農學類專業微生物學課程多元化教學改革實踐

王春偉　王燕　胡春艷　賀冰　王美琴

［摘 要］微生物學是農學類專業的專業基礎課，其特點是授課內容知識點多、部分概念較為抽象、理論性和實用性較強。文章通過課前線上教學、課堂重構教學和課后反饋教學，將線上與線下教學相融合，將最新的微生物學研究成果引入教學，引入拋錨式教學和案例教學法，通過“現象+問題+討論”的互動教學模式，將理論知識融入實踐教學，并建立多維度的教學評價體系，從而構建多元化的微生物學教學模式。該教學模式可以發揮學生學習的主體作用，激發學生的學習興趣，培養學生的創新思維，也可以為微生物學相關課程的教學改革提供思路和參考。

［關鍵詞］微生物學；多元化教學模式；拋錨式教學；案例教學法；多維度教學評價

［中圖分類號］ G642.0Q93-3 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2022）10-0131-04

微生物學作為農學類專業的一門專業基礎課，課程內容繁多，知識點較為分散，不易理解識記。該課程與植物學、細胞生物學、生物化學、普通植物病理學、農業植物病理學、病害流行學、昆蟲病理學等專業課程關系密切，是學習其他專業課程的基礎。微生物學課程包括理論部分和實驗部分，其中實驗部分所用到的實驗技術，也廣泛應用于其他學科領域。傳統的“填鴨式”教學模式側重于基本知識點的機械識記，學生在教學活動中參與度低，學習積極性不高。我們認為，對于微生物學課程的教學不應局限于記憶、理解和應用的初級認知階段，而應該著重培養學生的分析、評價及創造能力。因此，如何將現代技術手段用于教學活動，培養學生的創新意識與分析解決問題的能力，是現階段微生物學教學中亟待解決的問題。

近年來，隨著中國大學MOOC、超星泛雅網絡教學平臺、雨課堂和智慧樹等網絡教學平臺的相繼出現，教育信息化水平不斷提高，為優化課堂教學結構、改變教學模式提供了新的思路[1]。本項目組通過課前線上教學、課堂重構教學和課后反饋教學，建立了多元化的教學模式，并用于教學活動，取得了一定成效，對農學類專業微生物學相關課程的教學有一定的參考價值。

一、農學類專業微生物學教學現狀

微生物學是一門理論與實踐結合緊密的課程，是農學類專業的專業基礎課，授課人數多，覆蓋面廣，涉及農學、園藝、植物科學、植物保護、制藥工程和植物檢疫等多個專業，山西農業大學植物保護學院（以下簡稱“我校”）微生物學教學主要存在以下問題：

（一）教學體系以基礎理論為主，對微生物學前沿的關注度不夠

微生物在自然界廣泛存在，數量大、種類多，與糧食增產增收、生物能源開發、環境保護及人類健康等密切相關[2-4]。隨著分子生物學技術在微生物學領域的廣泛應用，新的研究成果不斷涌現，學生學習難度進一步增大[5]。而微生物學教材更新速度相對滯后，教學大綱更新不及時，不能滿足學生汲取最新知識的需求。

（二）學生學習主觀能動性差、課堂參與度低

傳統的微生物課程教學主要通過PPT結合板書、教師分章節解析知識點，教學方法較為單一，學生接受知識被動，思維方式逐漸固化；學生在教學活動中參與度低，學習主觀能動性較差[7-9]。

（三）考核標準單一，考核方式不全面

在我校最新版的教學大綱中，微生物課程考核方式為閉卷考試，成績構成為10%平時成績+90%期末成績。平時成績包括考勤、課堂提問及課后作業等，期末考試考查學生對重要知識點的掌握程度，考核方式單一，不能全面反映學生的學習過程及狀態。

（四）理論教學和實踐教學相脫節

微生物學課程共32學時，包括理論教學（23學時）和實驗教學（9學時）。實驗教學分為3個實驗，均為驗證性實驗，分別為真菌的菌落及顯微形態觀察、細菌及放線菌的形態特征觀察、培養基的制作。理論教學中的知識點在實驗教學中很少體現，實驗教學相對獨立，均為驗證性實驗，不能激發學生的學習熱情及興趣。

二、微生物學課程多元化教學模式的建立

（一）將最新的微生物學科研究成果引入課堂

微生物學分支學科眾多，新的研究成果不斷出現，與微生物學相關的事件也能成為社會熱點[9]，如2020年諾貝爾醫學或生理獎頒發給了在丙型肝炎病毒（HCV）領域有突出貢獻的三位科學家。在課堂教學中，我們將最新科研動態及研究成果與相關章節融合，如將具有降解、固氮、生防等作用的功能微生物的分離、鑒定及作用機制方面的科研思路融入教學，將功能微生物發酵工藝方面的研究論文與微生物的營養這一章的內容結合，對已發表的微生物學方面的研究論文的科研思路及研究內容進行詳細解析，著重訓練學生的科研思路與創新思維。以固氮微生物的分離鑒定為例，教學內容包括：（1）介紹背景——化學肥料氮肥過量施用會降低有機質含量，污染環境，影響人類健康。而生物固氮能有效地降低化肥使用量、減少環境污染、提高農作物產量。（2）怎樣分離鑒定固氮微生物？根據“微生物的營養”這一節所學知識，營養要素中氮源是微生物生長必不可少的，因此，制作不含氮源的培養基，普通的微生物就不能生長。但如果微生物可以正常生長，說明該微生物很有可能是自生固氮微生物。（3）微生物的固氮效果怎么樣？將微生物分離純化后，測定固氮酶活性，進一步證實其固氮效果。（4）如何鑒定微生物？通過微生物的形態學特征（菌落形態及菌體顯微形態）和16S rRNA序列分析，完成微生物的鑒定。每一個問題提出后，教師先讓學生自己思考，然后學生分小組討論，引導學生逐漸形成縝密的科研思路。

（二）多措并舉，構建以學生為中心的多元化教學模式

一是開展線上與線下互動式教學。制作微課并上傳至超星泛雅網絡教學平臺，每個微課講解一個知識點，時間為10～15分鐘，將知識點片段化呈現，便于學生利用課余時間進行有效學習。我們在微生物教學中共制作微課55個，發布知識點79個。課前線上教學通過三部分展開：（1）引導學生利用線上資源，在課后時間完成相關知識點的學習，學生章節學習次數達14872次，通過超星泛雅網絡教學平臺的自動評價功能，實時了解學生學習進展。（2）利用超星泛雅網絡教學平臺的討論功能和微信群與學生討論交流，教師引導學生自主學習，拓展學習空間。（3）發布章節測驗作業，要求學生在規定時間內完成，并通過微信群、超星泛雅網絡教學平臺進行討論和答疑。教師通過學生學習反饋，制訂調整課堂授課計劃。

二是將拋錨式教學法引入課堂。該教學方式強調真實性，創設真實情境，引導學生利用已有知識，積極主動地思考、分析和解決實際問題[10]。以 “微生物的特點”這一節為例，分四步開展教學：（1）創設情境，即“設錨”。例如，針對豆漿這一生活中常見的事物展開學習，設定以下情境：在學校谷園餐廳一樓就有一家專門賣豆漿的早餐店，有同學早上著急上課，買了邊走邊喝，到教室沒喝完就上課了，那下課后還能喝么？下課忘了，中午還能喝么？中午沒喝，到晚上還能喝么？同學們想想是否遇到過這一問題呢？（2）拋出問題，即“拋錨”。通過中央電視臺《是真的嗎》節目中的一期《鮮榨豆漿常溫保存6小時以上不宜食用，是真的嗎》（視頻長度約6分鐘）引出問題：鮮榨豆漿常溫保存6小時以上能不能食用？（3）解決問題，即“解錨”。教師課堂講授相關知識點：微生物體積小；吸收多，轉化快；生長旺盛，繁殖速度快；適應性強，易變異；分布廣，種類多。然后學生以小組為單元展開討論，教師引導學生自主分析問題，讓學生總結豆漿常溫保存時間長了就不能吃了，主要是因為豆漿里面的微生物會迅速繁殖；引導學生觀看視頻后半部分，揭示豆漿常溫保存6小時以上不能食用的原因，是因為微生物大量繁殖，數量已遠遠超出食品安全標準對微生物含量的規定。（4）評價反思，即“起錨”。引導學生理解并掌握豆漿常溫保存6小時以上不能食用，其中所蘊含的微生物相關知識點，并引導學生舉一反三，豆漿營養豐富，存在的微生物能大量繁殖，那么牛奶、果汁等其他食物放置時間久不能食用，也是微生物大量繁殖后數量超標導致的。教師引導學生對存在的問題進行反思，鞏固所學知識點。同時教師應及時總結教學經驗，一定要注意把握課堂的活躍度，保證學生能夠感興趣，積極思考，參與課堂討論，但也要做好引導工作，避免課堂過于活躍，偏離正常教學軌跡。

三是引入案例教學法。微生物學課程中有些知識點抽象難懂、不易理解，在教學過程中，教師可引入案例教學法，精選一些典型案例，在課堂上通過案例解析相關知識點，引發學生學習興趣。例如：（1）在學習“微生物滅菌方法”這部分內容時，以巴氏滅菌奶為例，引導學生掌握滅菌的幾種常用方法；根據巴氏滅菌的特點，引導學生明白為什么奶制品加工過程中使用巴氏滅菌法。（2）學習“真菌的危害”這部分內容時，引入愛爾蘭大饑饉的事例，讓學生了解晚疫病對馬鈴薯的危害；學習“真菌病害防治”時，引入葡萄霜霉病的常用藥劑波爾多液被發現的故事，激發學生的學習興趣。（3）學習病毒這部分內容時，以非洲豬瘟或者新型冠狀病毒的事例引入，介紹病毒的結構及特點，讓學生明白為什么病毒傳播快、難防控。

我們通過課前線上教學、課堂重構教學和課后反饋教學，構建了微生物學多元化教學模式：（1）在上課前，通過學習通平臺向學生開放微課學習視頻，發布學習任務，引導學生自主學習，并完成自測習題。（2）在課堂上，不再一味地采用“填鴨式”教學模式，而應針對不同的教學內容，采用多種方式開展教學。將最新的微生物學研究成果引入教學，采用拋錨式教學、案例教學法、“現象+問題+討論”的互動教學等多種模式，優化考核方式，不再以期末考試成績為主評價學生學習效果，增加過程性評價比重，對學生學習過程進行全面考核。（3）課后教師凝練學習重點，幫助學生梳理相關知識，發布課后習題，設置一些開放性試題，鼓勵學生自主分析、解決問題。根據學生教學中的反饋，適當調整教學。課前線上教學是課堂教學開展的前提與基礎，課堂教學是學習的主體，是課前學習的延伸；課后反饋是對課堂教學的補充與反饋。這三部分互為依托，相互補充，是一個有機結合的整體（見圖1）。

（三）優化考核方式，建立多維度的教學評價體系

根據學生學習方式的變化，在教學活動中加大過程性評價的權重，弱化結果性評價，成績構成調整為40%平時成績+60%期末成績。而對平時成績的考核分為課前線上自主學習、課堂主動學習和課后自測反饋三部分。學生課前線上學習效果通過超星泛雅網絡教學平臺的統計功能完成，包括學生學習進度、視頻觀看時長、章節自測題正確率等（10%），課堂主動學習包括課堂考勤、提問、教學活動參與度等課堂上的表現（20%），課后自測反饋是指課后反饋情況（10%），實現課前、課中和課后多維度考核體系（占總成績的40%），對學生的學習過程及效果進行全面評價。

（四）采用“現象+問題+討論”的模式，將理論教學和實踐教學相融合

在傳統微生物學教學活動中，理論教學和實踐教學相對獨立，理論教學中較少涉及實驗部分的內容，實驗中也不贅述課堂中已有的理論知識。在教學活動中，二者應該是相輔相成的有機整體。傳統教學中的實驗項目均為驗證性實驗，我們嘗試增加探索性實驗項目，引導學生理解并運用課堂所學的理論知識（見表1）。針對實驗中出現的問題開展分組討論，分析原因，鞏固相關知識點。將“真菌的菌落及顯微形態觀察”和“細菌及放線菌的形態特征觀察”這兩個實驗整合成一個“常見微生物的識別及形態觀察”，將不同微生物放在一起觀察，通過比較，使學生能更直觀地掌握不同種類微生物的區別。將“培養基的制作”改為“培養基的制作及微生物的檢測”，讓學生將做好的培養基及培養皿滅菌，倒PDA和NA平板，然后將平板分為3組處理：（1）在自然環境中打開平板，將衣服在平板上方抖動10秒，然后蓋上；（2）對著平板吹口氣，然后蓋上；（3）在平板上按手印，然后蓋上。在培養箱中培養3～4天后觀察結果。實驗完成后，在課堂上通過分組討論的形式，讓各組學生講述實驗中分離獲得的微生物種類，不同處理方式所獲得的微生物種類各不相同，并分析原因。增加“豆漿及生牛乳中微生物群落檢測及安全性評價”實驗，將日常生活中常見的豆漿及牛奶引入實驗，通過學生親自動手操作，于不同的時間段吸取液體樣品加入培養基平板，于培養箱中培養3～4天后計數長出的微生物菌落個數，通過平板計數法換算出豆漿及牛奶中微生物的活菌個數，并與食品中微生物的安全標準相比較，對豆漿及牛奶的安全性進行評價。

三、微生物學課程多元化教學模式的實施與反饋

（一）微生物學課程多元化教學模式的實施方法

本文綜合運用文獻分析法、行動研究法、比較研究法、問卷調查法和經驗總結法等多種方法，重構教學體系，建立多元化教學模式。具體方法如下：

1.文獻分析法：收集微生物學研究及課程改革相關的文獻資料，借鑒已有研究成果和經驗，為教學改革的開展提供教學素材，理清研究的框架和思路。

2.行動研究法：制訂新的教學計劃，在授課班級中實行，收集學生的評價信息，并進行反思改進。

3.比較研究法：通過開展多元化的教學模式，并與傳統教學班級對比分析，以評價該項目的應用效果，制訂新的課程體系及采取新的課堂組織形式。

4.問卷調查法：在每學期課程結束時，采用無記名方式進行問卷調查，將學生對課程的評價信息進行分析、比較和整合，根據學生反饋及時調整優化教學形式。

5.經驗總結法：以教學實踐為基礎，積極探索課程改革的有效途徑，并依據項目的實際應用效果，總結項目研究成果及經驗，建立可操作性強的微生物學課程多元化改革實施方案。

（二）微生物學課程多元化教學模式的效果反饋

微生物學課程多元化教學模式建立后，在我校制藥工程和植物保護專業實施。通過無記名問卷調查的方式對學生滿意度進行調查（見表2），并與傳統教學班級在出勤率、掛科率、期末成績等方面進行評價及對此（見圖2）。本次調查在植物保護和制藥工程專業2019級學生共168人中展開，收回有效問卷165份。傳統班級為植物保護2016級，共98人，多元化教學模式班級為植物保護2017級，共83人。結果表明：學生的整體滿意度和對各教學環節的滿意度均在90%以上，其中非常滿意的占比為84.39%，比較滿意的占比為12.72%，不滿意的占比為2.89%。各環節的滿意度中科研成果與教學融合、拋錨式教學和案例教學法較受學生歡迎，滿意度均在95%以上。將多元化教學模式班級與傳統教學班級在出勤率、掛科率、期末平均成績等方面進行比較，發現多元化教學模式班級的出勤率（96.54%）和期末平均成績（81.60分）較傳統教學班級的出勤率（89.25%）和期末平均成績（71.70分）有明顯提高，而掛科率從傳統教學班級的8.16%降至2.41%。由此說明該多元化教學模式適用于微生物教學，對學生學習有一定促進作用。

四、結論

微生物學是農學類專業的一門理論性、實用性均較強的專業基礎課程，其教學質量對后續專業課的學習乃至專業人才的培養至關重要。我們嘗試將信息技術與教學相融合，開展線上與線下互動式教學，將最新的研究成果引入教學，拓展知識的廣度與深度，在課堂上通過拋錨式教學和案例教學法展開教學，實踐教學中通過“現象+問題+討論”的模式，構建多元化教學模式。經過連續三個學期的探索與實踐，發現該教學模式能夠激發學生的學習興趣，發揮學生學習的主體作用，培養學生的創新思維及實際動手能力，對其他農林類高校微生物學課程教學也有一定借鑒意義和參考價值。

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［責任編輯：劉鳳華］