提高综合素质和创新能力的微生物实验教学模式初探*

裴国凤 李晓华 阎春兰 程国军

中南民族大学 湖北武汉 430074

☆创新能力培养与实训实践教学☆

提高综合素质和创新能力的微生物实验教学模式初探*

裴国凤 李晓华 阎春兰 程国军

中南民族大学 湖北武汉 430074

以提高学生的综合素质和创新实践能力为目标，从实验内容、组织形式、教学方法、考核评价体系等方面对微生物实验教学进行了探索与改革，通过开设综合性的整体实验和自主设计性试验等途径实现多样化的教学模式，充分体现学生的主体地位和教师的主导作用，提高了微生物学实验的教学质量。

微生物学；实验教学；创新能力培养

微生物学是一门实践性与应用性很强的学科，而微生物学实验是微生物学教学的重要组成部分，通过感性、直观的实验教学，可以加深学生对微生物学基础知识的理解和掌握，把握微生物学的研究方法和技能。充分利用实验教学的特点，提高学生解决实际问题的能力，培养学生的综合素质和创新意识是对现代微生物实验教学提出的要求。然而，长期以来实验教学已习惯于以教师为中心，由教师全程示范实验过程，学生模仿操作，验证已知结果，学生被动地接受着知识和技能，难以激起他们的学习兴趣和热情，这种现状说明传统教学模式已不适应当前高素质、创新型人才培养的需要。近年来，针对传统实验教学体系存在的诸多不足，许多高校都在对微生物学实验教学模式进行着积极的探索，尝试着在实验内容、教学模式和教学方法等方面进行着改革，取得了较好的教学效果。

少数民族地区丰富的资源需要大量的开拓型和创新型人才去开发，而将少数民族学生培养成高素质和创新型人才是我们民族院校办学的一贯宗旨。微生物学是我院生物类本科专业重要的专业基础课之一，为了全方位提升该课程的整体教学质量，让实验教学在人才培养中发挥其应有的作用，虽然我们对传统的微生物学实验教学模式进行了一些有益的改革，但仍然存在学生学习的积极性不高、创新能力不强和科学素养欠缺等不足，因此如何建立完善的微生物学实验教学体系，深化实验教学改革，是值得我们进一步探讨的问题。根据多年从事微生物学实验教学的经验，我们从实验内容的选择、教学模式的优化和教学方法的完善等方面进行了全方位改革，从主观上改变了学生对实验课的学习态度，激发了学生的求知欲，为提高学生的综合素质和自主创新能力开辟了一条有效的教学途径。

一、实验教学内容的改革

1.逐步加大实验课份量，增加实验内容

由于微生物学实验的课时较少，必须掌握基本操作技能和基本研究方法的实验教学内容占用了较多的课时，许多周期较长的应用性、设计性实验一直未能开展，改革后的实验课由原来的24学时增加到36学时，新增了微生物诱变育种、食用菌栽培等应用性实验和一些学生感兴趣的设计性和研究性实验，如将“环境因素对微生物生长的影响”验证性实验调整为研究性实验，学生在完成常见植物叶片提取液、桔皮提取物的抑菌作用研究的过程中，对该领域当前的研究状况有一个较全面的了解，增强了他们的科研意识。

2.选择适宜的教学内容

原有实验多为内容和目的相对独立的验证性实验，各实验间缺乏内在联系，因而教学效果并不理想。我们根据多年的教学实践经验，对实验内容进行了精心的选择与调整，其原则是减少验证性实验，增大综合性、设计性和研究性实验的比例，同时注意基础技能训练内容和设计性实验内容的有机结合，形成了结构合理、操作可行的实验教学内容体系。所谓减少验证性实验，就是将分散的单项实验设计成一个连续、系统的综合实验，使微生物实验的各项基本实验技能有机地结合和贯穿在一起。如从土壤中分离纯化产蛋白酶菌株及紫外线对其产生蛋白酶的诱变效应实验，强调了基础性和系统性，把无菌操作、染色、纯培养、显微观察和诱变育种等技术系统连贯地串在一起，通过生物技术和生物工程专业学生的实验教学实践，表明验证性实验内容的系统化、合理性组合既节省了时间，又培养了学生对微生物实验操作的整体认识。设计性和研究性实验是让学生根据已经学习的微生物学知识，选择自己感兴趣的实验内容，教师起引导启发作用，学生在完成设计性实验的过程中培养自我创新能力。如对不同源水展开水质调查的实验(包括校园周边湖水、生活污水、校内池塘水、自来水、瓶装矿泉水和桶装纯净水等)，培养了学生灵活运用所学知识和技能来解决实际问题的能力。

二、教学模式的优化

1.调整后的实验教学内容分阶段完成

将实验教学内容调整为两部分，第一部分为每人必做的验证性内容,以加深学生对基本知识的理解、掌握基本实验技能为目的，这些内容在实验课的第一阶段通过综合实验(从土壤中分离纯化产蛋白酶菌株并进行初步鉴定)来完成，主要包括培养基配制、无菌操作、细胞染色、微生物的显微镜和培养观察等基本技能和微生物的取样、菌种分离、纯化、初步鉴定等基本研究方法。这些实验内容的学习为自主设计实验奠定了理论和技能操作基础。第二部分为设计性和研究性的实验内容，实验课的基本程序是选题→查阅文献→设计方案→完成实验→实验总结→撰写实验论文，包括实验意义、材料和方法、实验结果、分析讨论4个方面的内容。让学生3～5人为1组，每组及每个人的实验内容不尽相同，但每个学生的实验结果对整个实验都是十分关键的，为了确保实验的成功，学生始终保持积极参与的态度，认真做好每一步实验，详细观察、记录分析每次实验结果，经过学生的努力，每个实验小组都完成了实验方案的内容，取得了较为理想的教学效果。大多数学生反映设计性实验的开展使他们对科学研究的思路有了基础性的认知和实践，初步体会到什么是科学研究。

2.开放实验过程，让学生参与实验准备的全过程

由于原有实验课的实验材料、试剂、培养基等都是由实验人员来准备，有时由于时间不好安排，有些实验环节(接种)甚至是由教师代做，造成学生对整个实验过程缺乏全面了解，不愿独立思考、依赖别人的被动局面。此外，大多数微生物学实验在一个教学单位时间内往往难以完成,完全按课表时间开设实验已不能满足实验教学的需要。为了让学生有充足的实验空间和能自行支配的实验时间，我们实行了开放式教学。要求学生利用课余时间，参与实验准备的全过程；同时在完成自我设计性实验内容的这段时间，实验室全天对学生开放，学生不仅有充分的时间进行实验，而且对失败的实验进行分析后可重复操作，学生的实践能力得到很大提高。

3.完善实验报告的写作模式

撰写实验报告是实验教学的重要组成部分，在以验证性实验内容为主的教学体系中，学生在写报告时，原理、方法步骤一般照抄实验教材，实验结束后，也很少认真整理实验结果，往往以最原始的数据出现在实验报告中，严重影响了教学效果。在新的教学模式下，以撰写小论文的形式取代实验报告，引导学生在完成论文的过程中，查阅大量文献和资料，对实验结果进行分析归纳、加工整理，提出自己的见解，实践证明小论文的撰写不仅锻炼了学生的综合归纳分析能力，写作水平也有了显著提高，而且激发了他们探究科学的精神，为今后从事科学研究打下了良好的基础。同时将设计性实验论文制作成幻灯片，先在实验小组内进行交流，然后择优在全班范围内进行限时讲解，通过这一过程锻炼了他们的口头表达能力。

三、教学方法的改进

1.引入现代教学手段

教师在做预备实验时，录制基本技术操作短片，加入语言讲解，也把学生易出现的不规范操作录制下来，提醒其他同学注意。对于较难掌握的实验内容，教师拍成录像或制成幻灯片，先让学生看有关实验的规范性操作，让学生有一个生动直观、清晰简洁的感性认识。通过看—讲—示范，强调易出现的问题，学生实验操作的规范性大大提高。在微生物的显微镜观测实验中，我们采用了计算机辅助教学，通过数码互动，将学生的实验结果直接投影在屏幕上，便于教师及时指导。

2.加强预习，注重启发式教学，形成以学生为主体、师生互动的教学过程

预习是做好实验的前提，如果学生课前不对实验内容进行充分的预习，就会对实验过程缺乏整体认识，实验操作时手忙脚乱，出现严重实验错误的概率也会大大增加。为了提高实验效率，对验证性实验，要求学生课前写出预习报告，在学生操作过程中及时指导，严格规范操作，养成良好的科研习惯和严谨的科学态度；对设计和研究性实验，学生提出可选的课题，教师审核可行后，学生开始查找相关资料，设计实验方案，然后教师组织课堂讨论实验方案的可行性，这一措施的实施收到了理想的效果。

四、实验教学评价体系的完善

对原有以实验报告为主确定实验成绩的评价体系进行了更为有效的调整，学生的实验考核包括基本操作技能的考核和自主设计实验的考核，前者占总成绩的60%，教师事先准备好相关实验内容的考题后，让学生以抽签的形式进行现场演示基本实验技能的操作，考核学生对规范操作、实验方法和基本技能的掌握程度，这种考核体系能够督促学生全面掌握实验的各项基本操作技能。后者占总成绩的40%，以学生选题的意义、设计实验方案的可行性、实验方案内容的实施情况、是否达到预期结果、小论文的写作水平等为依据，逐项进行量化评分；这种考核方式较全面地评价了学生的综合素质、自主创新能力及独立从事科研活动的能力。

五、健全实验室开放系统

为确保开放实验的顺利进行，必须合理地充分利用实验室资源并加强科学管理。指导教师负责实验室安全和管理，并为学生提供所需的实验材料和试剂，以满足实验需要；实验员负责提供相应的仪器,并对学生进行培训,使他们掌握新仪器的使用方法。同时建立了实验室的使用记录、仪器设备的使用监督制度、药品的使用记录等开放实验室的管理制度，这些措施的采用为自主设计性实验的进行创造了良好的条件。

六、结束语

通过改革，微生物学实验教学逐步实现了以学生为主体,教师充分发挥组织、引导和评价作用，形成了以教促学，以学促教，教学相长，共同发展的良性循环。实验结束后我们采用问卷式调查和教学反馈会的形式，收集学生对教革的看法和教学效果评价。92%的学生认为教改后的实验教学质量和效果有了明显提高，89%的学生认为新实验教学的直观性、综合性、探索性、启发性特点，培养和提高了他们观察、分析、解决问题及操作技能等综合素质。尤其是自主设计实验给了学生一个充分展示自己能力的空间和舞台，学生对此普遍表示欢迎，他们主动参与、乐于探究、提高了自主创新能力。这一有效的实验教学途径为学生毕业后在多种领域迅速地进入角色，进行高起点、高水平创业奠定了良好的基础。新的实验教学模式对实验教师的素质和能力也提出了更高的要求。今后我们还将不断地探索与改革，建立更为完善的微生物学实验教学体系，为培养高素质的人才而努力。

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Exploring experimental teaching model of microbiology for enhancing integrative diathesis and innovative ability

Pei Guofeng, Li Xiaohua, Yan Chunlan, Cheng Guojun
South-central university for nationalities, Wuhan, 430072, China

The experimental contents, organizational form, teaching methods, examining evaluation about microbiological experiment teaching are explored and reformed in order to enhance integrative diathesis and innovative practical ability of students. The multiplicity teaching model was carried out by setting up comprehensive integral experiment and independent designing test, this sufficiently showed that the students are principal part and the teachers play a leading role, teaching quality of microbiological experiment was enhanced.

microbiology; experimental teaching; ability of innovation cultivating

2010-01-03

裴国凤，博士，副教授。

*本文系中南民族大学教改项目(No.2008001)。