草地微生物學教學改革思考和實踐
——以甘肅農業大學為例

張振粉，姚 博，陳秀蓉，師尚禮

（甘肅農業大學 草業學院，甘肅 蘭州 730070）

草地作為我國最大的綠色生態系統之一，是陸地表面安全的綠色屏障[1]。關于其研究多集中在宏觀的植物和動物層面，但隨著國家統籌山水林田湖草系統治理，建立祁連山、三江源國家公園等發展契機和草地研究的深入，現對草地生態系統的微觀層面—草地微生物也逐漸認識起來[2]。為了推動草地微生物學方面的研究，蘭州大學于2019年2月成立了中國第一個草地微生物研究中心，也是最早開設草地微生物學課程的高校之一，甘肅農業大學草業學院也是最早開設該課程的高校之一。

隨著學科發展及教學內容改革的需要，其他高等院校的草業學院也陸續開設了此課程。然而，草地微生物學尚屬于一門“年輕”的學科，課題體系還不是十分成熟，課程教學內容也需優化。甘肅農業大學草業學院開設的草地微生物學課程為專業選修課，是針對甘肅農業大學草業科學本科專業，理論學時為22學時，實驗學時為10學時，授課時間是第3學期，選用高等教育出版社的《微生物學》（鄧子新、陳峰主編）作為參考教材。其中，分子生物學、遺傳學和生物化學開設在草地微生物學課程之前，作為本門課程的基礎，另外牧草病理學是作為本門課程的延伸與補充。該課程的核心是啟蒙學生對草地微生物學及相關科學研究的興趣，全面認識我國草原特色微生物資源及其在草地生態中的功能，掌握草地資源微生物研究及開發的一般方法和流程，并將它應用于保護草地微生物資源及近自然恢復草原生態等相關領域。現以“甘肅農業大學”教學為例，根據該課程的任務和特點，進行了本課程教學的一系列改革和探索，為全面提高教學質量，以及為培養“有扎實專業基礎、有深厚學科情懷、有實踐能力和創新精神”的草業人才開辟新的教學模式和實踐途徑。

1 教學內容改革

1.1 精選教學內容

教學內容是課程的靈魂，它體現的是該課程的思想精髓，是課程教學的核心。教師在全面吃透教學內容的同時，追蹤該學科最新研究前沿，時刻補充教學內容，在學生的培養上才能堅持正確的知識和技能傳授、專業的思想和觀點灌輸、良好的習慣和行為培養[3]。在教學改革過程中，教學內容現具體表現為在教學過程中與師生互動、為服務教學目標而生成的材料和信息；其中教材作為課程內容最重要的載體，是教師教學和學生學習的基礎材料，它的選擇對教學效果有重要影響[4]。在草地微生物學領域，目前并沒有國家統編教材，甘肅農業大學草業科學專業選用的參考教材是高等教育出版社的《微生物學》(第2版)，該書把握了微生物學近幾十年來迅猛發展的脈絡，以基礎微生物學為引線，密切關注現代微生物學和微生物生物技術向各個微生物領域如微生物生理學、微生物生態學（草地微生物、土壤微生物和植物微生物學等）和微生物演化的滲透，力求把握現代微生物學發展的主流，反映最新的學科進展[5]。對于草地微生物學這一學科，不僅涵蓋了微生物學的內容，而且側重于草地微生物的資源開發和在草地生態系統中的應用，并且更傾向于微生物在草地上的研究和應用領域。所以，在教學內容上，以微生物學內容為基礎，圍繞草地微生物教學內容展開，如表1所示。注重學生自主學習及理論聯系草地微生物資源的研究和應用，圖1體現了草地微生物學教學內容學時的分配情況。在草地微生物學專業基礎課教學過程中，也會及時吸納微生物研究中最新成果，引導學生自主學習和討論當前微生物學研究中存在的問題和發展方向，配合“模塊化”教學、創新教學方法以及考核方式多元化等一系列改革措施，使學生具備微生物學以及微生物生態學的思維，學會從微生物的角度去分析草業科學生產及研究中的現象與問題。教學實踐證明，精選的“草地微生物學”課程教學內容不僅增強了課程內容的基礎性、系統性、適用性、啟發性和新穎性，而且顯著提高了課堂教學質量，實現了個性化的學習目標。

表1 教學內容

圖1 草地微生物學教學內容學時分配

1.2 豐富教學內容

盡管“草地微生物學”最直接參考的教材目前還沒有，但是關于微生物學的參考資料品類眾多，如《微生物學》（陳雯莉，農業出版社，2019年）、《微生物學》第二版（沈萍，高等教育出版社，2006年）、《微生物學》第二版（諸葛健，科學出版社，2020年）、《農業微生物實驗技術》（張玉苗，化學工業出版社，2019年）和《農業微生物學及實驗教程概述》（袁紅莉、王賀祥，中國農業大學出版社出版，2009年）等書目，這些都可以作為輔助教學參考書。其次，為了落實核心素養目標，教師也需要正視微生物的發現和微生物學的建立與發展問題，微生物學發展過程中的重要事件如表2所示，以此更好的了解微生物學學科的歷史沿革及其發展方向。

表2 微生物學發展過程中的重要事件

搜集前沿素材，更新教學內容。通過學術數據庫等在《微生物學雜志》《微生物學報》《微生物學通報》《草 業 學 報》《Science》《Nature》《Plant Cell》《Molecular Plant-Microbe Interactions》《Molecular Plant Pathology》和《Molecular Microbiology》等一些國內國際知名期刊和微信公眾號如Ad植物微生物、植物微生物組、生物信息學習和草堂心語等搜集有關草地微生物學最新研究成果和突破性進展，教學過程中采用這些成果進行課堂分享。除此之外，通過班級微信群或QQ群，將最新報道的草業科學學科的最新動態、舉辦的學術會議及草地微生物學的研究成果及時推送，不僅可以讓學生了解草業科學學科發展，樹立學科自信，而且可以了解草地微生物學研究的發展動態，對所學知識進一步拓展，鞏固和提高學習效果。

1.3 課堂筆記提交

草地微生物學內容多、涉列范圍廣和邏輯性強，且沒有最直接的參考書目，所以課堂筆記是一種可以選擇的良好的學習方法，既能增強學生對新知識的收集、記錄及加工過程，又可以提高學生對教學內容的轉化效率。第一章至第九章課堂筆記提交率均在85%以上，第三章至第五章課堂筆記提交率達90%以上；第九章85-100分得分率最高，為50%；第一章85-100分得分率最低，為30%，如圖2所示。以第五章為例，學生課堂筆記提交率為93%，通過線上評閱70-85分數段占比54%，85-100分數段占比42%，并選出優秀作品達20%。說明課堂筆記提交情況良好，課堂筆記質量較高，學生學習態度認真。

圖2 草地微生物學課堂筆記提交情況

2 實驗教學改革

2.1 精選技能性和驗證性的實驗內容

精選技能性和驗證性的實驗，調整重復的實驗內容以便適于學科設置的需要。甘肅農業大學草業科學學科，草地微生物學課程的實驗教學學時約占總學時的1/3，包括技能性實驗和驗證性實驗。其中，技能性實驗主要涉及微生物染色及顯微觀察、微生物接種及培養和草地資源微生物的分離，驗證性實驗包括草地土壤三大微生物計數，通過整合有交叉重合的實驗內容，讓學生在非常有限的學時內掌握微生物學的一般操作技能，學會草地資源微生物開發的一般技能，掌握草地微生物生態研究和調控的方法。

2.2 推行多樣式的實驗教學模式

第一，推行開放式的實驗室制度。摒棄老師講解實驗步驟和單獨演示講解的方式，鼓勵學生進實驗室自主進行基本實驗技術操作訓練，增強學生的實驗操作能力和理論知識向實踐轉化的能力，也能夠有效培養學生的創新意識和探究能力[6]。第二，實施“翻轉課堂”的實驗教學模式。“翻轉課堂”是近年來廣泛應用于各學科教學中的一種新型教學理念，該理念由教育學家薩爾曼汗提出，其有利于推動學生的個性化學習和提高獨立思考的能力，也可以使學生和老師之間獲得更多的交流時間[7]。在翻轉課堂中，教師應根據學生的相關情況將學生分組，以便學生能夠獨立完成實驗并展示實驗結果。在實驗過程中，教師應給予他們合理的評價，并指出他們在實驗過程中的錯誤。另外，老師也應該主動發現和挖掘一部分對微生物感興趣的學生來并引入自己的課題組來培養他們。第三，設置開放式的實驗項目。實行本科生導師制，允許對微生物學感興趣的學生參與大學生科研訓練項目（SRTP）和導師科研項目，讓學生在導師的指導下完成文獻查閱、方案設計和論文撰寫等工作，提升實踐教學水平。通過這些方式，可以有效推動草原微生物學實驗課程教學模式改革創新，從而有效提高實驗課程教學效果，滿足培養創新人才的要求。

3 教學方法改革

3.1 應用現代教學手段，提高教學質量

草地微生物學是一門基礎性和抽象性很強的學科，課程信息量大，內容基本上是微觀層面。傳統的教學模式無法為學生呈現如此大量的課程內容，也容易導致學生在課程懈怠，降低學習興趣，影響教學效果。為了提高教學效果，應注重任課教師的專業技能和教學方法培訓，使教師緊跟當前學習方式的變化，強化“紙質教材+數字課程”線上線下教學相結合的形式。在教學過程中，教師以計算機等智能電子設備為工具，通過多媒體、教學錄像和網絡視頻教學資源等多種現代化教學手段，既可以注重知識的提煉和更新，還能提供更加美觀的人機交互界面，向學生提供并呈現豐富多彩的教學信息，使那些抽象的、肉眼下難以觀察到的微生物直觀而形象地展示出來。同時，也可以激發學生的學習興趣和注意力，拓展學生科技視野和技術應用能力，以達到提高教學質量的目的[8]。而學生可以將教材或者在線課程如慕課（https://www.icourse163.org/）和嗶哩嗶哩（https://www.bilibili.com/）等網站作為學生課前預習和課后知識鞏固和復習的重要工具。

3.2 應用多元化教學方法，激發學生學習興趣

“疑是思之始，學之端”。在傳統的教學模式中，學生主要通過聽與記被動地接受知識，而在新型教育模式中，教師可以通過問題式教學法與探討式教學法，誘導學生從不同的方面去思考，尋求多種解決問題的思路和方法。該模式下的教育方式不僅能夠調動學生的主觀能動性、提高學生思維的廣闊性、靈活性和創造性，還能有效培養學生分析和解決問題的能力[9]。同時，利用信息化平臺，采用線上線下相結合的方式將教學重點、難點以及精心設計的問題和討論貫穿于教學過程中順應了新課改的要求[10]。除此之外課后教師要經常反思教程和更新知識庫；而學生可以通過微生物學等相關公眾號補充課外知識，擴展知識面，其間若有問題，可以通過班級微信群或者QQ群與老師互動答疑，具體教學方法見下圖3。例如“草地病毒”這一章節，教師可以用當前新冠病毒的常識類問題引出“病毒”這一主體，而后允許學生討論新冠病毒如何變異、傳染途徑及其對人類社會造成的影響，老師總結后結合草地病毒的知識體系進入主題，讓學生在常識回顧與求知欲的雙重驅動下主動探索知識，從而激發其學習興趣和提高其自主學習能力和對知識的應用能力，培養出掌握專業理論和實踐操作技能、綜合素質高、能力強的復合型人才[11]。

圖3 教學過程整體設計圖

4 結束語

草地微生物學課程教學核心是普及草業科學專業本科生認識我國草原特色微生物資源及其在草地生態中的功能，掌握草地資源微生物研究及開發的一般方法和流程，并將它應用于保護草地微生物資源及近自然恢復草原生態等相關領域。本文針對甘肅農業大學草地微生物學課程的改革實踐探索旨在提升教學效果和穩固學生掌握該課程知識的基礎，為甘肅農業大學持續推進該課程知識體系建設奠定理論和實踐基礎。