新时代高校微生物学实验教学改革实践与思考

[摘 要] 为培养学生自主学习和创新能力，满足新时代以学生为中心的教改要求，高校微生物学实验课程必须利用现代多种教学技术，从教学理念、教学内容、教学模式和手段，以及考核体系等多方面实施改革措施，激发学生学习兴趣、培养学生科学素养和思维、鼓励学生自主思考。

[关键词] 微生物学;实验课程;教学改革

[基金项目] 2018年度华中师范大学中央高校基本科研业务费项目（CCNU18TS023）

[作者简介] 蒋金辉（1979—），男，江苏宜兴人，生态学博士，华中师范大学生命科学学院讲师，主要从事污染生态学研究。

[中图分类号] G642.3    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）34-0375-03    [收稿日期] 2019-11-17

微生物学是高校生命科学专业的重要基础课程，微生物学实验课程则是微生物学教学的重要组成部分[1]。传统的微生物学实验课以验证理论知识、培养学生基本实验技能为目的，其教学理念已落后于现代教学改革要求，即培养具有自主学习能力的创新型人才。事实上，实验课教学是培养学生自学能力、实践创新能力的重要途径[2，3]。因此，反思微生物学实验课的问题，利用现代化的技术、手段以及新的教学模式，针对性地提出并实施改革措施已成必然。通过文献研究，结合多年的教学经验，笔者认为改革关键在于激发学生学习兴趣、培养学生科学素养和思维、鼓励学生自主思考和创新。以下就通过总结目前高校微生物学实验课普遍存在的问题，提出改革措施，并谈谈改革实践效果与思考。

一、高校微生物学实验课存在的普遍问题

（一）教学内容知识点分散，仍以验证理论知识为主

基于传统教学理念，许多高校微生物学实验课内容仍以验证理论、巩固知识的实验为主，且会依据理论课程的进度设置实验计划，导致知识点分散，各实验之间缺乏关联性，体系性差，不利于学生综合实验思维的锻炼。因为各个实验目的过于简单且偏理论，学生缺少主动学习的兴趣，在实验操作过程中完全没有自主思考的意愿，实验设计的意识和能力得不到应有的锻炼，教学效果差。有些高校甚至将实验课作为理论课的附属课程[4]，严重压缩课时，使学生不重视实验，进一步导致学生主动学习动力的缺失。

（二）教学模式落后，教学手段单一

多数高校的微生物学实验课教学仍以传统的以教师教授为中心的教学模式，教师利用多媒体讲授实验内容后进行示范，学生再开始实验操作，完成实验内容。整个教学过程学生一直处于被动学习的位置，不符合“以學生为中心”的教改要求，教学模式落后且手段单一。实验预习的方式多以书本理论知识为主，学生对实验原理和操作并没有深入理解，这也直接导致学生在实验过程中照本宣科，学生主动学习意愿减弱，学习兴趣降低。此外，传统的现场实验示范教学的模式，也会因为学生人数众多而效果不佳，且教师及助教难以兼顾每一位学生，也使部分学生产生懒惰情绪，学习效果堪忧。

（三）考核体系单一，学生实验参与度不足

高校微生物学实验课考核体系通常比较单一，平时考核多以实验报告为主，而期末考核则多以理论考试为主。这样的考核体系，导致学生在平时的实验教学过程中更重视实验报告的撰写，而不是教学过程，教学参与度差。学生在课堂不认真听，不认真操作，甚至在团队合作时完全不参与，也有学生为追求高分而抄袭实验报告，影响了学生基本科学素养的培养。期末理论考试学生则采用临时记忆的应考方式，缺少对实验目的、原理和步骤的真正理解。由此可见，单一的考核体系，也是导致实验教学效果不佳的重要原因。

（四）课时安排僵化，缺乏对课程特点的针对性

微生物实验多基于培养，特别是综合性实验，各组成实验在时间上存在连续性，所以很难适应传统每周一次的课时安排。正是这种僵化的课时安排，导致实验内容分散，综合性实验难以开展。每次实验课多为单独的1～2个实验，各实验之间缺少逻辑上的联系，致使学生综合性实验思维能力得不到锻炼。不仅如此，为保障学生在有限的上课时间内完成实验内容，所有实验准备工作都需要由老师和助教提前替代完成，使学生对实验的整体性缺乏认识，也妨碍了学生对实验原理的理解。也因为时间限制，学生更是缺少反复实验的机会，影响实验结果的成功率，打击学生实验兴趣。

二、高校微生物学实验课程改革的实践及思考

（一）教学内容改革，增加综合性实验

针对实验内容的问题，开设综合性实验是有效的改善途径。通过基本实验的逻辑综合，解决一个科学问题，既可以增加学生的兴趣，也可以培养学生的综合实验思维[5]。我校增加了如“环境水样中细菌总数的鉴定”“土壤中枯草芽孢杆菌的分离与鉴定”等综合实验，特别是后者，结合了“培养基的配置与灭菌”“细菌的平板分离纯化技术”“细菌的简单染色”“细菌的革兰氏染色”“细菌的芽孢染色”“细菌的大小测定”“细菌的生化鉴定技术”以及“细菌的分子鉴定技术”等8个基础实验，实验间逻辑关联（见图1），让学生真正理解这些基础实验在实际科研中的价值，有利于培养学生主动思考的习惯，锻炼学生分析、分解科学问题的能力。也有学者指出，开放性实验更利于激发兴趣，培养学生自主学习能力，培养创新性思维[2]。但开放性实验已在微生物学实验必修课程体系外，并有相应的学分体系、实验室管理体系及考核体系的配套改革才能实现。

（二）教学模式及手段改革，培养科学素养，提高学生自学能力

随着互联网技术发展，新的教学手段不断涌现，比如慕课、云课堂、雨课堂、虚拟教学等互联网平台的出现[6-8]，丰富了网络教学资源。利用这些资源，可打破学习的空间和时间限制，提高学生实验预习效果。而翻转课堂的新教学模式[6]，更可在充分利用有限实验时间外，培养学生自学能力。例如本校微生物学实验课程利用了我校国家级虚拟仿真实验教学中心资源，在模拟的实验环境中，学生自主安排学习时间并反复练习，加深对实验原理和步骤的理解，提高实验成功率。综合性虚拟仿真实验的学习（见图2），也加强了学生解决综合性问题的科学思维和能力锻炼。另外，实验课也利用了云平台加强沟通交流，在线提交实验报告，丰富了结果的呈现形式，在一定程度上实现个性化教学。通过实践，这样的教学方式显著提高了学生实验课程的参与度，促进学生自主学习和思考。

（a）虚拟仿真实验教学中心首页（b）土壤中枯草芽孢杆菌分离与鉴定实验项目首页（c）土壤中枯草芽孢杆菌分离与鉴定操作页面

（三）考核体系改革，提升学生实验课参与度，强化自主思考

单一的课程考核体系也是阻碍学生学习积极性的重要原因，增加平时考核项目，提高期末考核质量是提升教学效果的必要途径之一。在平时考核中，除实验报告外，可以增加实验思维考核分，鼓励学生参与实验设计与讨论;增加实验操作考核分，鼓励学生规范实验操作，提高参与度;增加实验安全与礼仪考核分，培养学生良好的实验习惯;以及增加实验合作能力考核分，培养学生团队合作能力等。在期末考试中，增加开放性的题目，答案并不唯一，考查学生分析问题和解决问题的能力，同时增加综合性试题考查学生实验设计的能力。总之，通过课程考核体系的改革，从外部促使学生重视实验教学，参与教学过程，提升主动学习以及自主实验设计的能力。

（四）提高实验成功率，激发学生兴趣

由于课时限制，学生一般难有重复实验的机会，但作为初学者，失败概率高，所以实验结果不理想似乎已经符合了部分学生的心理预期。一方面，担心失败导致学生谨小慎微，注意力全部集中在规定的实验步骤，无心思考背后的原理，既无主动思考，也缺少实验乐趣;另一方面，面对不理想的结果，部分学生彻底放弃，不思考原因，且对以后的实验信心也大大下降，丢失了学习兴趣。因此，提高实验成功率，是激发学生主动学习的重要保障。因此本校微生物实验课程均在课前完成预实验，比如在“环境水样中细菌总数的鉴定”实验中，进行平板菌落计数时，反复预实验确定合适稀释度，确保较好的实验结果。为提高成功率，还可以采用效果更好的试剂、药品或试剂盒，比如细菌革兰氏染色中采用快速试剂套装，使学生更容易获得较好的实验结果，大大提高了学生主动学习、主动实践的兴趣。

三、结语

新时代的教学改革要求转变传统的以教师为中心的单向传输的教学模式，形成以学生为中心的自主学习形式，培养学生自学能力以及创新能力，提升教学质量。因此，作为培养学生自学和实践创新能力重要途径的高校实验课程也必须开展一系列的改革，适应时代要求。现代微生物学实验课改革必须利用现代教学手段，革新教学理念，改变教学模式，丰富课程内容和考核体系，激发学生实验学习的兴趣，培养学生科学素养和思维，鼓励学生自主思考和创新。通过课程教学改革提升教学质量，为培养新时代的创新型高素质人才做出贡献。

参考文献

[1]郝晓冉，侯少男，谢巧红，辛明秀，向本琼.本科生“微生物学实验”创新教育改革初探[J].高校生物学教学研究（电子版），2019，9（2）：44-49.

[2]徐茵，赵姣，雷翠玉，李俊凯.“双一流”建设背景下地方高校实验教学改革的必要性及对策探讨[J].高教学刊，2019（18）：138-140.

[3]唐秀丽，唐玉琴.微生物学课程建设的实践与探索[J].微生物学杂志，2014，34（2）：103-106.

[4]吳卿，肖京京，彭森.环境工程专业环境微生物实验教学中的问题及思考[J].内江科技，2019（9）：81-82.

[5]李华玮，何金环，郑鸣，王永芬.创新人才培养模式下实验教学改革探索[J].黑龙江科学，2019，10（7）：1-3.

[6]孙颖慧，孙永岭，刘娟，杨东英.慕课与翻转课堂相结合的《动物学实验》教学模式研究[J].生命的化学，2019，39（5）：1029-1033.

[7]高杰，胡蓉，李红，苏敏.雨课堂在医学组织学实验教学中的应用及效果分析[J].解剖学报，2019，50（5）：667-671.

[8]黄海婵，孙东昌.基于OBE理念的“微生物学实验”改革探索[J].实验技术与管理，2019，36（5）：232-234，250.