基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的微生物學(xué)實驗教學(xué)體系改革

摘"要：微生物學(xué)實驗是生物工程專業(yè)的一門重要的實踐性課程，有助于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和綜合素養(yǎng)。以南陽理工學(xué)院為例，本文分析了該校微生物學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題。基于學(xué)科建設(shè)以及應(yīng)用型人才培養(yǎng)需要，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面進(jìn)行探索和改革。

關(guān)鍵詞：微生物學(xué)；實驗教學(xué)；應(yīng)用型人才；教學(xué)改革

中圖分類號：Q9333

Reform"of"Microbiology"Experimental"Teaching"System

Based"on"the"Applicationoriented"Talent"Cultivation

Li"Wenhuan"Tian"Ye"Wu"Pengyu"Liu"Bingbing"Cheng"Shuang"Wang"Yinglei

School"of"Biological"and"Chemical"Engineering，Nanyang"Institute"of"Technology"HenanNanyang"473004

Abstract：Microbiology"experiment"is"an"essential"practical"course"for"bioengineering"major，which"helps"to"cultivate"students’"practical"skills"and"comprehensive"quality.Taking"Nanyang"Institute"of"Technology"as"an"example，the"problems"in"the"current"teaching"of"microbiology"experiments"at"the"university"were"analyzed"in"the"article.Based"on"the"needs"of"discipline"construction"and"applicationoriented"talent"cultivation，we"explored"and"reformed"from"the"aspects"of"teaching"content，teaching"methods，assessment"methods，and"so"on.

Keywords：microbiology；experiment"teaching；applicationoriented"talents；teaching"reform

作為河南省本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展試點和河南省示范性應(yīng)用型本科類院校，南陽理工學(xué)院將人才培養(yǎng)目標(biāo)定位于為地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用技術(shù)型人才，致力于建成“南陽人民的高水平應(yīng)用型理工大學(xué)”［1］。實驗教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，深化對專業(yè)知識的理解［2］。微生物學(xué)是生物工程專業(yè)的必修核心課程，作為該課程的一個重要組成部分，微生物學(xué)實驗具有很強(qiáng)的技術(shù)性和應(yīng)用性，有助于鍛煉學(xué)生的微生物學(xué)實踐操作技能，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用，并為適應(yīng)工作崗位提供基礎(chǔ)保證［3］。由于原有的辦學(xué)條件、辦學(xué)資源以及辦學(xué)理念等因素的限制，微生物學(xué)實驗課程沒有充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果不佳，并未突出應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求［4］。比如一些學(xué)生雖然理論知識水平很高，但動手能力不足，基本的操作常識比較欠缺，實驗過程中曾出現(xiàn)在紫外線燈未關(guān)閉的情況下進(jìn)行接種實驗的危險操作。如何激發(fā)學(xué)生的求知欲，不斷提高實驗教學(xué)質(zhì)量，真正發(fā)揮實驗教學(xué)在應(yīng)用型人才培養(yǎng)方面的作用，更好地完成“為地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展培養(yǎng)一線需要的高素質(zhì)應(yīng)用型人才”的目標(biāo)，本文對此進(jìn)行了探索與實踐，并取得了良好的效果。

1"教學(xué)中存在的主要問題

1.1"教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗為8個實驗32學(xué)時，其中7個基礎(chǔ)性實驗24學(xué)時，主要培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握微生物顯微觀察、計數(shù)以及純培養(yǎng)等操作技能。原有微生物學(xué)實驗教學(xué)主要存在基礎(chǔ)性實驗比例較高，操作內(nèi)容過于簡單、內(nèi)容陳舊缺乏創(chuàng)新、實驗項目離散而無直接聯(lián)系等諸多缺點［5］。這種技能訓(xùn)練式的驗證性實驗不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，且實驗項目內(nèi)容與工程現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)結(jié)合不緊密，不能充分體現(xiàn)出我校應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

1.2"教學(xué)方式

原有的微生物學(xué)實驗教學(xué)以教師為主體，學(xué)生都是在教師詳盡的指導(dǎo)下進(jìn)行的，這種近似“填鴨式”的教學(xué)方式，學(xué)習(xí)效果不佳［6］。實驗教師提前準(zhǔn)備好實驗所需的試劑耗材，學(xué)生進(jìn)入實驗室按照固定步驟“依葫蘆畫瓢”，沒有嘗試其他方案的機(jī)會，造成教師與學(xué)生的互動交流相對缺乏，教師無法針對每位學(xué)生解決實際問題［7］。一些學(xué)生遇到問題不求甚解，不會想深層次原因，對得到的數(shù)據(jù)結(jié)果也不會分析、討論［8］。部分學(xué)生無法按時完成實驗，往往降低對實驗操作的要求，或者由于操作失誤影響數(shù)據(jù)，也沒有機(jī)會進(jìn)行重復(fù)實驗。這樣的教學(xué)方式難以保證學(xué)生熟練掌握操作技能，培養(yǎng)出的學(xué)生缺乏積極主動性，分析、解決問題的能力得不到提高。

1.3"考核方法

作為微生物學(xué)理論課的課內(nèi)實驗，微生物學(xué)實驗成績并不單獨計算，僅以很小的比例計入理論課總成績。原有實驗教學(xué)成績的考核以學(xué)生上交的實驗報告以及考勤情況來評定，教師大多關(guān)注的是實驗結(jié)果，考核指標(biāo)比較單一，難以引起學(xué)生的足夠重視［9］。這樣造成學(xué)生把大量精力放在實驗報告的書寫上，甚至部分學(xué)生在沒有獲得正確實驗結(jié)果的情況下，通過“借鑒”別人的實驗數(shù)據(jù)通過考核。這樣的考核方式無法反映學(xué)生的實際表現(xiàn)，挫傷了部分學(xué)生認(rèn)真做實驗的積極性，學(xué)生對實驗操作不夠重視，降低實驗教學(xué)質(zhì)量。

2"教學(xué)改革與實踐

基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，結(jié)合課程的實際情況，在現(xiàn)有生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)建在線實驗教學(xué)平臺、建立開放型實驗室、融合學(xué)科競賽，以及建立全面性實驗考核模式等措施，積極探索微生物學(xué)實驗課程的教學(xué)改革。

2.1"優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容

本課程開設(shè)在大二下學(xué)期，學(xué)生已經(jīng)完成了四大化學(xué)實驗和生物化學(xué)實驗等基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，具備了基本實驗操作技能。按照“實驗教學(xué)與科研和工程實踐應(yīng)用相結(jié)合”的原則，將微生物學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和探究性實驗三部分。在具體改革過程中，一是通過走訪南陽本地企業(yè)，了解其對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求；二是通過與我校生物工程專業(yè)學(xué)生的座談、問卷調(diào)查等，了解學(xué)生對現(xiàn)有微生物學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)模式的認(rèn)識、評價和意見，真正了解學(xué)生的需要和想法，進(jìn)而對實驗項目內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新改造設(shè)計。

基礎(chǔ)性實驗要求學(xué)生熟練掌握三項微生物學(xué)基礎(chǔ)實驗技術(shù)——顯微觀察技術(shù)、染色技術(shù)和純種分離的操作方法。我們在確定實驗項目時，需要覆蓋以上微生物學(xué)基礎(chǔ)實驗操作技術(shù)，并且力求與生產(chǎn)中的原理相結(jié)合，或?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的一個技術(shù)環(huán)節(jié)，或驗證某一現(xiàn)場技術(shù)的原理。結(jié)合南陽本地企業(yè)工業(yè)微生物發(fā)酵的地方特色，通過走訪一些企業(yè)，了解企業(yè)對應(yīng)用型人才的需求，以現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)為引導(dǎo)，對基礎(chǔ)性實驗項目內(nèi)容進(jìn)行了創(chuàng)新改造設(shè)計，實現(xiàn)微生物學(xué)實驗課程內(nèi)容與現(xiàn)場應(yīng)用的良好結(jié)合。例如，乙醇生產(chǎn)中酵母活力檢查實驗，酒精發(fā)酵過程中桿菌污染的檢測。

綜合性實驗要求對基礎(chǔ)實驗內(nèi)容進(jìn)行綜合運(yùn)用，學(xué)生在教師指導(dǎo)下，自主預(yù)習(xí)實驗教材和教學(xué)平臺資料，選擇實驗條件，完成實驗。綜合性實驗涉及內(nèi)容比較多，連貫性較強(qiáng)，能讓學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)更加豐富，實驗技能得到極大的鍛煉。例如，在分離純化土壤中細(xì)菌的實驗中，學(xué)生自己選擇實驗藥品以及耗材，確定培養(yǎng)基的種類，然后進(jìn)行滅菌、分離和培養(yǎng)，根據(jù)染色結(jié)果篩選出感興趣的目標(biāo)菌種進(jìn)行進(jìn)一步純化、保藏。

探究性實驗，屬于“提出問題——分析問題——解決問題”模式，對學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、認(rèn)知能力、創(chuàng)新能力的發(fā)展起到關(guān)鍵性作用。教師可以現(xiàn)階段某個領(lǐng)域的研究熱點進(jìn)行命題，或者讓學(xué)生參加到教師的科研課題開展研究。探究性實驗以學(xué)生為主、教師為輔，學(xué)生利用課余時間進(jìn)入實驗室開展研究，教師需要時刻跟進(jìn)、把關(guān)全程，對學(xué)生提出的問題以及整個實驗過程隨時可能出現(xiàn)的問題提出具體的解決辦法。例如，老面中乳酸菌的分離及其益生特性探究實驗中，學(xué)生每4人一組自行組建團(tuán)隊、查閱文獻(xiàn)，確定分離和鑒定的方法，自行設(shè)計實驗流程，經(jīng)指導(dǎo)教師修改完善后確定最終方案并自行實施，實驗結(jié)束后提交實驗報告，以及進(jìn)行PPT講演匯報。

2.2"建設(shè)實驗教學(xué)移動平臺

為充分落實“以學(xué)生為中心”的教育理念，改變單一的課堂講授模式，利用超星學(xué)習(xí)通構(gòu)建實驗教學(xué)移動平臺，豐富學(xué)習(xí)形式，化解師生互動壁壘，拓展教學(xué)的廣度和深度，提高實驗教學(xué)效能。對于學(xué)生必須掌握的基本實驗操作技能，如微生物染色與觀察、微生物計數(shù)、滅菌鍋使用、培養(yǎng)基制備、無菌操作技術(shù)等，教師將實驗內(nèi)容以及操作步驟錄制成教學(xué)視頻，借助學(xué)習(xí)通在課前發(fā)布，督促學(xué)生預(yù)習(xí)觀看，學(xué)生可以更直觀地掌握操作技術(shù)要領(lǐng)，節(jié)約課堂講解時間，提高課堂效率；教師還可以微生物實驗相關(guān)大型儀器為專題，將操作步驟及注意事項進(jìn)行錄制，推送給學(xué)生，以便使學(xué)生快速掌握大型儀器的操作。課上教師可利用學(xué)習(xí)通增加課堂互動，比如上課簽到、現(xiàn)場投票、隨機(jī)選人、限時搶答、布置隨堂練習(xí)等，即時掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，提高學(xué)生的課堂參與度。課后授課教師可以利用平臺發(fā)布實驗作業(yè)，學(xué)生在實驗課中有任何問題和疑問，或者發(fā)現(xiàn)有任何自己感興趣的話題，都可通過聊天功能和同學(xué)或者教師討論，方便了解學(xué)生對實驗課堂的各類需求和建議。

2.3"建立開放型實驗室

與基礎(chǔ)性實驗和綜合性實驗不同，探究性實驗連貫性強(qiáng)且周期較長，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式難以保證實驗的順利開展，開放實驗室的建立可有效解決課堂時間有限這一難題。結(jié)合我院微生物學(xué)實驗室、河南省工業(yè)微生物資源與發(fā)酵技術(shù)重點實驗室、河南省工業(yè)微生物菌種保藏管理中心情況和特點，整合實驗室現(xiàn)有的資源并與教師科研團(tuán)隊相結(jié)合，建立開放型實驗室。同時開放實驗研究所需的大型儀器共享平臺儀器設(shè)備，如厭氧手套箱、常壓室溫等離子體誘變儀、液相色譜儀、全自動微生物鑒定儀等。學(xué)生參與到教師的科研課題中，在教師的指導(dǎo)下，事先設(shè)計好實驗方案，充分利用課余時間進(jìn)入實驗室自由開展實驗，體驗科研過程，遇到問題相互討論，將煩瑣的實驗過程變得有條不紊、生動有趣。學(xué)生有充裕的時間對實驗結(jié)果進(jìn)行反復(fù)驗證，有利于獲得較好的實驗結(jié)果，體驗成功的喜悅，有效地提高了學(xué)生實驗的積極性、自主性和創(chuàng)造性。

為便于開放實驗室規(guī)范化管理，由學(xué)院實驗中心牽頭制定相應(yīng)的管理規(guī)章制度及工作流程，如《開放實驗室學(xué)生實驗守則》《科研實驗室借用流程》《大型儀器設(shè)備使用和管理辦法》等。

2.4"實驗教學(xué)融合學(xué)科競賽

學(xué)科競賽是大學(xué)生創(chuàng)新活動的重要組成部分，作為一種實踐教學(xué)的高級形式，學(xué)科競賽在培養(yǎng)學(xué)生問題意識、整合學(xué)生創(chuàng)新知識、磨礪學(xué)生創(chuàng)新人格與團(tuán)隊精神等方面，具有獨到的優(yōu)勢。教師利用實驗課程教學(xué)主渠道，鼓勵學(xué)生申請參加與微生物實驗教學(xué)相關(guān)的大學(xué)生學(xué)科競賽，比如“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽和創(chuàng)業(yè)計劃大賽、大學(xué)生生命科學(xué)競賽、微生物培養(yǎng)皿藝術(shù)設(shè)計大賽、全國大學(xué)生生命科學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等項目，實現(xiàn)實驗教學(xué)與學(xué)科競賽的有機(jī)融合。這些競賽均涉及微生物學(xué)實驗教學(xué)，依托微生物學(xué)實驗的學(xué)科競賽不僅激發(fā)學(xué)生的科研積極性，并且提升實驗教學(xué)的創(chuàng)新性與挑戰(zhàn)度。學(xué)生對知識的訴求和渴望以及實驗中產(chǎn)生的疑問要求教師不斷去關(guān)注科研的前沿，查閱文獻(xiàn)，更新知識儲備，不斷提高自己。

2.5"建立全面性實驗考核評價標(biāo)準(zhǔn)

針對傳統(tǒng)評價方式的弊端，教師需要將過程性評價與結(jié)果性評價相結(jié)合，在“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念的指導(dǎo)下，從多角度、多層次對學(xué)生展開評價。基礎(chǔ)性實驗成績和綜合性實驗均由實驗報告和課堂表現(xiàn)組成，探究性實驗由方案制訂、操作技能、實驗報告和PPT匯報組成。其中課堂表現(xiàn)、實驗報告以及PPT匯報還要制定詳細(xì)的評分細(xì)則。比如，課堂表現(xiàn)要求教師隨堂關(guān)注學(xué)生的動手操作是否規(guī)范，實驗態(tài)度是否端正，實驗技能是否掌握，實驗結(jié)果是否準(zhǔn)確，并及時做好相應(yīng)記錄；實驗報告要寫出實驗?zāi)康摹⒃怼嵤┎襟E，顯微觀察以及培養(yǎng)結(jié)果要附有圖片，實驗數(shù)據(jù)要如實規(guī)范記錄并深入分析，根據(jù)實驗結(jié)果進(jìn)行思考和討論。這樣的考核評定方式能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，檢查學(xué)生的實踐能力以及綜合創(chuàng)新能力的形成情況，規(guī)范的成績評定標(biāo)準(zhǔn)能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，并能培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題的能力，進(jìn)而提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

結(jié)語

本研究從優(yōu)化實驗內(nèi)容設(shè)置、調(diào)整教學(xué)方式、建設(shè)開放型實驗室、完善考核評價方式等方面進(jìn)行開展，并在此過程中融合教師的研究課題以及將學(xué)科競賽應(yīng)用于教學(xué)過程，全方位地開展微生物學(xué)實驗教學(xué)的改革及探索。經(jīng)過教學(xué)改革，學(xué)生端正了實驗態(tài)度，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，實驗的積極性和自主性得到提高，實驗技能和綜合素養(yǎng)大幅提升。實驗課程改革對于指導(dǎo)教師而言，也是一個新的挑戰(zhàn)，要求教師關(guān)注本領(lǐng)域內(nèi)前沿知識動態(tài)，不斷學(xué)習(xí)，更新知識儲備，提升業(yè)務(wù)水平，進(jìn)一步促進(jìn)指導(dǎo)教師的素質(zhì)和能力的提高。課程改革建設(shè)任重而道遠(yuǎn)，為了適應(yīng)日新月異的社會發(fā)展，需要與時俱進(jìn)，不斷進(jìn)行改革和實踐，才能提高教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)出在社會上具有競爭力的應(yīng)用型人才提供助力。

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基金項目：南陽理工學(xué)院教育教學(xué)改革研究與實踐項目（NIT2023JY151），南陽理工學(xué)院一流課程建設(shè)項目《微生物學(xué)》

作者簡介：李文歡（1986—"），女，漢族，河南南陽人，碩士研究生，助教，研究方向：微生物資源開發(fā)與應(yīng)用。