微生物學實驗“多角度”教學模式的探索與實踐

張慶芳，胡楊林，遲乃玉*

（1.大連大學 生命科學與技術學院，遼寧 大連 116622；2.遼寧省海洋微生物工程技術研究中心，遼寧 大連 116622）

微生物學創立至今時間雖然不長，只有一百多年的歷史，但由于社會現實的迫切需要和社會各界的重視得以快速發展，縱橫交錯，廣泛聯系實際，具有內容覆蓋面廣和跨度大的特點[1-2]。微生物學實驗則是微生物學教學中至關重要的一環，對學生基礎操作技能、理論聯系實際以及創新能力的培養十分必要[3-4]。習近平總書記曾提出，新時代大學生的培育要從“常學、常新、常行”入手，要堅持變中求新、變中求進、變中突破。因此，對傳統的微生物實驗單向輸出、刻板教學的舊模式進行改革，將主動權交由學生手中，引導學生多方位、多角度思考[5-6]。切實提高學生發散思維的能力，形成“學習—實踐—反思—驗證”的良性循環，完善教學評價體系，多階段、多方式檢驗教學效果，在提升學生學習興趣的同時也切實提高教學質量。

一、傳統微生物學實驗教學存在問題

（一）教學模式傳統單一

在傳統的微生物學實驗教學中，教師會首先對實驗內容作大概的講解，包括實驗目標、實驗過程以及課后思考三部分，講述完后學生按照既定的實驗過程開始操作，對于實驗過程中會出現的問題教師大多會提前說明[7-8]。這種傳統教學模式對于學生來說較為刻板，只是單純的模仿實驗和完成教學任務，學生沒有對實驗產生更深層次的思考，僅是單純的“學習→實踐”的單向過程，對于教學中的重難點，學生習慣向任課老師尋求答案，不能積極主動的去思考，一些重要原理和操作要點記憶不深刻，教學效果較差[6,9]。

（二）教學內容分散不完整

微生物實驗課主要包括微生物培養、顯微特征觀察和生長測量等系列基本操作技術的學習，實驗所用器材、試劑以及菌種都由實驗室老師在上課之前準備好[10]。即便課與課之間在內容上遞進深入，但是每次課程之間相差一周，且學生幾乎不參與實驗準備環節，參與度不夠[11-12]，因此學生在實驗課學習的過程中無法將所學課程連貫起來，只是掌握了相關技術操作，對于實驗理論和相應操作的學習不夠完整[13]。

（三）考試方式不全面

微生物實驗的傳統考核方式一般包括平時成績、實驗報告和技能操作三部分。由于考試時間的限制，操作技能的考核多是考查學生一個或幾個相對獨立的操作技能，考核內容相對片面。只能說明學生對某個技術的掌握程度，無法對學生整個學期的學習做出一個客觀綜合的評價[14-15]。

二、“多角度”培養教學模式的探索與實踐

（一）實施對象

實施對象為大連大學生物工程專業19級及18級學生，對照組為生物工程專業17級及之前學生。除教學模式變革外，所用教材以及任課教師保持一致。微生物實驗課教師團隊多層次，由多位教師組成，微生物理論課及實驗課統一由教學經驗豐富的教授負責，并完成一半以上教學任務。教學重難點由副教授和講師負責，將實驗及理論有機結合，研究生作為助教參與實驗教學，多層次教師團隊使教師和學生之間聯系的紐帶更加緊密，能更全面掌握學生自身情況，最后通過比對實驗組和對照組的學生在自主選題、學生評價及科研成果等方面來評價不同教學模式下的教學效果。

（二）微生物學實驗課程安排

多角度教學內容：微生物學實驗教學分成兩個部分，基礎實驗教學與自主設計實驗兩部分，共八個實驗，共計48學時。第一部分基礎實驗，主要鍛煉學生微生物學實驗基本操作技能，共38個學時（實驗1～7），涵蓋微生物培養、顯微特征觀察和生長量測定等一系列基本實驗技術的學習（顯微觀察、微生物制片、玻璃器皿包扎、培養基制備、滅菌、純培養、微生物生長量測定、微生物分離與純化）等；第二部分設計型實驗（實驗8），10個學時，占總課時數達20.8%。設計實驗由學生自由組合，結合生活實際自主選題并匯報，不僅考察學生基礎操作技能，對小組成員團隊合作能力、文獻查閱能力也有較大的考驗。

多角度教學方式：在基礎實驗教學中，教師作為引導者，首先要將課程相關知識與操作要點進行導入，如實驗1（油鏡的使用及細菌的簡單染色）中由生活實際出發向學生介紹我們生活中常見的細菌，如皮膚上的大腸桿菌、酸奶里的乳酸菌等，這些細菌很多是我們肉眼不可見的，那我們怎么才能看得見呢？同學指出可以用顯微鏡觀察，此時教師將顯微鏡結構與原理以及簡單染色技術介紹給同學，鼓勵學生主動思考并進行自主實驗探究如何利用顯微鏡清楚觀察細菌的形態結構。在這個過程中學生不僅可以用顯微鏡觀察課堂上提供的大腸桿菌，對于其他細菌學生也能舉一反三進行熟練操作；在實驗3（放線菌和酵母菌的形態觀察）中利用顯微鏡觀察酵母菌形態時，由于酵母菌生長代謝旺盛，學生觀察到的大多為透明且形狀規則的活細胞，死細胞很少或基本沒有。為觀察到酵母菌的不同形態，教師提出問題：如何觀察到酵母菌死細胞？此時教師與學生角色互換，學生作為問題解決者從酵母菌的生長特點和培養條件的角度思考，是否可以對酵母菌做恰當處理將其“致死”，最后確定用酸處理對酵母菌的形態影響最小，使用實驗室配備的1mol/L鹽酸將其處理后用美藍染色可觀察到死細胞的形態。教師與學生角度互換，讓學生在解決問題的過程對于實驗有更深的參與感，鍛煉其獨立思考能力，對于實驗操作技能和相關知識能也有更深層次的掌握。

（三）成績評價標準

多角度成績評價，第一階段為課前預習報告的書寫，包括所學實驗內容、實驗方法、實驗目的了解等；第二階段為課中表現，著重考查學生實驗操作技能、實驗結果分析與討論以及解決問題能力；第三階段為個人操作考核，考核內容包括實驗態度、實驗操作、實驗原理、實驗室常識等；第四階段為設計型實驗，學生4～5人一組，實驗由小組成員合作完成，并選一名代表作最終匯報展示?？疾閷W生實驗設計水平，即是否能將基礎實驗部分學到的技術操作進行整合和改造并能解決某一問題，以及考察學生閱讀文獻能力、自主創新能力、小組合作能力等。

表1 評價標準（個人）

續表

設計型實驗成績占個人總成績3/5，包括選題、方案設計、結果與分析、小組答辯五部分，具體評價依據見表2?；A實驗教學主要培養學生扎實的基礎知識和實驗技能，自主實驗設計部分則以此為基礎，各小組學生聯系生活實際以及社會熱點從不同角度提出問題，并對方案進行設計，教師僅在實驗可操作性與實驗流程進行把關與指導，具體實驗安排與分工由小組成員決定。實驗完成后進行PPT匯報時，每組限時10分鐘，并在老師與其他同學提出問題后，進行回答。

表2 評價標準（小組）

三、教學效果評價

（一）學生自主設計選題情況

設計型實驗實驗8：“環境微生物的檢測”。傳統選題一般以土壤微生物為研究對象，檢測土壤中的酵母菌、真菌、霉菌或放線菌。學生不僅選題具有局限性，而且實驗步驟照搬教材，缺乏創新性和自主思考。整個過程中組員之間幾乎沒有討論與合作，不能充分展現學生創新能力和個人水平。

自主創新型選題如表3所示，選題來自于生活中看得見觸得到的實物，領域廣泛，囊括美容護膚、生活用品、食品安全等多個方面，從個人興趣出發，探討生活中發現的問題，小組成員依據各組選題搜集資料，進行實驗內容的設計，并合理安排實驗時間，完成實驗部分和數據的整理，最終以PPT的形式集中進行匯報。比如受新冠病毒的影響大家越來越注意個人衛生，除自覺佩戴口罩外手部衛生也不容忽視，而不同人的洗手習慣也各不相同，我們平常洗手時到底能否洗干凈？或者說哪種洗手方法洗的更干凈？為此，一小組對“不同洗手方法對手表面大腸桿菌的除菌效率”展開探討，小組成員首先就洗手方法對身邊老師同學展開調查，選定不洗手、清水沖洗、五步洗手法、免洗洗手液四組實驗，查閱文獻后確定取樣方法及培養基，進行梯度稀釋、平板涂布操作、菌落計數及顯微鏡觀察等，并計算不同洗手方法的除菌率。最后小組成員提出良好的衛生習慣是非常重要的，我們手上的微生物是非常多的，每種洗手方法都能起到一定的除菌作用，就本次實驗而言五步洗手法和免洗洗手液除菌效果最好，但是大部分同學對五步洗手法不太了解或者不常用，建議大家去學習一下五步洗手法的具體步驟，有條件的也可以使用免洗洗手液或者采用其他方式。并且該小組成員表示后期會對使用肥皂、香氛洗手液等其他洗手方式展開研究，以期加深大家對于不同洗手方法更深的了解，提高我們對手部衛生的重視。

表3 自主創新型選題

在小組展示的過程中，同學之間進行提問與交流，互相學習共同進步，并根據討論中發現的問題進行反思，吸取經驗教訓并改進方法。除PPT展示外，還會要求小組成員將實驗數據與材料進行整理與完善，按照學術論文的形式進行實驗8實驗報告的撰寫。在這個過程中，不僅對學生數據整理能力有所提升，也能切實提高學生對于查閱文獻和歸納總結技能的掌握，學生對于論文的撰寫也有了一定的經驗，如語言規范性、格式要求、邏輯遞呈、參考文獻引用等。與此同時，教師也會鼓勵同學將實驗進行專利轉換，在實驗基礎上參加“國家創新創業大賽”和“互聯網＋”等比賽，或作為課題展開深入研究。

（二）學生評價

為使教學改革模式不斷改善，除了聽取學生直接反饋外，還對參與教學改革的生物工程專業學生進行了問卷調查，發放130份，收回有效問卷121份，回收率93%。問卷涉及問題包括：實驗效果的整體評價、對自己學習效果的滿意度、是否減輕學習壓力和對自己成績是否滿意等，詳見表4。

表4 問卷調查結果

續表

從表4可以看到，收回的121份有效問卷表明，98.3%的學生對于當前實驗課教學模式表示滿意，99.2%的學生相比于傳統教學模式更喜歡現行多角度自主探索型新模式；所有學生認為通過課程的學習，對于個人實驗技能和理論知識的學習有積極作用，96.7%的學生認為現模式有助于個人能力和綜合素質水平的提高；14.1%的學生認為現模式帶來了一定的學習壓力，這可能是由于相比于傳統固定的教學模式，現模式下學生需要自行選題并設計實驗，并通過匯報的方式展示小組研究成果，更加考查學生的創新性、探究性、獨立性和團隊合作能力，增加了一定的難度。

四、結語

微生物學實驗課采用“多角度”教學方式和評價方式，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”的教學理念和成果導向教育的原則，在學生學習基礎實驗技能的同時，以設計實驗的方式提高學生的創新能力和自主學習能力，增加學習機會、拓展思維，滿足學生解決問題、探求答案的渴望，給每一位同學展示自我的機會。采用分階段、多方位、多角度的評價方式，以更加公正、綜合、客觀、標準的方式考核學生的動手操作能力、知識掌握水平和解決問題能力。事實證明，教學課程課改革在很大程度上提高了學生的創新性、自主性，符合現代化人才培養方式，學生在實驗課中既能夠學有所得，又可學以致用?！岸嘟嵌取苯虒W方式和評價方式受到老師及同學一致好評，對于教學質量的提高有積極的作用。