突出學生能力培養的微生物學實驗教學方法研究

劉 艷， 葛海燕

(上海交通大學 農業與生物學院，上海 200240)

0 引 言

微生物學是生物科學的基礎學科，微生物學的建立雖然起步晚但發展迅速，在生物領域積極推動生命科學的發展，尤其在進入分子研究水平之后，微生物學起到了關鍵的作用，在理、工、農、醫等與生物相關專業的院校課程設置中都占有重要地位[1-2]。微生物學實驗作為專業基礎課程，對學生的理論知識和實驗技術都有較高要求，應充分重視實驗課地位，堅持重實踐、重能力培養的教學理念[3]。在以往的微生物實驗課程中，學生按部就班進行實驗、不善于思考、應對實際工作的綜合能力差等現象較為普遍[4-5]。鑒于這種情況，微生物學實驗應在課程中注重培養學生思維，使學生懂得聯想，善于分析，激發學生學習興趣，使學生具有獨立應對實際工作的綜合能力和可持續發展的學習能力及創新能力。

1 啟發式教學培養學生思維能力

1.1 設疑啟發培養學生聯想思維

啟發式教學是教師根據教學目的和學生的知識水平，運用各種教學手段，充分調動學生的積極性，采用啟發誘導辦法傳授知識、培養能力，促使學生積極主動思考學習的一種教學指導思想[6-8]。將實驗課程內容結合生活實例和應用，拋出與本堂課教學內容相關的問題請同學回答，了解學生對該方面知識的了解程度，同時也帶動學生跟隨老師思路進入本堂課教學內容。例如，在動物病毒接種與培養、尿素液收集及血凝和血凝抑制實驗中，使學生聯想生活中出現的流感病毒現象，先提問學生對流感病毒的認識和防御措施了解多少？病毒與抗體的關系如何？然后提出遞進式問題：病毒為什么不穩定易變異，讓學生明白要想對付病毒，首先要了解病毒特性、效價、危害程度等，最后引入實驗教學內容病毒接種與培養的方法，以及檢測病毒與對應抗體的方法和原理，使學生帶著探索和好奇的心理進入實驗狀態。由實際問題或現象出發，讓學生由一種事物聯想到另一種事物，并從中受到啟發，學到新的知識和方法，并且結合了生活實例，學生記憶更加深刻，開拓了學生思維。

1.2 對比啟發培養學生邏輯思維

對比是認識事物本質，把握事物特征的重要手段[9]。在實驗教學中將易于混淆的概念、原理等加以對比進行啟發教學，加深學生對相近而又不同知識點之間異同的理解和記憶，達到掌握和鞏固知識的目的。例如，將血凝和血凝抑制、沙門氏菌陽性血清玻片凝集和兩個實驗進行對比啟發教學，兩者在凝集原理中是否相同呢？再和大腸桿菌ELISA免疫吸附實驗進行比較呢？學生將這些實驗進行對比學習，有助于加深對抗原抗體反應作用機制的理解；又如，啟發學生思考噬菌體和細菌分離、培養以及濃度表達的的異同，通過對比使學生學會區別記憶，加深對原有知識的理解，使學生靈活學習知識，同時也有利于培養學生邏輯思維能力。

1.3 重視結果分析，活躍學生思維

實驗結果分析是實驗的重要一環，在教學過程中應非常強調這一點。學生在實驗過程出現錯誤必不可免，當結果不理想時，不能不了了之，應重視對實驗結果的分析。學生實驗結果出現偏差或失敗時，在一定程度上反映出學生實驗操作的失誤，有可能是引起實驗成敗的關鍵因素，老師應引導學生積極回憶思考其實驗過程，從實驗材料準備到操作等方方面面各種可能的因素逐一列出，通過排除法進行原因分析，最后設計一個方案或重新實驗進行檢驗，找到問題所在，真正糾正錯誤。在這個過程中老師應啟發學生理解關鍵操作的重要性，理解其在實驗方案設計中的意義。另外，書本中編有較多的實驗思考題，可布置為作業，引導學生聯系實驗課所學知識積極動腦思考，靈活運用實驗課所學知識，使學生學會舉一反三，活躍思維。學生在實驗過程中會產生疑問，教師應鼓勵學生積極思考，引導學生帶著疑惑查閱書籍或文獻，通過自我學習探索答案，提高解決問題的能力。例如，在觀察酵母菌染色時，有學生發現“個體較大的‘酵母菌’都沒死”，產生是否個體大的酵母菌抗逆性強的疑問。學生查閱酵母菌特征及其生理生殖等方面文獻資料，并推測分析，判斷其是否為酵母菌，可以通過延長觀察時間等待酵母菌死亡，“酵母菌細胞”顏色是否變化進行判斷，另一方面根據查閱資料認為酵母菌在分裂期較活躍、活性較強等特點，加深了對酵母菌特性的理解，同時活躍了思維。

2 科研滲透教學，培養學生創新意識

科學技術發展迅速，科學研究應用的新技術廣泛運用于農業生產等領域，在實驗教學中提高實驗課起點，讓同學們在有限的教學時間內，接受更多新的知識和實驗技能，廣開眼界，是擺在我們面前的重要任務[10]。在實驗教學中介紹新的實驗方法和技術，將成熟的科研內容引入教學實驗中，完成教學與科研的相互銜接[11-12]。在微生物學實驗中，將涉及現代分子技術的實驗結合當前科研方向進行講解，向學生闡明本堂課所學技術在科研課題中有哪些應用，讓學生了解所學知識是深奧大課題研究的一部分，是從事最前沿研究需掌握的前提技術。例如質粒的提取與檢測實驗，在研究分子生物、宏基因組等分析基因序列的實驗中，提取研究樣本的基因或質粒是首要的前提，在此基礎上對基因進行PCR擴增、酶切等技術加工獲得關鍵的基因片段，然后進行深入研究，讓學生了解學習質粒提取技術的重要意義。又如在免疫血清學和環介導等溫擴增技術在微生物快速檢測中的應用等實驗中，向學生介紹科研課題的成果轉化在實際生產中的應用實例，讓學生了解掌握科研新技術能夠更加快速便捷的進行分析檢測，比傳統培養、鑒定等方法更省時省力，看到科研技術和方法創新對社會生產和發展起到的積極意義。科研成果在生產中的實際應用很容易引起學生興趣，更加認真學習實驗內容，打開思路和視角，培養其變通和創新意識。

3 注重自主學習能力的培養

實踐是創新的基礎，給學生提供一個更具綜合性和創造性的實驗平臺，使學生接受多個實踐環節的培養，不僅能使學生掌握扎實的基本知識與技能，而且有利于提高學生的綜合素質，激發和鍛煉學生的創新意識和變通能力[13-16]。綜合設計實驗所納入的實驗原理、方法、技術等都是多種多樣的，知識點相互交叉，實驗深度逐漸加深，能鍛煉學生動手操作能力、統籌安排和分析處理問題的能力。開設復合型大實驗，如從自然界河水、土壤、食物中分離微生物并進行初步形態和生化鑒定，讓學生自己分組，設計實驗。實驗綜合性強、知識點多，從培養基制備、滅菌、樣品處理、分離純化、生化鑒定、觀察等多方面鍛煉和考察學生的實驗操作能力，實驗過程中遇到的很多問題都需要同學們自己解決，這是鍛煉學生實踐能力和綜合素質非常好的機會，考驗學生靈活處理問題的方式，鍛煉查閱和整理專業文獻的能力，而且能夠培養學生嚴謹的實驗態度，對提高學生自主學習的自信心也大有益處。又如在微生物藥敏實驗中，學生能夠自主設計方案對給定產抗生素菌株測定其所產抗生素的抗菌譜，而且能很好闡述其設計原理及其在生產中的應用。經過幾輪次綜合設計實驗的鍛煉，學生打開了思路，自主學習能力得到提高，而且能夠從時間成本、問題處理合理性和社會生產應用等多角度出發考慮問題，思維方式更趨理性。

4 微生物學實驗學習效果的調查

對于在微生物學實驗教學中采用的啟發式教學、科研滲透教學和開展自主設計實驗等教學方法的實施效果，設計問卷對學生進行調查研究，了解學生學習態度和對自身學習效果的評價。本次調查問卷發放76份，有效回收75份，調查問卷內容及結果見表1。

表1 學生對微生物學實驗學習效果的調查反饋 %

由表1知，在實驗課程的相關實驗中導入生活實例和科研新技術，在同學之中引起了正面的響應，85%的學生認為微生物學實驗課程所學內容與生活有非常大或較大聯系，94%的學生認為微生物學實驗課程內容與科研有非常大或極大聯系，肯定了微生物學實驗技術在科研中的重要作用。在實驗操作過程中，總是或經常在實驗過程中思考聯想新問題的學生達到80%，而對于實驗過程產生疑問時，學生傾向于采取同學間相互討論、查閱文獻和咨詢老師的方式對解決疑問，對問題的解決持積極態度。85%的學生能夠總是或經常描述實驗結果，對失敗的實驗進行原因分析， 82%的學生認為自己獨立思考能力得到非常大或較大提高，這表明分析實驗結果已逐漸融入學生的思維意識，老師在引導學生積極思考和分析問題的過程中起到了促進作用。通過綜合設計實驗的鍛煉學習，學生自主學習能力得到一定的培養，分別有24%和54%的學生認為其自主能力得到很大和較大提高，22%學生認為其自主學習能力還不夠，需繼續提升培養。

5 結 語

采用啟發式教學，給學生留下了思考的空間和余地，啟發了學生思維。在實驗課程中融入科研新技術及其成果應用，使學生感受到微生物學實驗與身邊的生活生產息息相關，激發了學生學習興趣，調動了學生獲取知識的主動性。自主設計實驗的開展，對于學生鍛煉動手操作、協調、解決問題等能力和思維方式都有極大益處，而且培養了學生嚴謹治學的精神和勇于創新的意識，有利于綜合素質人才的培養。