民族高校微生物學實驗教學改革嘗試

范瑞娟 劉雅琴 張琇

[摘 要]本文針對北方民族大學微生物學實驗課程教學內容、方式及考核模式存在的問題和弊端，提出了基于“翻轉課堂”教學模式的改革方法，以期進一步提高教學質量，調動學生學習的積極性和自主性，提升學生獨立思考和創新能力，培養學生綜合利用理論知識和實驗技能解決一定的科學問題的能力。

[關鍵詞]民族高校；微生物學實驗；翻轉課堂；教學改革；科研思維

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）03-0052-03

微生物學實驗是微生物學科的重要內容，是一門實踐性、操作性很強的專業基礎實驗課程。隨著高等學校本科教學質量與教學改革工程的不斷推進，很多高校進行了微生物學實驗課程的教學改革[1][2][3][4]。而“翻轉課堂”教學模式，成為許多院校在不同教學領域進行教學改革嘗試的重要借鑒模式[5][6][7][8]。作為一種開放式教學模式，“翻轉課堂”借助網絡信息技術為學生構建個性化學習環境，把傳統的知識傳授和知識內化過程顛倒，讓學生在課余時間通過微課等資源完成預設知識點和概念的自主學習，將課堂變成教師與學生互動的場所，主要用來答疑解惑[9]。北方民族大學是一所民族類高校，存在少數民族學生多、學生質量參差不齊、多數學生基礎知識薄弱、自主學習和動手能力較差等特點。本文以該校生物科學與工程學院微生物學實驗課程的改革為切入點，在吸取傳統教學方法精華的同時，針對教學內容、教學方式及考核模式存在的問題和弊端，探討基于“翻轉課堂”教學模式的改革方法，為進一步提高民族類高校教學質量，調動學生自主學習的積極性，培養學生綜合利用理論知識和實驗技能解決一定的科學問題的能力奠定基礎。

一、微生物學實驗教學現狀

（一）教學內容及方式

目前我校微生物學實驗課的學時數為48，其中8次驗證性實驗占32學時，2次綜合性實驗占16學時，涵蓋微生物形態與結構的觀察、微生物的分離和純化、理化因素對微生物生長的影響等。實驗采取傳統的教學方式：教師先在課堂上講解實驗理論知識并演示操作，再讓學生自己操作，學生操作過程中教師進行指導，最后組織分析實驗結果，總結實驗中出現的問題。

（二）存在的問題

經過多年的教學實踐，我校微生物學實驗課程在教學內容選授和教學方法的改革方面取得了一定成果，但仍存在一定問題，比如學生基礎知識薄弱、學生積極性不高、獨立思考能力較弱、科研思維訓練不足，考核方式單一等。

1.忽略了實驗技術的實用性，科研思維訓練不足

目前我校所開設的微生物學實驗，涵蓋的內容大多為驗證性實驗，較少涉及綜合性和設計性實驗，這種內容設置方法有著非常突出的優點，即強調對基礎實驗技術的掌握，但在一定范圍內或多或少地忽略了實驗技術的實用性和學生學習的興趣。學生普遍反映學完后僅掌握了微生物實驗的一些基本操作技能，在以后無法綜合使用多項微生物操作技能解決畢業設計、科研訓練和科學研究中較復雜的問題。

2.學生基礎知識薄弱，對知識的接受能力有較大差異

我校為民族類高校，生源80%～90%來自少數民族地區，學生基礎較為薄弱，而且由于學習環境的差異，知識背景參差不齊，入學成績差異大（分數相差最大者達260多分）[10]，因而對知識的接受能力存在較大差異。部分學生難以跟上教學進度，出現自暴自棄的現象，不參與討論和交流，甚至在實驗室玩手機、聊天，直接影響了班級整體的教學秩序和教學效果。有些來自偏遠地區的少數民族學生對漢語的掌握程度較差，不善于交流和討論，也會對教學進程和教學效果造成影響。

3.學生缺乏積極性，對實驗過程缺乏整體的把握

在傳統教學模式下，很多學生對老師的依賴性很強，對實驗課的準備、操作均缺乏積極性，不主動進行課前預習，遇到任何問題都要依靠老師來解決。部分學生甚至在沒有理解實驗原理和實驗目的的情況下模仿老師的操作，長此以往不利于培養學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力。另外，在2014版培養方案實行后，微生物學實驗課被提前到大學一年級，而對于大一學生而言，接觸到的實驗訓練較少，對有些實驗有時需要反復操作幾次才能得到實驗結果，如此一來，延長了操作時間，縮短了分析討論時間，甚至沒有時間討論總結，從而出現有始無終的現象。有時在教師演示時，并不能保證每一位學生都能看清，導致學生在實驗操作時錯誤較多，效果不理想。

4.考核方式單一，很難起到督促學生的作用

目前微生物學實驗課程的成績主要來源于實驗報告。在這種情況下，有些學生為獲取高分或由于偷懶而相互抄襲實驗報告，甚至有些學生根本沒有做出實驗結果，但仍然向其他同學抄取了實驗結果。所以，這種單一的考核方式并不能完全、真實、客觀地反映學生平時的學習狀態和效果，不能對學生進行公平合理、準確有效的評價，從而也很難起到督促學生學習的作用。

二、基于“翻轉課堂”的探索性改革

針對我校在教學內容、教學方式及考核模式中存在的問題和弊端，基于“翻轉課堂”教學模式，我們通過優化實驗內容編排，改革考核方式，增強了實驗的綜合性和探究性，調動了學生的學習興趣，提高了學生的綜合素質和創新能力。

（一）教學內容的改革

微生物學實驗課程主要介紹微生物學實驗的基本原理和實驗方法，幫助學生了解微生物學的研究進展和發展方向，熟練掌握微生物學的基本研究方法和實驗技術，激發科研興趣，提高分析、解決實際問題及自主創新的能力[11]。我校在微生物學實驗涵蓋的內容大多為驗證性實驗，較少涉及綜合性和設計性實驗，忽略了實驗技術的實用性，科研思維訓練不足。所以，在改革過程中，在教學內容的設置方面既注重了基礎的驗證性實驗，也在一定程度上增加了綜合性探索實驗。基于在學時不變的情況下，壓縮了驗證性實驗占用的學時，增加了設計性實驗和綜合性實驗的學時，讓學生在掌握微生物基本實驗操作技能的基礎上，通過綜合性與設計性實驗，利用微生物學知識嘗試解決一些基本科學問題，同時進一步熟練掌握微生物學科基本實驗操作技能。在內容沒有減少的情況下，驗證性實驗由8次減少為5次，設計性實驗由1次增加到3次，并用4次課程開展綜合性實驗。其中驗證性實驗著重于基礎實驗技術，要求學生吃透實驗原理，熟練掌握操作技術，打好基礎；而探索性實驗則著眼于提高學生運用所學知識和基本實驗技術的能力，要求學生在掌握基礎實驗技術的前提下，自擬提目，自選材料，自定方案，如此能激發學生自身的興趣。

（二）教學方式的改革

針對我校學生基礎知識較薄弱，對知識的接受能力差異較大，缺乏積極主動性等方面的問題，將“翻轉課堂”教學模式引入微生物實驗教學中，通過課前準備、實驗操作、評價反饋等三個環節，讓學生在課余時間利用網絡平臺或移動設備學習微生物實驗的一般性操作，課堂上老師就學生存在的共性問題進行解答，節約一般性操作占用的課時，壓縮驗證性試驗內容，增加綜合性和設計性實驗，提升學生的學習興趣和對實驗操作掌握的熟練程度，培養學生綜合利用理論知識和實驗技能解決科學問題的能力。

1.課前準備

將驗證性實驗內容制作成視頻，視頻內容包括實驗的目的、內容、基本原理等，并演示具體的操作方法，針對容易出現問題的環節設置思考題。學生課前通過視頻學習，掌握每個驗證性實驗的原理、步驟及操作要點，并對思考題進行作答。對于設計性和綜合性實驗，學生結合前期理論課程的學習和對基礎實驗的掌握情況，以2～4人為1個小組，根據實驗室現有條件，通過查閱文獻、互相討論的方式，初步設計出實驗方案，并就實驗目的、意義、步驟、操作要點、組員分工情況以及所用試劑、儀器、設備等進行詳細闡述，教師可引導不同組學生之間相互提問、討論，并對不當之處提出修改意見，最終確定實驗方案。驗證性實驗所用試劑、耗材、儀器、設備等的準備由老師帶領學生完成，而設計性和綜合性實驗所有準備過程均由學生自己完成，如有必要，可進行預實驗。

2.實驗操作

對于驗證性實驗，學生根據視頻學習，進入實驗室后直接進行操作，老師則對學生的不當操作予以糾正，并就學生存在的共性問題進行解答。對于設計性和綜合性實驗，每組學生根據自己的實驗方案進行操作，老師則主要進行答疑。教學方法改革后，通過20個學時的驗證，可以完成傳統教學32學時的實驗內容，剩余28學時用來完成設計性和綜合性實驗，進一步提升學生實驗操作技能，培養學生綜合利用理論知識和實驗技能解決一些科學問題的能力。

3.總結、評價及反饋

每次實驗結束后，對于驗證性實驗，學生要對本次實驗操作的掌握情況進行自我評價，對于設計性和綜合性實驗，則要對自己制訂的實驗方案及進展、結果等情況進行總結，對實驗方案中存在的缺陷提出改進措施。教師對每位學生的學習狀態和學習效果進行評價并打分，將其作為平時成績。同時，將實驗過程中出現的有關問題進行整理和總結，并將改進意見反饋給學生，便于學生對本次實驗內容進行自我總結并做好下次實驗準備。

（三）考核方式的改革

我們針對目前微生物學實驗課程考核方式單一的問題，進行了改革嘗試，加大了平時成績的考核力度，融入了基礎知識掌握程度和獨立思考、科研思維能力的考查，實驗總成績由三部分構成：平時成績占40%、實驗報告成績占30%和期末考核成績占30%。平時成績包括實驗操作技能、參與討論的積極性、與小組成員的協作性、實驗室環境維護等，對于設計性和綜合性實驗，除考慮上述幾點外，還包括實驗方案的完整性和規范性。實驗報告除實驗目的、原理、步驟外，主要評價實驗結果是否正確、分析與討論是否合理、思考題解答是否準確等。課程結束后，出題考核學生對整個課程的掌握程度，考核題目包括兩類，一類考查學生對基礎知識的掌握，如革蘭氏染色的基本方法及關鍵步驟，血球計數板的使用原理及注意事項，試管、培養皿、移液管的包扎，平板涂布法及劃線培養法演示，高壓滅菌鍋的操作等，每位學生隨機抽取一道基本原理題和一道基本操作題，現場回答和操作，老師就其回答問題和現場操作情況進行打分；另一類為設計題，要求每位學生利用所學到微生物學的知識，通過查閱參考文獻，結合實驗室現有的材料試劑和儀器設備等，獨立設計出一個實驗方案，老師就實驗方案的完整性和可行性進行評分。

三、基于“翻轉課堂”教學模式改革的優勢

“翻轉課堂”教學模式改變了傳統教學中的師生角色和對學習時間的利用方式，由“重結果”轉為“重過程”，由“以教促學”轉為“以學定教”[12]，并且可以控制課前課程資源，實現差異化教學、分層次教學，有效彌補了傳統課堂教學“齊頭并進”的缺陷[13]。

在本次微生物學實驗的改革嘗試中，該教學模式的應用突出了如下優勢：首先，可達到因材施教、促進學生個性化學習的目的。我校為民族類高校，少數民族學生多，基礎知識較薄弱，對知識的接受能力存在較大差異。而通過“翻轉課堂”的形式，學生可以根據自身情況自主決定觀看教學視頻的時間、地點、方式等，對看不懂的地方也可以反復多次觀看；同時，針對教師提出的問題，學生有足夠的時間進行獨立思考，有利于獨立思考能力的培養。其次，可提高學生的動手能力，促進理論與實踐的有效結合。“翻轉課堂”大幅拓展了傳統課堂教學的時空限制，學生可以利用更多的時間與空間體會理論與實踐的聯系，通過反思交流、評價反饋等課堂環節，提升學生思考問題的能力和對實驗掌握的熟練程度，培養學生綜合利用理論知識和實驗技能解決一些科學問題的能力。第三，可豐富學生的學習形式，激發學生的學習興趣。在“翻轉課堂”教學模式中，教師可以將移動學習整合于課堂教學中，學生可通過移動設備觀看教學視頻，或隨時隨地查詢信息，從而獲得最優的教學體驗，使學生的學習形式更加豐富，可利用的學習資源類型更加廣泛。

四、結語

基于“翻轉課堂”教學模式的微生物學實驗教學改革，可以激發學生學習的自主性和積極性，提升學生獨立思考和創新的能力，啟發學生的科研思維，培養學生綜合利用理論知識和實驗技能解決一定科學問題的能力。但其在真正實施過程中仍存在一些問題，比如部分少數民族學生基礎較薄弱，自學能力較差，通過視頻學習時存在一定的困難，需要反復多次觀看、學習，因而消耗了較多時間；有些學生反映由于其他課程學習任務較多，實施“翻轉課堂”模式需要提前觀看視頻，或需要查閱文獻，設計實驗方案，因而增加了其學習負擔；對于教師而言，需要完成視頻制作、問題答疑、過程評價、實驗報告和方案的批改等，因而投入了更多的時間和精力。因此，改革中要針對當前微生物學實驗教學中存在的實際問題進行分析總結，不斷探索改進，逐漸將“翻轉課堂”教學模式應用到微生物實驗課程的教學中來。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 黃琰，蔣玲，黃磊.翻轉課堂在“現代教育技術”實驗教學中的應用研究[J].中國電化教育，2014（4）：110-115.

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[3] 孟建宇，李蘅.微生物學開放式實驗教學模式的改革探索[J].中國細胞生物學學報，2014（9）：1275-1280.

[4] 董娜，田彥輝，杜銘碩，等.構建微生物學實驗教學新模式[J].實驗科學與技術，2016（3）：160-161.

[5] 王珅，高慎陽，于金玲，等.翻轉課堂教學模式在畜牧微生物學實驗教學中的建立與應用[J].黑龍江畜牧獸醫，2014（16）：137-138.

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[12] 魏周超.探討高校學生學業的評價功能及體系[J].學周刊，2016（4）：10.

[13] 劉曉紅， 曾馳， 繆禮鴻. 微生物學實驗課程教學改革探索[J]. 安徽農業科學， 2012（14）： 8394-8396.

[責任編輯：鐘 嵐]