗技能訓練階段主要使學生達到利用已學知識探究未知結果能力目的。本階段主要是以當地社會需求或教師科研課題為基礎，設置若干與微生物學密切相關，可操作性和應用性要強的實驗題目。由學生共同查閱相關文獻，設計實驗技術路線，以共同完成實驗項目。

通過對微生物學實驗模塊設置、實驗項目的整合，初步建立了一套微生物學實驗課程體系。學生實踐能力和創新能力明顯提高，同時培養了學生學習興趣，使人才培養的質量和規格得到很大提高。

三、全程參與實驗教學，有效提高學生實驗技能

要想達到理想的教學效果，必須有一套科學的實驗教學課程體系，同時，更多的還需要學生主體的主動參與。學生要想得到較高的實驗操作技能必須要經過一個綜合過程。在教師的正確引導和標準示范作用下，學生的認真思考、親身動手體驗、對儀器設備的正確使用以及對實驗現象和實驗結果的理性分析等是圓滿完成實驗的必要條件。在整個的實驗教學過程中，突出以學生為主體，打破由教師準備實驗，學生只在課堂上操作的傳統做法，在教師的統一指導下，按照設置的模塊和實驗課程計劃，學生從文獻資料的查閱、制定實驗技術路線、實施實驗過程、記錄實驗現象和結果、分析整理實驗數據、形成實驗報告的整個實驗過程。尤其是加強學生參與實驗前的準備工作，讓學生自己動手參與試劑的配置、所需培養基和玻璃器皿的滅菌、儀器的調試使用等，完全要求學生獨立完成。在基礎實驗模塊中，無菌操作是最基礎的核心內容，要想完全做到無菌操作，必須使學生在思想上要建立一個無菌操作意識，這個過程的建立需要一個相當長的時間段，通常涉及到學生行為習慣的培養、實驗思路是否清晰及學生動手能力的強弱等因素直接相關。每次做實驗前，學生必須認真預習實驗內容，了解實驗原理及實驗中的注意事項。如在從土壤中分離微生物這一實驗中，需對土壤進行稀釋，需用到一些無菌水、無菌玻璃珠、無菌移液管或移液槍頭、無菌試管等，這些物品在實驗教程上所需試劑耗材并未給出，但實驗過程中又必須用到，如果學生對整個實驗過程沒有一個清晰的認識，在課前往往就不會對這些物品進行滅菌處理，導致在實驗過程中才意識到實驗準備的不足，最終直接影響實驗結果。在革蘭氏染色這一經典實驗中，取樣的大腸桿菌和葡萄球菌一般處于對數生長期，染色的效果最佳，這就需要根據實驗所需菌種的時間，從菌種的轉接、活化、擴大培養這一培養過程完成后最終使其正好處于對數生長期。培養時間過短或過長都會使實驗結果容易產生假陰性或假陽性。因此，在實驗準備階段忽略了這一點，實驗結果很容易失敗。因此，讓學生全程參與整個實驗教學過程有助于培養學生的宏觀設計能力，有助于學生形成嚴謹的工作態度，大大提高了學生綜合素養。

四、微信公眾平臺在微生物學實驗課程教學中的應用

隨著現代網絡技術的飛速發展，網絡平臺建立在教學上也顯示其巨大優勢，其中，微信具有推送對象精準、參與程度高、支持多種格式文件的發送和下載、信息傳播方便快捷等特點，教師與學生通過朋友圈、公眾平臺、掃二維碼等功能進行適時交流或獲得資訊。在高校中，大學生是微信用戶的主要群體、高校網絡硬件設施已經具備。因此，微信平臺在高校課程教學中的應用成為可能。[5]為了提高教學效果，根據學生的基本學情，利用微信公眾平臺網站注冊一個訂閱號，微信平臺公眾號為“微生物學微課平臺”，并讓學生通過手機客戶端添加關注，讓學生更及時了解課程的信息變化。公眾號平臺分為理論基礎、實踐實驗、答疑輔導三個基本模塊及15個接口，整合了包括文字、圖片、微視頻、鏈接等多種文件形式的信息資源。實踐實驗模塊與理論基礎模塊緊密結合，通過對微生物學實驗的學習與練習，學生將來可以從事與微生物學相關的科研工作或實際生產的職業。在實踐實驗模塊中，包含5個接口，分別為基礎實驗、綜合實驗、創新實驗、視頻資料、實踐應用。這些接口分別與微生物學實驗課程體系模塊形成一一對應關系。通過基礎實驗的學習，使學生樹立起無菌觀念，能分離、純化、保藏微生物，且能宏觀區別典型微生；學生通過綜合實驗的學習，可以培養自我學習能力以及獨立進行科學研究的能力；創新實驗的學習主要目的是首先建立一個課題，然后學生自行思考設計實驗技術路線，其主體是學生。通過這種實驗改革，可以有效激發學生的創新意識，學生可以在實驗操作過程中逐漸掌握了分析問題、解決問題的方法，其創新實踐的能力得到了大大提高。視頻資料接口主要包含一些實驗室的基礎性規范操作，如十倍稀釋法、稀釋倒平皿、平皿劃線接種、斜面轉接、油鏡使用等，使學生有直官感受，以提高其掌握基本規范操作技能。教師與學生在微信平臺上可以進行信息交流，可以通過好友、群聊、朋友圈等多種形式的指導，充分利用學生的碎片化時間，及時了解學生對知識的掌握情況，并及時解答學生的疑惑以提高教學效率。在實踐教學中，微信融入的多種宣傳方式彌補了傳統課堂教學受到場地和時間限制的不足、開拓了學生的學習視野、提高了教學資源的利用率、激發了學生的學習興趣，對于改革微生物學實驗教學具有重要意義。

五、成果與實效

1、課程體系的建立

經過多年的教學實踐，在微生物學實驗教學中構建了科學的實驗教學體系，包括對實驗內容體系的優化、科學的實驗順序安排、增設綜合性及創新性實驗。大大增加了學生對本課程各個實驗原理的深刻理解，有效提高了微生物學實驗教學質量。

2、提高學生綜合能力

學生通過參與實驗準備工作，對實驗原理方法和實驗步驟有了更全面的深刻認識，對整個實驗操作過程的思路更加清晰，對實驗結果及現象的分析更加全面透徹。同時也培養了學生嚴謹的科學態度、團隊互助的品質，獨立思考能力增強，為學生在今后的學習、科研、工作打下良好基礎。因此，學生通過參與整個實驗準備工作可以大大提高學生綜合能力。

3、微信平臺的建立提高了微生物學實驗課程的教學效果

微信公眾平臺應用在教學中是一種新型的教學模式的嘗試，其利用微信平臺的優勢，彌補了傳統課堂教學受到場地和時間限制的不足，加強了師生之間的融洽關系。實踐證明，微信公眾平臺的應用拓展了學生的學習視野，提高了教學資源的利用效率，激發了學生的學習興趣，對于微生物學實驗的教學改革具有重要的意義。

【參考文獻】

[1] 陳永富，朱秋華，尹尚軍.高校實驗教學中學生能力的培養[J].教育理論與實踐，2009（9）54-56.

[2] 馬麗光.全程參與化學實驗方法的總結與進一步提高[J].衛生教育，2015（25）50-52.

[3] 魏振林，焦德杰.生物化學“4+3+3”實驗教學改革探索[J].科教導刊，2016（1）134-135.

[4] 殷培峰，向玉勇，張維柱，朱雙杰.微生物學實驗教學改革探索[J].菏澤學院學報，2011（5）119-122.

[5] 許禔森.基于微信平臺的高校微生物學課程教學設計[J].安徽農學通報，2016（16）151-154.

【作者簡介】

許禔森，山東德州人，職稱：副教授.