基于多層次微生物學實驗培養科研創新型人才

龐葉 于爽 遲乃玉 張慶芳 王曉輝

摘要：本文闡述了微生物學實驗“多層次”教學模式的建立、在教學實踐中的實施過程和教學效果。“多層次”的實驗教學模式是指“驗證性實驗→綜合性實驗→設計性實驗→創新性實驗→開放性實驗→創新或創業項目→畢業論文”。該教學模式的實施，充分調動了學生的興趣和積極性，激發了學生的創新意識和創新能力，有利于培養科研創新型人才，并已經取得了良好的效果。

關鍵詞：微生物學；實驗教學；多層次教學模式；科研創新

中圖分類號：G642.0；Q93-33 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）08-0263-02

從黨的十七大以來，建設科學研究和創新型國家的目標已成為國家戰略發展的核心。國家對人才的創新能力、實踐能力和創業精神也越來越關注。對于工科院校而言，實驗教學是培養學生實踐能力和創新能力的重要方式之一，在為國家培養和輸送高素質的科研創新型人才中起到了極大作用。因此，立足國家發展需要，大連大學生命科學與技術學院微生物學實驗教學依托“遼寧省生物工程示范專業”“遼寧省海洋微生物工程技術研究中心”“大連市海洋微生物工程技術研究重點實驗室”科研平臺，創建“驗證性實驗→綜合性實驗→設計性實驗→創新性實驗→開放性實驗→創新或創業項目→畢業論文”多層次的實驗教學模式，衍生相應科研項目、專利及科研論文等，著重培養學生的創新意識和創新能力，以適應社會發展需要。

一、微生物學中實驗教學改革的必要性

微生物實驗經過多年的探索開展，現已建立“基礎性實驗→綜合性實驗→設計性實驗”教學模式。由簡單的“微生物形態鑒定”至復雜的“獨立設計實驗篩選環境中微生物”這一系列實驗設計充分提高了學生的動手實踐能力。其中基礎性實驗著重培養學生的實驗技能，屬于常規學習部分[1]。綜合性實驗旨在培養學生的整體性和系統性。設計性實驗則要求學生自主創新，提高了學生的綜合創新能力。

二、多層次教學模式的探索與實踐

（一）理順實驗板塊，增強實驗教學的科研整體性與連貫性

在微生物實驗教學中存在一個普遍的問題是驗證性實驗比例過大，而設計和創新實驗較少，學生在從事科研項目的時候就會暴露科研整體性薄弱的缺點。因此在實驗教學中我們要有意識地培養學生的系統性思維。我們對實驗內容及順序進行優化調整，將其整體分為兩個板塊：基礎技能訓練板塊和開放創新性實驗板塊。第一模塊包括顯微鏡的使用以及細菌基本形態觀察（4課時）、革蘭氏染色（4課時）、放線菌和酵母菌（4課時）以及霉菌的形態觀察（4課時）、培養基的制備及滅菌技術（8課時），要求學生掌握微生物學實驗操作的基本原理與方法，學會分析實驗現象并提出改進措施，扎實基本實驗技能，養成良好的操作習慣；第二模塊包括綜合性和設計性實驗，主要內容為環境微生物的檢測（10課時）、微生物生長量的測定（6課時）、理化因素對微生物生長的影響（8課時），要求學生自主設計實驗、自由分組。在實驗前查閱資料，獨立操作。在此模塊中，學生可以將所學到的實驗技術綜合運用，有利于培養獨立思考能力、創新能力，增強學生科研思維連貫性和整體性。

（二）培養學生學習自主性與主觀能動性，加強實驗前預習，提高創造力

培養創新型人才應引導學生獨立學習、積極思考[2]。預習是實驗教學中的重要部分，通過預習學生加深對于實驗原理、步驟與操作方法的理解，鍛煉獨立思考能力。同時，通過課前預習情況，老師可以針對預習中學生存在的難點進行具體解答，從而高效地利用實驗課時，呈現良好的授課效果。實驗教學也要突出學生的主體地位，增加學生動手實驗的機會，使學生的學習狀態從“要我學”到“我要學”。通過開放設計性試驗，學生自己分組，設計實驗環節，學生的主動性提升。

（三）結合科研課題，引入生活相關項目，增強實驗實用性，促進學生全面提高

“青年興則國家興，青年強則國家強”，為滿足青年人才的培養要求，我院開放創新性實驗模塊、有意識地引入科研項目或趣味性課題，如“鍵盤中致病菌的種屬與多樣性分布”“大連大學食堂筷子微生物的檢測”等。學生自主選擇綜合實驗項目，3-4人自由組合，查閱文獻、設計實驗、自主實施。最后要求學生提交一份專利申請、研究論文或結題報告。同時，積極鼓勵學生將開放性實驗的實驗結果作為課題成果進行創新創業課題、畢業論文課題進行申報。與專利申請、畢業論文、創新項目相結合的模式不僅對實驗課內容進行了深入研究與拓展，而且鍛煉了學生的綜合能力。

（四）以實驗考核為引索，在思維上引導學生注重創新能力

傳統微生物學實驗考核，只注重實驗報告結果，忽視學生的實驗操作。我們應綜合實驗預習、實驗操作、實驗報告三部分，對學生進行整體打分。這種多元化評估機制的建立，提高了學生對微生物學實驗課程的參與，增加了對實踐動手能力、綜合素質能力和創新性思維的多方面考察，有利于學生的整體發展。

三、現階段此項改革成效

大連大學微生物學實驗通過實行此多層次的實驗教學模式，堅持“將科研引入教學，以科研帶動教學，一切為了學生，為了學生的一切”的教學理念，為社會培養出高素質的科研創新型人才。通過大數據顯示，學院近幾年來創新成果突出，學生參與創新競賽、專利申請、大創申報人數明顯增加（圖1），參與科研項目的積極性大大提高。多層次教學模式的實施對于學生創新能力有了較大的提升，對于今后學生繼續深造和走向社會起到了舉足輕重的作用。

四、結語

微生物實驗教學改革的根本指導思想是探索創新，提高學生綜合素質，培養具有創新精神、創新意識和創新能力的科研人才。多層次教學模式的實行和推廣在一定程度上培養了學生創新思維，創新成果突出。此教學改革需要進一步加以完善，增加設計性實驗選題，增強開放性實驗趣味性，加大創新創業比賽、畢業論文、專利申請等成果化轉換的力度，鼓勵支持更多的學生將實驗成果融入到科研項目中去，得到鍛煉學生能力并且有益于行業、社會的創新成果。同時應當將此教學改革模式推行至其他專業、學科，促進學科交織，共同發展。

參考文獻：

[1]張慶芳，李蓉，遲乃玉.基于微生物學實驗教改構建生物工程人才培養體系——以大連大學生命科學與技術學院為例[J].大連大學學報，2017，38（03）：109-112.

[2]于爽，張慶芳，王曉輝，等.教學在知情意行結構中的探索與實踐[J].微生物雜志，2014，34（01）：107-109.