多元自主學習模式在微生物學教學中的探索

張麗琳 楊柳 張蕾 黃金海

摘 要：微生物學是理論性和應用性極強的生物科學專業的基礎課。文章探索了基于問題導向、實踐需求引領為核心，以激發學生自主學習興趣、培養深度思考、綜合分析及解決實踐問題能力為目標的微生物學教學體系在教學質量提升中的作用。課程探索了采用雙語教學，慕課、翻轉課堂、在線互動式交流、激勵教學等多元現代教學模式，以及驗證性實驗與綜合性實戰訓練相結合的實驗教學強化學生知識體系的構建，培養學生的綜合分析及解決問題的能力。文章分析了搭建課堂、實驗及網絡互動三位一體的教學體系、以自主學習為主體的現代教學模式在課程質量提升中發揮的作用。

關鍵詞：微生物學；自主學習；培養目標導向

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）17-0071-04

Abstract： Microbiology is one of the essential biological courses linking theory and experiment. The paper introduces the function of the teaching system of microbiology， which aims at stimulating student interest and developing the skills of deep thinking， comprehensive analyzing and problem solving， in teaching quality improvement. The course explores the use of Multiple modern teaching mode including bilingual education， MOOCs， flipped classroom， online FAQs and incentive teaching for the construction of knowledge system strengthened by experimental teaching with the combination of verification experiment and comprehensive practice-oriented training， and training of students' ability of comprehensive analysis and problem solving. This paper analyzes the Trinity Teaching System of classroom， experiment and network interaction， and the role of modern teaching model with independent learning as the main part in improving curriculum quality.

Keywords： microbiology； autonomous learning； aim-oriented train

微生物是分布最廣、對人類影響深遠的生物物種之一，也是最為活躍的研究領域，微生物技術對生命科學重大理論的發現、研究技術的拓展及生物工程產品的開發起著巨大的推動作用。微生物學是生物學專業的必修專業基礎課。良好的微生物學教學效果可對生物學專業學生后續重要課程的學習奠定良好的基礎。

一、存在的問題

隨著人類認知手段的進步，對微生物種類、結構、功能的知識積累呈現爆炸式增長。如何在有限的課堂教學中傳授更多有價值的信息并被學生掌握，進一步激發學生興趣，提升自主涉獵并理解微生物知識的能力，對老師的教學提出了新要求。隨著現代傳媒技術、慕課、翻轉課堂等新教學理念的出現，為多元化、自主學習提供了新途徑。

縱觀國內外教學現狀，國內微生物學教學存在以下問題，包括學生自學時間明顯不足，跟蹤學科前沿進展的文獻閱讀量不夠；學生動手機會少，實驗課程多為驗證性的基本技能訓練，缺乏系統分析實驗的設計及解決問題的系統思維訓練；平時作業的完成質量不高，缺乏主動思考；考核中的同質化，如基本知識點的記憶性考核項目多，創新設計性題目少；學生缺乏主動探索的興趣引導等問題[1， 2]。

二、教學對象的選擇

針對上述問題，項目制定了提升教學效果的課程改革方案，開展以自主學習為主體的現代教學模式的嘗試。本次教學改革項目中選擇了生命科學學院生物科學專業2013級和2014級2年級本科生，共計74人。微生物學安排在第4學期，由48學時的理論課和48學時的實驗課組成。學生在入學前普遍具有較好的英語水平，同時，在學習本課程前已經具備無機化學、有機化學、普通生物學等專業基礎知識。學習過程中分為個人和群體形式完成隨堂作業。以3-4人組建一個學習團隊，群體作業和實驗課程均以團隊方式進行。每個團隊設一名組長，負責組織團隊活動、分配任務、領取實驗材料、匯報學習成果等。成果展示過程集中體現團隊每位成員的貢獻與風采。

三、多元自主學習模式的建構

（一）學習資源的建設

隨著網絡技術的發展，學生獲取知識的途徑更為多元，教學中應把重點放在教育與學習過程的“自學”方面，而不是放在傳統教育的講授上。所謂自主學習，是指學生在社會文化背景下借助于他人（包括教師和學習伙伴）的引導，利用必要的學習資源，通過意義建構的方式獲得知識。自主學習是現代教育的顯著特征，是大學學習的突出特點[3]。針對微生物學基礎學科的特點，以及學生本體知識體系構建的程度，參考國外2014年最新經典版微生物教材[4]和部分國內優秀教材[5，6]，并結合本學院的專業特點完成教材的選用和PPT的制作。針對章節重點和難點內容，適當補充相關內容的英文綜述性閱讀文獻作為自學材料，同時在教學中不斷融入最新的文獻報道，使學生們在掌握基本內容的基礎上隨時了解該領域的最新進展，激發學生的學習熱情和興趣。

在課后練習方面，參考國內外教材[4][7][8]，匯編整理了包含選擇、判斷、簡答在內的中英文練習題庫，完善各章節課后自測練習，便于學生鞏固知識點。在隨堂作業方面，結合個人作業、群組作業與課堂討論三種模式。個人作業每學期4次，群組作業每學期3次，二者均在網絡教學平臺，學生在線提交教師在線批改反饋。個人作業一般為章節總結性的問題或重要知識點，通過課堂理解和自學，對知識點達到理解、應用、舉一反三的學習效果。以其中一次的個人作業題目為例：“比較正黏病毒，副黏病毒，腺病毒科中具有血凝性的病毒，列表比較其大小，有無囊膜，基因組類型，凝集動物血細胞的種類，受體名稱”。該題目涵蓋了病毒的形態、結構、血凝性、基因型、病毒分類等多個知識點，通過一次作業考察學生對該章節內容的整體把握程度。群組作業則更多體現問題的綜合性，需要團隊人員的分工配合。比如題目為：“比較白酒、葡萄酒釀造過程的差異，說明不同階段微生物類群及其在制酒過程中的作用。試查閱文獻比較幾種不同糧食（甜菜、玉米、大麥）制酒過程的主要微生物類群與其代謝酶系”。需要學生查閱資料了解酒的釀造過程，結合課堂內容分析不同種類微生物在釀酒各階段發揮的作用，嘗試用理論知識指導實踐生產。采用個人作業、群組作業與課堂討論相結合的教學模式，可更好地解決學生文獻閱讀量不夠、缺乏主動性探索等問題，同時激發學生學習靈感，在題目導向下引導學生自主學習，主動思考，彌補傳統模式下學生自學時間不足，系統思維訓練不夠等問題，團隊協作能力也得到培養。

（二）多元自主學習任務的設計與實施

針對本學院學生的特點，理論課程采用雙語教學模式，將傳統的講授與現代的慕課、翻轉課堂相結合完成專業知識的講授。同時，在教學過程中注意將教學內容向基礎研究和應用開發兩個方向延伸。實現教學由“傳統講授”向“自主學習”的轉變，在課堂教學、課后作業、主題討論等方面積極引導學生從書本、文獻、生活實踐中學習微生物學相關知識。具體措施如下。

1. 多元自主學習在理論課中的實施

針對不同的教學內容將采用不同的教學方式。在緒論、原核微生物、真核微生物等基礎性章節中，采用雙語教學的講授模式，便于學習者了解課程的性質、內容和任務，熟悉課程特點并找到適合自己的學習方法。在病毒學一章中，采用慕課與翻轉課堂相結合的模式完成病毒結構部分的學習。

病毒部分的慕課內容為美國哥倫比亞大學微生物與免疫系教授Vincent Racaniello開設的病毒學課程，相關視頻上傳到本科生教學網站上。首先，教師針對視頻內容和核心知識點提前一周提出引導性問題，學習者通過觀看視頻、閱讀書籍、查找文獻等方式給出問題的答案，并將其制作成專題PPT，在課堂上以小組為單位展示學習效果。然后，各小組選派代表對其他小組的匯報打分并給出評價，對其中的問題提出指正。最后，教師明確問題的答案，并對易混淆知識點舉例說明重點解釋，對參加匯報和評論的同學給予獎勵。表1展示了課堂中自主學習與傳統教學兩種模式的比較。在自主學習模式中，教師通過預設問題引導學生完成慕課和反轉課堂的教學過程，學生課堂參與度明顯提高。問題設計是自主學習的核心[9，10]。課程開始前給學生預設與講授內容緊密相關的核心問題，引導學生針對問題開展討論，幫助學生在解決問題的同時掌握知識點。此外，與傳統的教學模式相比，自主學習模式推動學生在掌握基礎知識的前提下，通過查閱文獻檢索資料進一步拓展了知識深度與廣度。

2. 以學生為主體的實驗教學模式

微生物學實驗是實踐性較強的專業必修基礎課，微生物學實驗技術在個體水平、細胞水平乃至分子水平的不斷跨越對生命科學理論的發現與技術的拓展發揮了巨大的推動作用。傳統的微生物學實驗課教學強調驗證性實驗內容的學習和掌握，考慮到學科發展的特點及其綜合應用性，課題組對教學大綱和教材方面做了適當調整。調整后的教學大綱包括實驗課教學（10-12個技能性及驗證性實驗）和實習訓練（1周綜合實驗：包括細菌的分離與系統鑒定；禽源疑似病毒的分離鑒定兩部分）。實驗課教學包括通識性實驗（微生物觀察、培養、檢測鑒定、應用等）和專業性實驗（涵蓋微生物生理生化、遺傳學、真菌學、病毒學等）。實習訓練部分幫助學生在掌握基本實驗技能的基礎上，進一步提升分析問題、解決問題、統籌規劃、團隊合作等多方面的能力。

在兩輪的實驗課教學中，自編教材持續改進和更新，年更新率約10%。實習訓練部分的設計考慮學科發展特色，題目出自真實案例，并采用臨床樣本作為實驗材料。如病毒學綜合實驗題目：“某雞場病雞發生呼吸困難、咳嗽，部分雞出現神經癥狀，臨床剖檢氣管發紅，充血、出血，出現腹瀉等表現。送檢材料為氣管和泄殖腔棉拭子，懷疑為有血凝型的新城疫病毒或禽流感病毒。用所提供的樣本制定病毒分離鑒定的詳細方案，并完成分離病毒的系統鑒定工作。學習并掌握未知病毒鑒定的方法”。細菌學綜合實驗題目：“某病豬發生腹瀉，剖檢可見回腸、腸系膜淋巴結腫脹。無菌操作取淋巴結待進行系統鑒定。用提供病料鑒定該菌疑似腸桿菌科致病菌。設計分離鑒定的系統方案，并完成分離菌的鑒定工作”。綜合實驗以小組為單位，學生獲得題目后，首先需要根據題目中提供的線索破題，查找資料，繪制技術路線圖，并逐一與老師討論其可行性。經2-3輪的方案修訂方可定稿。然后，根據實驗方案提交所需要的試劑名稱。學生領取樣本后，自行安排時間在一周內完成樣品的分離鑒定工作。最后以PPT形式匯報實驗結果和收獲。老師跟蹤整個實驗過程，并提供操作、專題知識、結果分析等方面指導，補充實驗存在中的缺陷，拓展思路，強化綜合分析等技能訓練。

（三）效果評價與分析

目標導向、多元自主學習的教學模式，教師立足構建前沿性知識架構的講授，通過學習動力激勵，多元化形式優化配置文獻資源、考核形式及團隊合作討論，強化動手、創新設計投入及學生自主學習，達到提升綜合能力的目標。學生的高度參與成為了自主學習的有效落腳點，通過多元化教學和目標導向指引，給學生參與提供條件，學生成為了學習主體。

微生物雙語教學改革的嘗試與探索過程中，激活了學生自主學習動力，實現了課堂、實驗及網絡互動的多元化教學及考核形式，學生知識體系前沿性、實踐問題解決能力獲得提升。實行多元自主學習模式后，加大了平時成績的考核力度，實現了基礎知識與獨立思考、系統訓練與創新思維能力考察并重。理論課程成績70%來自期末考試，30%來自個人作業、群組作業與課堂展示討論。期末考試題目除了對知識點的考察外，還包含二選一的創新設計性題目，將理論知識與實際應用相結合。提倡靈活創意的作業形式，激發學習興趣，很多學生用英文詩歌、漫畫、圖表清晰、簡潔的完成平時作業，老師也給予人性化的鼓勵性在線點評。

綜合性設計性實驗讓學生收獲了自信和解決實踐問題的能力。學生的實驗課程成績70%來自實驗課教學的平時成績，30%來自實習訓練，平時成績中出勤率、動手參與度占50%，實驗報告成績占50%。同學們實習訓練報告中反饋了課程的收獲和感想：“這門課程付出了太多的汗水，但同時也收獲了更多知識和經驗，讓我從無序狀態和菜鳥，有了成為科學家的夢想”。整個實驗報告撰寫規范、整齊，25%的學生采用英文報告；2名學生獲得2016年校優秀實驗報告評比一等獎；多名學生參與微生物相關的大學生科技創新實踐活動。

經過多輪教學模式的探索，建立制度化的課程組研討、集體備課、教學難點重點研討和師生溝通等機制。建立QQ群，通過網絡互動、集體討論，了解學生對授課內容、形式、考核等的要求。每輪教學完成后，按照PDCA循環，課程組要通過平時調查積累，評估教學效果，分析問題、尋找解決辦法，并融入教學改進過程，形成持續性改進的質量提升機制。采用多元自主學習的教學方法與手段，大大激發了學生自主學習興趣，獲得學生普遍認可。

參考文獻：

[1]李占松.我國本科教學存在的問題及對策研究[J].教育教學管理，2014（32）.

[2]王士娜，李陽唯.我國本科教學存在的問題及對策研究[J].中國市場，2015（39）.

[3]尹軍霞，沈國娟.由任務驅動的團隊自主合作學習教學模式在微生物學課程中的探索和實踐[J].微生物學通報，2016（2）.

[4]Madigan MTet al：Brock biology of microorganisms[M].USA： Pearson Education，2014.

[5]周德慶.微生物學教程[M].北京：高等教育出版社，2011.

[6]張利平.微生物學[M].北京：科學出版社，2012.

[7]周德慶，徐士菊.微生物學（精要·題解·測試）[M].化學工業出版社，2007.

[8]肖敏，沈萍.微生物學學習指導與習題解析[M].北京：高等教育出版社，2014.

[9]王曄峰.新型教學方式在“有機化學”教學中的融匯應用[J].科教導刊，2016（6）.

[10]陳雯莉，胡勝.課堂之外——微生物學“翻轉課堂”的改革實踐[M].微生物學通報，2016（4）.

[11]李志義，等.用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革[J].高等工程教育研究，2014（2）.