多元自主学习模式在微生物学教学中的探索

张丽琳 杨柳 张蕾 黄金海

摘 要：微生物学是理论性和应用性极强的生物科学专业的基础课。文章探索了基于问题导向、实践需求引领为核心，以激发学生自主学习兴趣、培养深度思考、综合分析及解决实践问题能力为目标的微生物学教学体系在教学质量提升中的作用。课程探索了采用双语教学，慕课、翻转课堂、在线互动式交流、激励教学等多元现代教学模式，以及验证性实验与综合性实战训练相结合的实验教学强化学生知识体系的构建，培养学生的综合分析及解決问题的能力。文章分析了搭建课堂、实验及网络互动三位一体的教学体系、以自主学习为主体的现代教学模式在课程质量提升中发挥的作用。

关键词：微生物学；自主学习；培养目标导向

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）17-0071-04

Abstract： Microbiology is one of the essential biological courses linking theory and experiment. The paper introduces the function of the teaching system of microbiology， which aims at stimulating student interest and developing the skills of deep thinking， comprehensive analyzing and problem solving， in teaching quality improvement. The course explores the use of Multiple modern teaching mode including bilingual education， MOOCs， flipped classroom， online FAQs and incentive teaching for the construction of knowledge system strengthened by experimental teaching with the combination of verification experiment and comprehensive practice-oriented training， and training of students' ability of comprehensive analysis and problem solving. This paper analyzes the Trinity Teaching System of classroom， experiment and network interaction， and the role of modern teaching model with independent learning as the main part in improving curriculum quality.

Keywords： microbiology； autonomous learning； aim-oriented train

微生物是分布最广、对人类影响深远的生物物种之一，也是最为活跃的研究领域，微生物技术对生命科学重大理论的发现、研究技术的拓展及生物工程产品的开发起着巨大的推动作用。微生物学是生物学专业的必修专业基础课。良好的微生物学教学效果可对生物学专业学生后续重要课程的学习奠定良好的基础。

一、存在的问题

随着人类认知手段的进步，对微生物种类、结构、功能的知识积累呈现爆炸式增长。如何在有限的课堂教学中传授更多有价值的信息并被学生掌握，进一步激发学生兴趣，提升自主涉猎并理解微生物知识的能力，对老师的教学提出了新要求。随着现代传媒技术、慕课、翻转课堂等新教学理念的出现，为多元化、自主学习提供了新途径。

纵观国内外教学现状，国内微生物学教学存在以下问题，包括学生自学时间明显不足，跟踪学科前沿进展的文献阅读量不够；学生动手机会少，实验课程多为验证性的基本技能训练，缺乏系统分析实验的设计及解决问题的系统思维训练；平时作业的完成质量不高，缺乏主动思考；考核中的同质化，如基本知识点的记忆性考核项目多，创新设计性题目少；学生缺乏主动探索的兴趣引导等问题[1， 2]。

二、教学对象的选择

针对上述问题，项目制定了提升教学效果的课程改革方案，开展以自主学习为主体的现代教学模式的尝试。本次教学改革项目中选择了生命科学学院生物科学专业2013级和2014级2年级本科生，共计74人。微生物学安排在第4学期，由48学时的理论课和48学时的实验课组成。学生在入学前普遍具有较好的英语水平，同时，在学习本课程前已经具备无机化学、有机化学、普通生物学等专业基础知识。学习过程中分为个人和群体形式完成随堂作业。以3-4人组建一個学习团队，群体作业和实验课程均以团队方式进行。每个团队设一名组长，负责组织团队活动、分配任务、领取实验材料、汇报学习成果等。成果展示过程集中体现团队每位成员的贡献与风采。

三、多元自主学习模式的建构

（一）学习资源的建设

随着网络技术的发展，学生获取知识的途径更为多元，教学中应把重点放在教育与学习过程的“自学”方面，而不是放在传统教育的讲授上。所谓自主学习，是指学生在社会文化背景下借助于他人（包括教师和学习伙伴）的引导，利用必要的学习资源，通过意义建构的方式获得知识。自主学习是现代教育的显著特征，是大学学习的突出特点[3]。针对微生物学基础学科的特点，以及学生本体知识体系构建的程度，参考国外2014年最新经典版微生物教材[4]和部分国内优秀教材[5，6]，并结合本学院的专业特点完成教材的选用和PPT的制作。针对章节重点和难点内容，适当补充相关内容的英文综述性阅读文献作为自学材料，同时在教学中不断融入最新的文献报道，使学生们在掌握基本内容的基础上随时了解该领域的最新进展，激发学生的学习热情和兴趣。

在课后练习方面，参考国内外教材[4][7][8]，汇编整理了包含选择、判断、简答在内的中英文练习题库，完善各章节课后自测练习，便于学生巩固知识点。在随堂作业方面，结合个人作业、群组作业与课堂讨论三种模式。个人作业每学期4次，群组作业每学期3次，二者均在网络教学平台，学生在线提交教师在线批改反馈。个人作业一般为章节总结性的问题或重要知识点，通过课堂理解和自学，对知识点达到理解、应用、举一反三的学习效果。以其中一次的个人作业题目为例：“比较正黏病毒，副黏病毒，腺病毒科中具有血凝性的病毒，列表比较其大小，有无囊膜，基因组类型，凝集动物血细胞的种类，受体名称”。该题目涵盖了病毒的形态、结构、血凝性、基因型、病毒分类等多个知识点，通过一次作业考察学生对该章节内容的整体把握程度。群组作业则更多体现问题的综合性，需要团队人员的分工配合。比如题目为：“比较白酒、葡萄酒酿造过程的差异，说明不同阶段微生物类群及其在制酒过程中的作用。试查阅文献比较几种不同粮食（甜菜、玉米、大麦）制酒过程的主要微生物類群与其代谢酶系”。需要学生查阅资料了解酒的酿造过程，结合课堂内容分析不同种类微生物在酿酒各阶段发挥的作用，尝试用理论知识指导实践生产。采用个人作业、群组作业与课堂讨论相结合的教学模式，可更好地解决学生文献阅读量不够、缺乏主动性探索等问题，同时激发学生学习灵感，在题目导向下引导学生自主学习，主动思考，弥补传统模式下學生自学时间不足，系统思维训练不够等问题，团队协作能力也得到培养。

（二）多元自主学习任务的设计与实施

针对本学院学生的特点，理论课程采用双语教学模式，将传统的讲授与现代的慕课、翻转课堂相结合完成专业知识的讲授。同时，在教学过程中注意将教学内容向基础研究和应用开发两个方向延伸。实现教学由“传统讲授”向“自主学习”的转变，在课堂教学、课后作业、主题讨论等方面积极引导学生从书本、文献、生活实践中学习微生物学相关知识。具体措施如下。

1. 多元自主学习在理论课中的实施

针对不同的教学内容将采用不同的教学方式。在绪论、原核微生物、真核微生物等基础性章节中，采用双语教学的讲授模式，便于学习者了解课程的性质、内容和任务，熟悉课程特点并找到适合自己的学习方法。在病毒学一章中，采用慕课与翻转课堂相结合的模式完成病毒结构部分的学习。

病毒部分的慕课内容为美国哥伦比亚大学微生物与免疫系教授Vincent Racaniello开设的病毒学课程，相关视频上传到本科生教学网站上。首先，教师针对视频内容和核心知识点提前一周提出引导性问题，学习者通过观看视频、阅读书籍、查找文献等方式给出问题的答案，并将其制作成专题PPT，在课堂上以小组为单位展示学习效果。然后，各小组选派代表对其他小组的汇报打分并给出评价，对其中的问题提出指正。最后，教师明确问题的答案，并对易混淆知识点举例说明重点解释，对参加汇报和评论的同学给予奖励。表1展示了课堂中自主学习与传统教学两种模式的比较。在自主学习模式中，教师通过预设问题引导学生完成慕课和反转课堂的教学过程，学生课堂参与度明显提高。问题设计是自主学习的核心[9，10]。课程开始前给学生预设与讲授内容紧密相关的核心问题，引导学生针对问题开展讨论，帮助学生在解决问题的同时掌握知识点。此外，与传统的教学模式相比，自主学习模式推动学生在掌握基础知识的前提下，通过查阅文献检索资料进一步拓展了知识深度与广度。

2. 以学生为主体的实验教学模式

微生物学实验是实践性较强的专业必修基础课，微生物学实验技术在个体水平、细胞水平乃至分子水平的不断跨越对生命科学理论的发现与技术的拓展发挥了巨大的推动作用。传统的微生物学实验课教学强调验证性实验内容的学习和掌握，考虑到学科发展的特点及其综合应用性，课题组对教学大纲和教材方面做了适当调整。调整后的教学大纲包括实验课教学（10-12个技能性及验证性实验）和实习训练（1周综合实验：包括细菌的分离与系统鉴定；禽源疑似病毒的分离鉴定两部分）。实验课教学包括通识性实验（微生物观察、培养、检测鉴定、应用等）和专业性实验（涵盖微生物生理生化、遗传学、真菌学、病毒学等）。实习训练部分帮助学生在掌握基本实验技能的基础上，进一步提升分析问题、解决问题、统筹规划、团队合作等多方面的能力。

在两轮的实验课教学中，自编教材持续改进和更新，年更新率约10%。实习训练部分的设计考虑学科发展特色，题目出自真实案例，并采用临床样本作为实验材料。如病毒学综合实验题目：“某鸡场病鸡发生呼吸困难、咳嗽，部分鸡出现神经症状，临床剖检气管发红，充血、出血，出现腹泻等表现。送检材料为气管和泄殖腔棉拭子，怀疑为有血凝型的新城疫病毒或禽流感病毒。用所提供的样本制定病毒分离鉴定的详细方案，并完成分离病毒的系统鉴定工作。学习并掌握未知病毒鉴定的方法”。细菌学综合实验题目：“某病猪发生腹泻，剖检可见回肠、肠系膜淋巴结肿胀。无菌操作取淋巴结待进行系统鉴定。用提供病料鉴定该菌疑似肠杆菌科致病菌。设计分离鉴定的系统方案，并完成分离菌的鉴定工作”。综合实验以小组为单位，学生获得题目后，首先需要根据题目中提供的线索破题，查找资料，绘制技术路线图，并逐一与老师讨论其可行性。经2-3轮的方案修订方可定稿。然后，根据实验方案提交所需要的试剂名称。学生领取样本后，自行安排时间在一周内完成样品的分离鉴定工作。最后以PPT形式汇报实验结果和收获。老师跟踪整个实验过程，并提供操作、专题知识、结果分析等方面指导，补充实验存在中的缺陷，拓展思路，强化综合分析等技能训练。

（三）效果评价与分析

目标导向、多元自主学习的教学模式，教师立足构建前沿性知识架构的讲授，通过学习动力激励，多元化形式优化配置文献资源、考核形式及团队合作讨论，强化动手、创新设计投入及学生自主学习，达到提升综合能力的目标。学生的高度参与成为了自主学习的有效落脚点，通过多元化教学和目标导向指引，给学生参与提供条件，学生成为了学习主体。

微生物双语教学改革的尝试与探索过程中，激活了学生自主学习动力，实现了课堂、实验及网络互动的多元化教学及考核形式，学生知识体系前沿性、实践问题解决能力获得提升。实行多元自主学习模式后，加大了平时成绩的考核力度，实现了基础知识与独立思考、系统训练与创新思维能力考察并重。理论课程成绩70%来自期末考试，30%来自个人作业、群组作业与课堂展示讨论。期末考试题目除了对知识点的考察外，还包含二选一的创新设计性题目，将理论知识与实际应用相结合。提倡灵活创意的作业形式，激发学习兴趣，很多學生用英文诗歌、漫画、图表清晰、简洁的完成平时作业，老师也给予人性化的鼓励性在线点评。

综合性设计性实验让学生收获了自信和解决实践问题的能力。学生的实验课程成绩70%来自实验课教学的平时成绩，30%来自实习训练，平时成绩中出勤率、动手参与度占50%，实验报告成绩占50%。同学们实习训练报告中反馈了课程的收获和感想：“这门课程付出了太多的汗水，但同时也收获了更多知识和经验，让我从无序状态和菜鸟，有了成为科学家的梦想”。整个实验报告撰写规范、整齐，25%的学生采用英文报告；2名学生获得2016年校优秀实验报告评比一等奖；多名学生参与微生物相关的大学生科技创新实践活动。

经过多轮教学模式的探索，建立制度化的课程组研讨、集体备课、教学难点重点研讨和师生沟通等机制。建立QQ群，通过网络互动、集体讨论，了解学生对授课内容、形式、考核等的要求。每轮教学完成后，按照PDCA循环，课程组要通过平时调查积累，评估教学效果，分析问题、寻找解决办法，并融入教学改进过程，形成持续性改进的质量提升机制。采用多元自主学习的教学方法与手段，大大激发了学生自主学习兴趣，获得学生普遍认可。

参考文献：

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[2]王士娜，李阳唯.我国本科教学存在的问题及对策研究[J].中国市场，2015（39）.

[3]尹军霞，沈国娟.由任务驱动的团队自主合作学习教学模式在微生物学课程中的探索和实践[J].微生物学通报，2016（2）.

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[5]周德庆.微生物学教程[M].北京：高等教育出版社，2011.

[6]张利平.微生物学[M].北京：科学出版社，2012.

[7]周德庆，徐士菊.微生物学（精要·题解·测试）[M].化学工业出版社，2007.

[8]肖敏，沈萍.微生物学学习指导与习题解析[M].北京：高等教育出版社，2014.

[9]王曄峰.新型教学方式在“有机化学”教学中的融汇应用[J].科教导刊，2016（6）.

[10]陈雯莉，胡胜.课堂之外——微生物学“翻转课堂”的改革实践[M].微生物学通报，2016（4）.

[11]李志义，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014（2）.