突出学生能力培养的微生物学实验教学方法研究

刘 艳， 葛海燕

(上海交通大学 农业与生物学院，上海 200240)

0 引 言

微生物学是生物科学的基础学科，微生物学的建立虽然起步晚但发展迅速，在生物领域积极推动生命科学的发展，尤其在进入分子研究水平之后，微生物学起到了关键的作用，在理、工、农、医等与生物相关专业的院校课程设置中都占有重要地位[1-2]。微生物学实验作为专业基础课程，对学生的理论知识和实验技术都有较高要求，应充分重视实验课地位，坚持重实践、重能力培养的教学理念[3]。在以往的微生物实验课程中，学生按部就班进行实验、不善于思考、应对实际工作的综合能力差等现象较为普遍[4-5]。鉴于这种情况，微生物学实验应在课程中注重培养学生思维，使学生懂得联想，善于分析，激发学生学习兴趣，使学生具有独立应对实际工作的综合能力和可持续发展的学习能力及创新能力。

1 启发式教学培养学生思维能力

1.1 设疑启发培养学生联想思维

启发式教学是教师根据教学目的和学生的知识水平，运用各种教学手段，充分调动学生的积极性，采用启发诱导办法传授知识、培养能力，促使学生积极主动思考学习的一种教学指导思想[6-8]。将实验课程内容结合生活实例和应用，抛出与本堂课教学内容相关的问题请同学回答，了解学生对该方面知识的了解程度，同时也带动学生跟随老师思路进入本堂课教学内容。例如，在动物病毒接种与培养、尿素液收集及血凝和血凝抑制实验中，使学生联想生活中出现的流感病毒现象，先提问学生对流感病毒的认识和防御措施了解多少？病毒与抗体的关系如何？然后提出递进式问题：病毒为什么不稳定易变异，让学生明白要想对付病毒，首先要了解病毒特性、效价、危害程度等，最后引入实验教学内容病毒接种与培养的方法，以及检测病毒与对应抗体的方法和原理，使学生带着探索和好奇的心理进入实验状态。由实际问题或现象出发，让学生由一种事物联想到另一种事物，并从中受到启发，学到新的知识和方法，并且结合了生活实例，学生记忆更加深刻，开拓了学生思维。

1.2 对比启发培养学生逻辑思维

对比是认识事物本质，把握事物特征的重要手段[9]。在实验教学中将易于混淆的概念、原理等加以对比进行启发教学，加深学生对相近而又不同知识点之间异同的理解和记忆，达到掌握和巩固知识的目的。例如，将血凝和血凝抑制、沙门氏菌阳性血清玻片凝集和两个实验进行对比启发教学，两者在凝集原理中是否相同呢？再和大肠杆菌ELISA免疫吸附实验进行比较呢？学生将这些实验进行对比学习，有助于加深对抗原抗体反应作用机制的理解；又如，启发学生思考噬菌体和细菌分离、培养以及浓度表达的的异同，通过对比使学生学会区别记忆，加深对原有知识的理解，使学生灵活学习知识，同时也有利于培养学生逻辑思维能力。

1.3 重视结果分析，活跃学生思维

实验结果分析是实验的重要一环，在教学过程中应非常强调这一点。学生在实验过程出现错误必不可免，当结果不理想时，不能不了了之，应重视对实验结果的分析。学生实验结果出现偏差或失败时，在一定程度上反映出学生实验操作的失误，有可能是引起实验成败的关键因素，老师应引导学生积极回忆思考其实验过程，从实验材料准备到操作等方方面面各种可能的因素逐一列出，通过排除法进行原因分析，最后设计一个方案或重新实验进行检验，找到问题所在，真正纠正错误。在这个过程中老师应启发学生理解关键操作的重要性，理解其在实验方案设计中的意义。另外，书本中编有较多的实验思考题，可布置为作业，引导学生联系实验课所学知识积极动脑思考，灵活运用实验课所学知识，使学生学会举一反三，活跃思维。学生在实验过程中会产生疑问，教师应鼓励学生积极思考，引导学生带着疑惑查阅书籍或文献，通过自我学习探索答案，提高解决问题的能力。例如，在观察酵母菌染色时，有学生发现“个体较大的‘酵母菌’都没死”，产生是否个体大的酵母菌抗逆性强的疑问。学生查阅酵母菌特征及其生理生殖等方面文献资料，并推测分析，判断其是否为酵母菌，可以通过延长观察时间等待酵母菌死亡，“酵母菌细胞”颜色是否变化进行判断，另一方面根据查阅资料认为酵母菌在分裂期较活跃、活性较强等特点，加深了对酵母菌特性的理解，同时活跃了思维。

2 科研渗透教学，培养学生创新意识

科学技术发展迅速，科学研究应用的新技术广泛运用于农业生产等领域，在实验教学中提高实验课起点，让同学们在有限的教学时间内，接受更多新的知识和实验技能，广开眼界，是摆在我们面前的重要任务[10]。在实验教学中介绍新的实验方法和技术，将成熟的科研内容引入教学实验中，完成教学与科研的相互衔接[11-12]。在微生物学实验中，将涉及现代分子技术的实验结合当前科研方向进行讲解，向学生阐明本堂课所学技术在科研课题中有哪些应用，让学生了解所学知识是深奥大课题研究的一部分，是从事最前沿研究需掌握的前提技术。例如质粒的提取与检测实验，在研究分子生物、宏基因组等分析基因序列的实验中，提取研究样本的基因或质粒是首要的前提，在此基础上对基因进行PCR扩增、酶切等技术加工获得关键的基因片段，然后进行深入研究，让学生了解学习质粒提取技术的重要意义。又如在免疫血清学和环介导等温扩增技术在微生物快速检测中的应用等实验中，向学生介绍科研课题的成果转化在实际生产中的应用实例，让学生了解掌握科研新技术能够更加快速便捷的进行分析检测，比传统培养、鉴定等方法更省时省力，看到科研技术和方法创新对社会生产和发展起到的积极意义。科研成果在生产中的实际应用很容易引起学生兴趣，更加认真学习实验内容，打开思路和视角，培养其变通和创新意识。

3 注重自主学习能力的培养

实践是创新的基础，给学生提供一个更具综合性和创造性的实验平台，使学生接受多个实践环节的培养，不仅能使学生掌握扎实的基本知识与技能，而且有利于提高学生的综合素质，激发和锻炼学生的创新意识和变通能力[13-16]。综合设计实验所纳入的实验原理、方法、技术等都是多种多样的，知识点相互交叉，实验深度逐渐加深，能锻炼学生动手操作能力、统筹安排和分析处理问题的能力。开设复合型大实验，如从自然界河水、土壤、食物中分离微生物并进行初步形态和生化鉴定，让学生自己分组，设计实验。实验综合性强、知识点多，从培养基制备、灭菌、样品处理、分离纯化、生化鉴定、观察等多方面锻炼和考察学生的实验操作能力，实验过程中遇到的很多问题都需要同学们自己解决，这是锻炼学生实践能力和综合素质非常好的机会，考验学生灵活处理问题的方式，锻炼查阅和整理专业文献的能力，而且能够培养学生严谨的实验态度，对提高学生自主学习的自信心也大有益处。又如在微生物药敏实验中，学生能够自主设计方案对给定产抗生素菌株测定其所产抗生素的抗菌谱，而且能很好阐述其设计原理及其在生产中的应用。经过几轮次综合设计实验的锻炼，学生打开了思路，自主学习能力得到提高，而且能够从时间成本、问题处理合理性和社会生产应用等多角度出发考虑问题，思维方式更趋理性。

4 微生物学实验学习效果的调查

对于在微生物学实验教学中采用的启发式教学、科研渗透教学和开展自主设计实验等教学方法的实施效果，设计问卷对学生进行调查研究，了解学生学习态度和对自身学习效果的评价。本次调查问卷发放76份，有效回收75份，调查问卷内容及结果见表1。

表1 学生对微生物学实验学习效果的调查反馈 %

由表1知，在实验课程的相关实验中导入生活实例和科研新技术，在同学之中引起了正面的响应，85%的学生认为微生物学实验课程所学内容与生活有非常大或较大联系，94%的学生认为微生物学实验课程内容与科研有非常大或极大联系，肯定了微生物学实验技术在科研中的重要作用。在实验操作过程中，总是或经常在实验过程中思考联想新问题的学生达到80%，而对于实验过程产生疑问时，学生倾向于采取同学间相互讨论、查阅文献和咨询老师的方式对解决疑问，对问题的解决持积极态度。85%的学生能够总是或经常描述实验结果，对失败的实验进行原因分析， 82%的学生认为自己独立思考能力得到非常大或较大提高，这表明分析实验结果已逐渐融入学生的思维意识，老师在引导学生积极思考和分析问题的过程中起到了促进作用。通过综合设计实验的锻炼学习，学生自主学习能力得到一定的培养，分别有24%和54%的学生认为其自主能力得到很大和较大提高，22%学生认为其自主学习能力还不够，需继续提升培养。

5 结 语

采用启发式教学，给学生留下了思考的空间和余地，启发了学生思维。在实验课程中融入科研新技术及其成果应用，使学生感受到微生物学实验与身边的生活生产息息相关，激发了学生学习兴趣，调动了学生获取知识的主动性。自主设计实验的开展，对于学生锻炼动手操作、协调、解决问题等能力和思维方式都有极大益处，而且培养了学生严谨治学的精神和勇于创新的意识，有利于综合素质人才的培养。