新工科背景下微生物學實驗線上線下混合式教學初探

毛竹簡

(生態與資源工程學院 武夷學院,福建 武夷山 354300)

教育信息化是教育現代化的基本前提，落到新工科建設上，既以教育信息化為引領，教學方法創新為動力，實施“課堂革命”，加快實現高等教育現代化，緊跟時代潮流，為社會發展培養合適的人才[1]。微生物學實驗，是現代生物技術的支柱之一，通過微生物學實驗的教學掌握的微生物學的基本技能，是整個生物技術的基石，貫穿于整個生命科學領域。微生物學實驗是培養學生從事自然科學工作的嚴謹細致、實事求是的作風，以及觀察、分析和解決問題的綜合素質和能力的重要途徑[2]。因此，改革實驗教學內容，構建新的實驗教學模式，培養操作技能熟練、創新能力強、綜合素質高的高級應用型人才以及成為微生物學實驗教學改革的目標。

1 學情分析及教學困境

現行的微生物學實驗教學過程中存在以下幾個弊端：

1.1 講解過于抽象，與理論聯系不足

微生物學實驗是生命科學類學生專業基礎課程之一，通常在三、四年級開設。相較于高中生物接觸過的植物、動物等相關知識，微生物更加抽象，學生在學習時無法直觀的掌握其形態特征，這也降低了學生對微生物學習的熱情。課堂操作時，因為每個同學的觀察視野不同，教師無法進行逐一講解，導致學生難將顯微鏡觀察到的現象與理論聯系起來，形成立體的知識網絡。因此有必要在教學過程中引入現代化的教學手段豐富教學效果，提高教學效率

1.2 實驗設置陳舊，未有效提高操作能力

微生物學實驗因其在人才培養中的基礎地位，教學過程中更加側重基礎操作訓練，通常以驗證性實驗為主。教學過程中，實驗的前期準備通常由授課教師準備，學生的參與度不高。傳統的驗證性實驗項目之間的聯系不明顯，不利于學生系統的掌握知識，易導致學生對“無菌操作”掌握不牢，對后續進行創新性實驗或畢業設計階段獨立實驗造成不小的困難。按部就班的教學過程未調動學生的學習的自主性，學生思考較少，實踐操作能力也無法得到有效提高。

1.3 考核形式單一，創新性培養不足

現有微生物學實驗考核標準單一，實驗成績主要分為三個方面：一為出勤/預習情況(0%～10%)，一為課堂實驗操作(30%～50%)，一為實驗報告(50%～70%)。這種考核方式的注重點放在了實驗報告上，而大量雷同抄襲的實驗報告并不能真正體現學生的動手能力和科研素養。報告導向的考核方式，注重知識和技術的傳授，忽視了學生的創新素質的培養，其觀察思考能力并沒有得到很好的訓練。

1.4 行業拓展不足，不適應本地發展

近年來，隨著經濟的高速發展，行業更新也日新月異。傳統的實驗教學過程更注重于專業類實用知識的傳授，較少結合實際應用及未來行業發展對學生進行引導。學用脫節，學習的理論知識未落到實際生產中去，既不利于學生繼續深造，未來就業也易出現“不適”的情況。而地方高校是應用型人才培養的重要基地，是推動區域和地方經濟社會發展的主力軍，如何培養出扎實專業知識、應用能力強，且適應本地發展的復合型人才是教學的難點[3]。

2 教學目標及思路

信息化教學導致的“課堂革命”，引發了課堂教學的創新[1]。在教學中需轉換教學主體，以學生為課堂中心，教師從講授者轉變為引導者，提高課堂知識轉換效率，充分調動學生的生產力。線上開放課程是互聯網交融的結果，能讓學生打破時間地點的限制，根據自身的情況進行選擇性的學習[4]。線上課程平臺如中國慕課聯盟、愛課程等擁有多元化的課程資源。豐富的多媒體視頻、課件、課后練習題、課后討論可以優化整合，學生獲得的信息將大大增加。與傳統的教學受限于教材、大綱等不同，線上課程擁有許多優秀全面的教學資源，授課者多為各領域優秀教師，具有深厚的專業知識，也掌握專業領域最新發展動態。通過線上課程，學生能夠全方位的了解整個學科的知識脈絡，及時更新知識體系、展望學科發展前沿動態。

微生物學實驗教學目的是提高學生的動手能力，能夠獨立分析、解決實驗中的實際問題；培養嚴謹的科學態度、良好的實驗作風和環境保護意識。線上課程能解決學生主動性問題，但作為一門實踐課程，將學生的內驅力轉變為生產力，還需要課堂必不可少的訓練。以問題為導向，幫助學生突破難點，使感性認知能轉變為知識內化，實現技能的提升。以項目的形式開展課堂教學，能讓學生全面的參與到各個環節中，釋放學生的創新力。“新工科”對知識的應用提出了更高的要求，要不拘泥于理論，而落到實際生產中去，在實踐教學過程中引入一線企業的指導，培養出更符合行業、企業需求的復合人才[5]。

3 課程教學設計思路

3.1 課前線上平臺的自主學習

在課程開始前，通過布置學習任務等方式，引導學生利用電腦、手機等設備進行課前預習。微生物學實驗內容中的“細菌形態觀察”、“細菌的革蘭氏染色”等實驗其結果不夠直觀，通過線上課程的預習，學生能夠很快的在顯微鏡下分辨出實驗結果，加快學生對知識的掌握。線上平臺還包含虛擬仿真平臺，學生可以在軟件的幫助下模擬實驗操作流程，盡快熟悉基本實驗操作流程，提高課堂操作上手速度。教師可以在學生線上預習的過程中，及時跟蹤學習進度，收集學生的學習反饋，進而調整課堂內容及重點。

3.2 課上增設綜合模設計類實驗

微生物學實驗是一門基礎性的實踐課程，在實驗課時的限制下，現行的教學內容多為常規驗證性，很多實驗內容被壓縮。通過線上預習可以壓縮驗證性實驗學時，轉而增設綜合模塊化實驗內容。綜合性實驗如“細菌的生理生化試驗”、“土壤中微生物的分離純化”等能夠讓學生在加強基本技能的訓練的同時，也強化了學生的應用能力。進一步可結合專業教師的科研情況增設一些開放設計性實驗，如“材料抗菌性研究”、“茶山土壤微生物修護”等項目，以學生為主體分組開展。學生從查找資料開始，自行設計實驗方案，整個實驗的展開均由學生主導，教師只進行引導，讓學生能夠全面的將課堂知識與實際應用有機結合起來，提高學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。

3.3 建立立體評價體系

可以從以下幾個方面對實驗成績進行立體評定：

(1)抽取微生物學實驗中的基礎實驗操作，如革蘭氏染色、顯微計數等，讓學生當場進行獨立操作，根據現場表現進行打分，考查學生的基本技能。

(2)綜合性/設計性實驗按照小組的形式進行評分，考查實驗組織情況、實驗設計方案、創新性及實驗完成情況等，綜合考量學生的科研能力。

(3))組間討論及組內互評，考查學生的團隊協作能力和組織管理能力。

3.4 課堂外與一線企業緊密交流

新工科教育離不開企業的配合。微生物學實驗課堂的訓練能夠讓學生獲得生物技術基礎，而一線企業在行業發展趨勢的把握以及專業實踐能力方面有明顯優勢。課堂外，以行業專家講座、參觀相關企業等方式，能使學生獲得微生物學科前沿及行業發展趨勢，充分了解微生物相關企業工作環境及流程，推動學生理論知識與實踐的緊密結合。企業深度參與實踐課程，引導學生基于難點導向的科研思維，培養能在產業一線解決復雜工程問題的復合型技術人才。

4 結語

高校是“新工科”人才培養的重要基地，是推動區域和地方經濟社會發展的主力軍，如何培養出扎實專業知識、應用能力強，且適應本地發展的復合型人才是高校教學的難點。微生物學實驗的線上線下混合式教學嘗試改變了傳統的教學模式，線上資源的充分利用為學生提供了更寬闊的視野；線下開放式的實驗教學釋放了學生的創造力，為學生提供了探索的機會；地方企業專家的參與拓展了專業前沿，為學生的專業理想種下一顆種子。然而，實驗教學改革是一個長期的工程，過程中必然會遇到各類的問題，需要我們在實踐中摸索完善，培養出適合“新工科”的復合型人才。