“微生物學”實驗教學改革與科研性思維能力培養

任志強，衛春會，黃 丹，方春玉，鄧 杰

（四川輕化工大學生物工程學院，四川自貢 643000）

衡量“微生物學教學”效果的標準主要是看學生在進一步學習專業課程、課題研究和實際生產中運用微生物學知識和實驗技能解決有關實際問題的能力。因此，在開設“微生物學”課程的同時必然開設“微生物學”實驗課程[1]。“微生物學”實驗課程不僅是學生掌握微生物學實驗的基本方法和操作技術的學習過程，也是進一步深入學習專業課程的基礎[2]。此外，實驗教學在提高學生的綜合素質、培養學生實踐能力和創新意識等方面具有特殊的作用[3]。“微生物學”實驗是一門實用性很強的工具課程，具有其獨特的實驗方法和技術，其教學效果會影響后續專業課程的學習[4]。許多高校教師根據各自高校的特點和存在的問題，在“微生物學”實驗教學方面進行了改革嘗試，獲得了較好的效果[5-8]。目前，學校“微生物學”實驗是生物技術、生物工程、釀酒工程、食品科學與工程、食品質量與安全專業的必修課，與“微生物學”理論課同步開課，實驗課為32學時。每年約有500人進行該課程的學習。近年來，根據專業培養需要，以培養學生科研思維能力、提高綜合素質為目標，學習和借鑒其他高校相關經驗，在“微生物學”實驗中進行了教學方法的改革。

1 調整考核指標量化實驗成績

成績考核是否合理，關系到學生學習的積極性。考核指標中摻雜了許多的不可量化因素，必然影響成績的公平性，將會挫傷學生學習的積極性；客觀公正的考核方式會促進學生學習的積極性，有利于學生平時更認真地掌握實驗操作，從而鞏固和提高學生的動手能力。

實驗名稱及占總成績的權重系數見表1。

1.1 教學改革前的情況

實驗課成績總評為每次實驗成績乘以權重系數后，再加合；每次實驗成績又分為實驗理論、實驗態度、操作技能和實驗報告4個部分。

每次實驗成績=70%實驗過程綜合成績+30%實驗報告成績

其中：實驗過程綜合成績=實驗態度+實驗理論+實驗技能

表1 實驗名稱及占總成績的權重系數

1.2 存在的問題

實驗過程綜合成績占70%。其中實驗態度指課堂紀律、學生預習情況及實驗是否認真；實驗理論通過教師提問和預習實驗報告所反映的對實驗原理的掌握情況；實驗技能考核學生的實驗過程，操作是否正確規范。但這3個部分內容的成績都不便于量化。

態度是否認真不便于評判等級，且將該項目作為實驗成績的考核指標之一也不科學。實驗理論部分中的教師提問不可能覆蓋每一個學生，也無法保證每一個學生所回答的問題難易程度相當；關于預習實驗報告，學生更多地將實驗指導書上的實驗目的、實驗要求、實驗原理、實驗內容和操作步驟等部分抄寫一遍；以此來衡量學生的實驗理論掌握情況并不科學。操作技能雖然重要，但不便于量化考核，且操作技能都是由不會到會、由生疏到熟練，應該考核完成當次實驗后對實驗操作的掌握情況；但一個實驗班大約有30名學生，要做到逐一考核學生對實驗操作的掌握情況又無法實現。

1.3 教學改革后的情況

調整每次實驗所占的權重系數，使其分布更加合理；每次實驗成績分為實驗報告、實驗理論、實驗操作3個部分，各部分占比如下：

每次實驗成績=60%實驗報告+20%實驗理論+20%實驗操作

將預習實驗報告放入實驗報告中，變2次抄書為1次。學生在做實驗以前完成實驗報告的實驗目的、實驗原理和實驗步驟；具體要求實驗步驟必須細化、具有可操作性，學生不但要明白每一步怎么做，還要明白為什么這么做。

在每次實驗開始前，用10~15 min對學生的預習情況進行檢測，考查學生對實驗理論的掌握情況，檢測以隨堂測驗的方式進行，題型主要以填空或簡答題為主。

改革后的實驗操作考查學生的實驗結果，即學生完成實驗后，教師檢查其實驗結果，達到實驗要求后給出成績，沒有達到的則重新一次，直到合格為止。

2 將手機引入課堂加強過程監測

智能化手機時代已經來臨，學生人手一臺手機已經實現。教師談機色變，單純地阻止學生將手機帶入課堂已經不可能。因此，教師應該轉換思路，將手機引入到教學中，為“微生物學”實驗課堂服務。

2.1 豐富課堂知識

“微生物學”實驗課是通過一些實驗的教學使學生掌握相應的方法，即不單單掌握這些實驗，更重要的是了解這些實驗所涉及的研究方法。如革蘭氏染色和微生物形態觀察的2個實驗中，學生觀察到的微生物是什么大類？這些大類有什么形態特點？它們的特化結構是什么樣的？這些都可以通過網絡進行搜索，對比自己觀察到的有何不同。

2.2 加強過程監測

“微生物學”實驗往往一個實驗涉及到多個監測點，如絲狀微生物的形態觀察涉及到5類微生物（青霉、曲霉、毛霉、根霉和放線菌），每類微生物監測4個點（肉眼觀察菌落形態，40倍放大觀察菌落形態，選擇2個合適的放大倍數觀察個體形態和特化結構），一共需監測20個點。沒有將手機引入課堂以前，更多的是學生自己觀察后、以手繪的方式描述觀測到的實驗現象。但大多數學生并不能準確地描繪出來，影響實驗課的教學效果。將手機引入課堂，學生在每一個監測點拍照，在實驗結束時由指導教師檢查實驗結果，并根據實驗結果給出實驗操作成績。這樣一來學生不得不認真地完成實驗相關的內容，達到相應的教學要求。

2.3 規范的實驗報告

在拍攝的照片中，選擇能夠反映此次實驗現象的圖片打印，附在實驗報告冊中，并標清楚內容，描述實驗現象，對形成的實驗現象進行原因分析，培養學生科研表達能力。如在顯微鏡使用的實驗中，以釀酒酵母為研究對象，建議學生選擇放大400倍觀察酵母菌的生存狀態。圖片需標注培養多長時間的釀酒酵母、放大倍數、染料種類等基本信息。圖中酵母（美蘭染液）有2種形態，藍色和無色；學生需要討論形成這一現象的原因。

2.4 實驗數據處理更合理

手機拍攝的實驗照片，如實記錄了實驗現象，再對其進行數據處理，結果更可靠。如在微生物大小測定的實驗中，將圖片拍攝下來，圖片中包含了細胞大小和標尺。隨機選擇某一特定區域（可以畫一個圓圈，不少于30個細胞），測量該區域內所有細胞的大小。這樣可以盡量減少人為誤差，在沒有引入手機以前，該實驗為學生隨機選擇15個細胞測量大小，存在人為因素影響實驗結果。

2.5 記錄實驗過程中的現象

在“微生物學”實驗中，涉及許多的實驗現象，手機的引入可以有效記錄這些實驗現象。如在微生物分離純化中，不同時間觀察微生物的生長情況，就可以用拍照的方式予以記錄。通過比較不同時間同一菌落的形態大小，可以直觀地反映微生物生長的速度。在培養基的消毒與滅菌實驗中，需要排盡手提式滅菌鍋中的空氣，學生可以利用錄像功能記錄蒸汽的噴出聲音和影像，從而幫助學生理解排除滅菌鍋內空氣的這一過程。

3 重視基礎強化操作全面提升學生的綜合能力

“微生物學”實驗是專業基礎性實驗。其任務應該是為學生打好基礎，為下一步的專業課程服務。正所謂萬丈高樓平地起，如若增加了綜合性實驗和研究性必然減少學生基礎性實驗的鍛煉機會。“基礎不牢，地動山搖”；只有打好基礎才有可能建好專業知識的大廈，才能更好地學習后續的專業課程。因此，在此次教改過程中，采用了重視基礎、強化操作的方式來提升學生的綜合能力。

學院開設的所有實驗均為基礎性實驗，但在實驗要求上提出了相應的調整。如在微生物分離純化實驗中，要求一個學生都要熟練地掌握2種常用分離方法（劃線分離和涂布分離），在實驗前告知學生實驗結果的評分細則，實驗結束時根據學生的分離結果來評定實驗操作成績。對于那些實驗操作不合格的學生，則要求再做一次，直到合格為止。每一次實驗都有具體的實驗操作要求，要達到這些要求需要學生進行大量重復的練習，注意每一個實驗細節，進而達到精益求精的狀態。

4 科研性思維能力的培養

科研思維能力可以粗略的分為4個層次：快速學習的能力、實驗設計能力、基本的動手能力和發現問題的能力。做研究必須要站在基于前人的研究成果上，站在巨人的肩膀上，對于實驗理論的學習就是了解前人的基礎、巨人的積淀。理論掌握透徹與否，是進行科學實驗設計的基礎，設計好實驗之后就需要基本的動手能力來實現，在整個過程中都需要具有發現問題的能力。

預習實驗報告，將有助于學生科研能力的培養。主要涉及到學習能力和實驗設計能力。

要求學生能發現問題，并根據所學的知識解釋所發現的問題將有助于學生科研能力的培養。當學生不能發現問題的時候，要善于引導學生發現問題。如在細菌菌落形態觀察的實驗中，要引導學生觀察大腸桿菌和枯草芽孢桿菌菌落的干濕程度，并要求學生解釋這一現象形成的原因。

動手能力的增強，將有助于學生科研能力的培養。科研過程中形成的猜想，需要實驗進行驗證，即使有好的想法，如果實驗能力無法與想法匹配，也只能是紙上談兵。動手能力的增強，有助于增強學生的自信心，有助于理解實驗原理和實驗設計。

5 結語

科研性思維能力是新時代對大學生的新要求，“萬眾創新”和“人人創新”的新態勢要求大學生具備科研性思維能力。“微生物學”實驗教學中采用“重視基礎、強化操作”“加強過程監測”和“量化實驗成績的教學模式”可有效培養學生的科研性思維能力。該教學方式真正使學生掌握了“微生物學”實驗技術最基本的操作技能，培養了學生的動手能力、綜合運用知識的能力和發現問題、思考問題的能力；更重要的是學生獲得了科研性思維能力，將有助于創新思維的進一步形成。