微生物学实验“多角度”教学模式的探索与实践

张庆芳，胡杨林，迟乃玉*

（1.大连大学 生命科学与技术学院，辽宁 大连 116622；2.辽宁省海洋微生物工程技术研究中心，辽宁 大连 116622）

微生物学创立至今时间虽然不长，只有一百多年的历史，但由于社会现实的迫切需要和社会各界的重视得以快速发展，纵横交错，广泛联系实际，具有内容覆盖面广和跨度大的特点[1-2]。微生物学实验则是微生物学教学中至关重要的一环，对学生基础操作技能、理论联系实际以及创新能力的培养十分必要[3-4]。习近平总书记曾提出，新时代大学生的培育要从“常学、常新、常行”入手，要坚持变中求新、变中求进、变中突破。因此，对传统的微生物实验单向输出、刻板教学的旧模式进行改革，将主动权交由学生手中，引导学生多方位、多角度思考[5-6]。切实提高学生发散思维的能力，形成“学习—实践—反思—验证”的良性循环，完善教学评价体系，多阶段、多方式检验教学效果，在提升学生学习兴趣的同时也切实提高教学质量。

一、传统微生物学实验教学存在问题

（一）教学模式传统单一

在传统的微生物学实验教学中，教师会首先对实验内容作大概的讲解，包括实验目标、实验过程以及课后思考三部分，讲述完后学生按照既定的实验过程开始操作，对于实验过程中会出现的问题教师大多会提前说明[7-8]。这种传统教学模式对于学生来说较为刻板，只是单纯的模仿实验和完成教学任务，学生没有对实验产生更深层次的思考，仅是单纯的“学习→实践”的单向过程，对于教学中的重难点，学生习惯向任课老师寻求答案，不能积极主动的去思考，一些重要原理和操作要点记忆不深刻，教学效果较差[6,9]。

（二）教学内容分散不完整

微生物实验课主要包括微生物培养、显微特征观察和生长测量等系列基本操作技术的学习，实验所用器材、试剂以及菌种都由实验室老师在上课之前准备好[10]。即便课与课之间在内容上递进深入，但是每次课程之间相差一周，且学生几乎不参与实验准备环节，参与度不够[11-12]，因此学生在实验课学习的过程中无法将所学课程连贯起来，只是掌握了相关技术操作，对于实验理论和相应操作的学习不够完整[13]。

（三）考试方式不全面

微生物实验的传统考核方式一般包括平时成绩、实验报告和技能操作三部分。由于考试时间的限制，操作技能的考核多是考查学生一个或几个相对独立的操作技能，考核内容相对片面。只能说明学生对某个技术的掌握程度，无法对学生整个学期的学习做出一个客观综合的评价[14-15]。

二、“多角度”培养教学模式的探索与实践

（一）实施对象

实施对象为大连大学生物工程专业19级及18级学生，对照组为生物工程专业17级及之前学生。除教学模式变革外，所用教材以及任课教师保持一致。微生物实验课教师团队多层次，由多位教师组成，微生物理论课及实验课统一由教学经验丰富的教授负责，并完成一半以上教学任务。教学重难点由副教授和讲师负责，将实验及理论有机结合，研究生作为助教参与实验教学，多层次教师团队使教师和学生之间联系的纽带更加紧密，能更全面掌握学生自身情况，最后通过比对实验组和对照组的学生在自主选题、学生评价及科研成果等方面来评价不同教学模式下的教学效果。

（二）微生物学实验课程安排

多角度教学内容：微生物学实验教学分成两个部分，基础实验教学与自主设计实验两部分，共八个实验，共计48学时。第一部分基础实验，主要锻炼学生微生物学实验基本操作技能，共38个学时（实验1～7），涵盖微生物培养、显微特征观察和生长量测定等一系列基本实验技术的学习（显微观察、微生物制片、玻璃器皿包扎、培养基制备、灭菌、纯培养、微生物生长量测定、微生物分离与纯化）等；第二部分设计型实验（实验8），10个学时，占总课时数达20.8%。设计实验由学生自由组合，结合生活实际自主选题并汇报，不仅考察学生基础操作技能，对小组成员团队合作能力、文献查阅能力也有较大的考验。

多角度教学方式：在基础实验教学中，教师作为引导者，首先要将课程相关知识与操作要点进行导入，如实验1（油镜的使用及细菌的简单染色）中由生活实际出发向学生介绍我们生活中常见的细菌，如皮肤上的大肠杆菌、酸奶里的乳酸菌等，这些细菌很多是我们肉眼不可见的，那我们怎么才能看得见呢？同学指出可以用显微镜观察，此时教师将显微镜结构与原理以及简单染色技术介绍给同学，鼓励学生主动思考并进行自主实验探究如何利用显微镜清楚观察细菌的形态结构。在这个过程中学生不仅可以用显微镜观察课堂上提供的大肠杆菌，对于其他细菌学生也能举一反三进行熟练操作；在实验3（放线菌和酵母菌的形态观察）中利用显微镜观察酵母菌形态时，由于酵母菌生长代谢旺盛，学生观察到的大多为透明且形状规则的活细胞，死细胞很少或基本没有。为观察到酵母菌的不同形态，教师提出问题：如何观察到酵母菌死细胞？此时教师与学生角色互换，学生作为问题解决者从酵母菌的生长特点和培养条件的角度思考，是否可以对酵母菌做恰当处理将其“致死”，最后确定用酸处理对酵母菌的形态影响最小，使用实验室配备的1mol/L盐酸将其处理后用美蓝染色可观察到死细胞的形态。教师与学生角度互换，让学生在解决问题的过程对于实验有更深的参与感，锻炼其独立思考能力，对于实验操作技能和相关知识能也有更深层次的掌握。

（三）成绩评价标准

多角度成绩评价，第一阶段为课前预习报告的书写，包括所学实验内容、实验方法、实验目的了解等；第二阶段为课中表现，着重考查学生实验操作技能、实验结果分析与讨论以及解决问题能力；第三阶段为个人操作考核，考核内容包括实验态度、实验操作、实验原理、实验室常识等；第四阶段为设计型实验，学生4～5人一组，实验由小组成员合作完成，并选一名代表作最终汇报展示。考查学生实验设计水平，即是否能将基础实验部分学到的技术操作进行整合和改造并能解决某一问题，以及考察学生阅读文献能力、自主创新能力、小组合作能力等。

表1 评价标准（个人）

续表

设计型实验成绩占个人总成绩3/5，包括选题、方案设计、结果与分析、小组答辩五部分，具体评价依据见表2。基础实验教学主要培养学生扎实的基础知识和实验技能，自主实验设计部分则以此为基础，各小组学生联系生活实际以及社会热点从不同角度提出问题，并对方案进行设计，教师仅在实验可操作性与实验流程进行把关与指导，具体实验安排与分工由小组成员决定。实验完成后进行PPT汇报时，每组限时10分钟，并在老师与其他同学提出问题后，进行回答。

表2 评价标准（小组）

三、教学效果评价

（一）学生自主设计选题情况

设计型实验实验8：“环境微生物的检测”。传统选题一般以土壤微生物为研究对象，检测土壤中的酵母菌、真菌、霉菌或放线菌。学生不仅选题具有局限性，而且实验步骤照搬教材，缺乏创新性和自主思考。整个过程中组员之间几乎没有讨论与合作，不能充分展现学生创新能力和个人水平。

自主创新型选题如表3所示，选题来自于生活中看得见触得到的实物，领域广泛，囊括美容护肤、生活用品、食品安全等多个方面，从个人兴趣出发，探讨生活中发现的问题，小组成员依据各组选题搜集资料，进行实验内容的设计，并合理安排实验时间，完成实验部分和数据的整理，最终以PPT的形式集中进行汇报。比如受新冠病毒的影响大家越来越注意个人卫生，除自觉佩戴口罩外手部卫生也不容忽视，而不同人的洗手习惯也各不相同，我们平常洗手时到底能否洗干净？或者说哪种洗手方法洗的更干净？为此，一小组对“不同洗手方法对手表面大肠杆菌的除菌效率”展开探讨，小组成员首先就洗手方法对身边老师同学展开调查，选定不洗手、清水冲洗、五步洗手法、免洗洗手液四组实验，查阅文献后确定取样方法及培养基，进行梯度稀释、平板涂布操作、菌落计数及显微镜观察等，并计算不同洗手方法的除菌率。最后小组成员提出良好的卫生习惯是非常重要的，我们手上的微生物是非常多的，每种洗手方法都能起到一定的除菌作用，就本次实验而言五步洗手法和免洗洗手液除菌效果最好，但是大部分同学对五步洗手法不太了解或者不常用，建议大家去学习一下五步洗手法的具体步骤，有条件的也可以使用免洗洗手液或者采用其他方式。并且该小组成员表示后期会对使用肥皂、香氛洗手液等其他洗手方式展开研究，以期加深大家对于不同洗手方法更深的了解，提高我们对手部卫生的重视。

表3 自主创新型选题

在小组展示的过程中，同学之间进行提问与交流，互相学习共同进步，并根据讨论中发现的问题进行反思，吸取经验教训并改进方法。除PPT展示外，还会要求小组成员将实验数据与材料进行整理与完善，按照学术论文的形式进行实验8实验报告的撰写。在这个过程中，不仅对学生数据整理能力有所提升，也能切实提高学生对于查阅文献和归纳总结技能的掌握，学生对于论文的撰写也有了一定的经验，如语言规范性、格式要求、逻辑递呈、参考文献引用等。与此同时，教师也会鼓励同学将实验进行专利转换，在实验基础上参加“国家创新创业大赛”和“互联网＋”等比赛，或作为课题展开深入研究。

（二）学生评价

为使教学改革模式不断改善，除了听取学生直接反馈外，还对参与教学改革的生物工程专业学生进行了问卷调查，发放130份，收回有效问卷121份，回收率93%。问卷涉及问题包括：实验效果的整体评价、对自己学习效果的满意度、是否减轻学习压力和对自己成绩是否满意等，详见表4。

表4 问卷调查结果

续表

从表4可以看到，收回的121份有效问卷表明，98.3%的学生对于当前实验课教学模式表示满意，99.2%的学生相比于传统教学模式更喜欢现行多角度自主探索型新模式；所有学生认为通过课程的学习，对于个人实验技能和理论知识的学习有积极作用，96.7%的学生认为现模式有助于个人能力和综合素质水平的提高；14.1%的学生认为现模式带来了一定的学习压力，这可能是由于相比于传统固定的教学模式，现模式下学生需要自行选题并设计实验，并通过汇报的方式展示小组研究成果，更加考查学生的创新性、探究性、独立性和团队合作能力，增加了一定的难度。

四、结语

微生物学实验课采用“多角度”教学方式和评价方式，坚持“将科研引入教学，以科研带动教学，一切为了学生，为了学生的一切”的教学理念和成果导向教育的原则，在学生学习基础实验技能的同时，以设计实验的方式提高学生的创新能力和自主学习能力，增加学习机会、拓展思维，满足学生解决问题、探求答案的渴望，给每一位同学展示自我的机会。采用分阶段、多方位、多角度的评价方式，以更加公正、综合、客观、标准的方式考核学生的动手操作能力、知识掌握水平和解决问题能力。事实证明，教学课程课改革在很大程度上提高了学生的创新性、自主性，符合现代化人才培养方式，学生在实验课中既能够学有所得，又可学以致用。“多角度”教学方式和评价方式受到老师及同学一致好评，对于教学质量的提高有积极的作用。