基于应用型人才培养的微生物学实验教学的改革与探索

邵金华， 廖 阳， 余响华， 张 永， 朱智勇

(湖南科技学院 化学与生物工程学院，湖南 永州 425199)

湖南科技学院高度重视教育教学改革，着力提高应用型人才的培养，以社会需求为导向，紧密结合地方经济发展，联合相关行业、企业，制定各专业的人才培养标准，鼓励各学院大胆进行教学内容改革，积极推进产学研用结合，增强服务地方能力[1-2]。微生物学实验是湖南科技学院食品质量与安全专业的一门专业基础必修课[3]，其技术及方法作用独特，广泛渗透到生命科学的各个领域[4]。但微生物学实验的教学模式已经沿用多年，教师讲解、演示为主，学生听讲[5]，在此过程中学生往往没有透彻理解知识，实验原理、实验步骤照抄照搬，机械按照教师要求进行实验，对学到的实验技术不能消化吸收，不能学以致用[6]。如何开展微生物实验教学能更有利于熟练掌握实验技术，增强学习的主动性，增长更多的知识以及更利于应用型人才的培养,本文对此进行了探索与实践。

1 微生物学实验教学存在的主要问题

1.1 实验教学内容设计不合理

食品质量与安全专业原微生物学实验为48 课时，其中验证性实验为32 学时，占66.7%，综合性实验12 学时，占25%，设计性实验4 学时，占8.3%。验证性实验项目较多，综合、设计性实验项目较少，实验内容有重复，实验学时设计不合理，内容之间衔接不强，学时设计不合理，不利于学生的应用能力、创新能力以及学习兴趣的提高。原微生物实验教学内容设置见表1。

表1 微生物实验教学内容

1.2 微生物实验教学方法单一

微生物实验大多情况下还是以教师为主体，教师讲学生听，课上有简短的互动交流，学习效果较差。大多数学生的自觉能动性差，课前没有很好地预习，实验原理、步骤及注意事项不清楚，多数学生课上只是简单重复操作，不会想深层次原因，对得到的数据结果既不会分析，也不会讨论。学生缺乏积极主动性，不能学以致用，实验和实践脱节， 分析、解决问题能力没有得到提高[7]。

1.3 考核方式单一

原实验教学考核方式为“出勤+实验报告+平时实验结果”并根据此方式进行评分。以此进行评价的缺点是忽视了学生实验操作过程技能和综合实验能力。有些学生没有认真进行实验，甚至未得到正确的实验结果，通过“借鉴”别人的实验数据反而实验报告成绩较高，原因是这部分学生将主要的精力放在了实验报告的书写。由于人数较多，分组较多，教师没有精力完全分辨实验结果，个别学生拿同学的数据、结果进行签字及打分，造成学生重写作，忽视操作过程，实验技能提高不明显。

2 微生物实验教学模式改革

2.1 优化实验教学内容

本次实验教学内容的修改以“加强基础实验、提高实践能力及体现特色”的原则进行，同时通过对实验内容的不断整合和梳理，形成了内容互相衔接、互相支撑的“1+1”实验教学内容体系，取得了较好的教学效果。①1个“基础验证性实验群”, 包括“认识微生物”+“培养微生物”+“保存微生物”三个方面，其中“认识微生物”实验包括微生物形态的观察，认识细菌、放线菌及霉菌的基本形态特征和特殊结构(4 学时)，细菌的革兰染色(4 学时)；“培养微生物”包括培养基的制备、 分装与灭菌(4 学时)，斜面、平板划线及稀释涂平板(4 学时)，霉菌的培养与形态观察(4 学时)；“保存微生物”菌种保藏实验包括传代培养保藏法、液体石蜡覆盖保藏法、冷冻保藏法、冷冻干燥保藏法、载体保藏法等(4学时)。②1个“综合设计性特色实验群”，结合校企结合及本地的优势特色植物资源黑茶为实验材料，包括黑茶冠突散囊菌的分离纯化(4 学时)，黑茶冠突散囊菌的生理、生化鉴定(4 学时)，黑茶冠突散囊菌培养基优化(8 学时)，黑茶冠突散囊菌培养条件优化(8 学时)。优化后的实验教学内容体系见图1。

图1 “1+1”实验内容体系示意Fig.1 Schematic diagram of "1+1"experiment content system

2.2 教学方法改革

基于地方支柱产业、优势特色产业、战略性新兴产业培养“接地气”的应用型人才教育理念，以验证性实验为基础，主要以探究式、混合式教学为主并结合线上教学，改课内教学为课内外教学结合，改课堂综合性、设计性实验教学贯穿一个学期。完成基于学生实际的、具有实用价值的综合性、设计性实验项目一体化设计以及一体化学习教学形式实施项目运作。

教师课前通过“学习通”平台发布教学任务和学习资料，通过QQ、电子邮件、微信与学生进行在线交流、答疑和评测，通过“学习通”的反馈功能，监督学生的学习情况，了解学生对实验课堂的各类需求和建议[8]。在正式教学开始前，对学生进行抽查提问，采取共性问题统一解答、重要仪器统一示范的方式，帮助学生理解、巩固实验要点。教师采用案例分析、话题讨论等多种形式进行互动讨论，以加深学生对实验知识点的消化，培养学生的探究能力、解决问题的能力[9]。学生以小组方式合力完成课内实验，教师进行现场协调及引导，实验结束后，各组负责人讲解实验结果，对完成过程中遇到的问题、解决办法、注意事项进行总结，教师与学生进行面对面交流、探讨、点拨，一一解答学生遇到的问题并总结，同时对其他小组也要点评、集思广益并献计献策，通过讨论，优化实验步骤，丰富实验内容[10]。此过程中，学生各抒己见、激烈讨论，在自学与互学的过程中培养了学生的创造性思维以及学习的主动性，拉近了学生间的距离，增强集体合作精神，达到了学习目的[11]。教学改革方式示意图见图2。

图2 教学方法改革示意图Fig.2 Schematic diagram of teaching method reform

2.3 考核方式改革

目前微生物实验考核采用“平时成绩(20%)+实验报告(20%)+综合评价(60%)”评价体系，平时成绩评价标准见表2，实验报告评价标准见表3，综合评价标准见表4。实验考核能够发现学生的薄弱环节，检查学生的实践能力以及综合创新能力的形成情况；规范的成绩评定标准能够提高学生学习的积极性、主动性并能培养学生独立思考问题的能力，探究用何种先进实验技术方法解决、解释实验过程中新现象，从而培养学生的创新能力，进而提高实验教学质量。

2.3.1 平时成绩评价 主要采用形成性评价方法评价学生的平时成绩[12]。形成性评价方法是对教学活动过程的评价，包括对学生课前预习情况检查、课堂参与度、完成实验任务情况评价[13]。从第一次实验课开始平时成绩的具体评价方法就会向学生公布，使学生能够积极转变思想提高认识，重视实验课的学习从而提高学习效果，平时成绩评价方法见表2。

表2 平时成绩考核标准

2.3.2 实验报告评价 实验报告主要考核其完整性、结果的准确性以及可靠性、开展的讨论、思考题回答的准确性等，占总成绩的20%。完整的实验报告要求学生写出实验目的、实验原理，仪器名称、注明型号和厂家，药品来源、纯度溶液具体配制方法以及实验步骤，实验结果要有记录和数据处理过程，图片需要拍照，实验讨论要分析得到的数据及结果的原因，写清并牢记实验的注意事项。书写实验报告体现了学生在实验过程中的认真度及投入程度，体现了学生对实验内容的掌握程度[14]。实验报告具体评分标准见表3。

表3 实验报告评分标准

2.3.3 综合评分 综合评分采用总结性评价方法[15]，具体评价方法见表4。总结性评价包括对个人和小组评价，主要采用组长汇报评价﹑组员评价﹑组间评价以及教师评价方式，确保实验结果评价的客观性[16]。此种评价方式，充分发挥了学生的主观能动性，可以得到显著的效果，同时学生对知识的理解更加深刻，激发了学习的主动性、创新性和求知欲，促使学生更深入地思考问题，不断反思[17]。

表4 综合成绩评分标准

2.4 师资队伍的建设及评价

建立课程组，统筹课程实验教学内容，规划实验教学改革和实验室建设，组织编写实验教材，设计和开发创新性实验。实行青年教师导师制，给每名青年教师安排一名指导教师，制定2年的培养计划，新进教师集体备课，与老教师一起讨论课堂教学，解决课堂教学中的重点、难点问题，新老教师相互听课，校级、院级督导听课，新进教师试讲合格后独立授课。

积极稳定师资队伍，给予实验教师一定的发展与晋升的空间，重视师资培训，鼓励与兄弟院校间互相参观及交流，培养“双师型”教师。同时，以校企合作为基础，可共同建设师资队伍，能够使教师多方面、多层次提高，学校及企业之间制定相应的工作机制，鼓励学历进修、技能培训、技能比赛及参加国内外的学术会议等，可聘请企业家、企业的管理人才及技术人才担任实验课程的兼职教师。

学校组织实验教师深入企业，开展学习和研究，丰富实践知识并提高实践技能，可为在企业工作、学习的实验教师提供一定的政策保障，在此基础上，对实验教师制定相应的奖惩措施。教师深入企业，能够了解企业的技术需求及对人才的要求，从而回校后完善并调整相应的实验教学内容、教学方法，找到校企合作的突破点，最终使教师在企业学习的成果能够转化到课堂教学中，为应用型人才的培养提供帮助。采用TAFE 学院对教师评价方法评价[18]并进行改进，评价体系见表5。

表5 教师评价体系

3 教改效果分析

抽调2015级食品质量与安全专业学生36人和2017级食品质量与安全专业学生38人的微生物实验教学原始考核材料，以2016级学生为改革时间节点，对期末总成绩进行教改前后的综合分析，对比情况见图3，改革后的优秀(90分以上)、良好(80～89分)、中等(70～79分)成绩明显提高，及格(60～69分)、不及格(60分以下)成绩明显降低，改革后的学生综合成绩好于改革前。均为同样的教师教学，学生花费同样的时间学习，由于教学模式的改变，使同学在学习过程中的重视程度、投入程度不同，改革后的学生对基础实验以及综合实验的各个环节全方位投入，能够准确掌握实验的操作技能，并能够学以致用。反之，改革前的学生学习积极性、主动性不够，被动接受所学知识，一知半解，导致实验技术不熟练，在以后的学习、工作中不能灵活运用。在微生物实验课结束后，通过对实施改革学生调查发现，学生在竞赛方面提高明显，2019年获得第三届全国大学生生命科学竞赛国赛三等奖2项， 湖南省第九届大学生化学化工学科竞赛获一等奖1项，第十三届挑战杯湖南省大学生课外学术科技作品竞赛获二等奖2项、三等奖1项，湖南省建行杯第五届互联网+大学生创新创业大赛获三等奖5项，第六届“创青春”湖南省青年创新创业大赛获三等奖4项。

图3 教改前后综合成绩对比Fig.3 Comparison of comprehensive scores before and after the reform

4 结 语

合理的微生物实验教学体系不但能帮助学生消化、理解理论知识，还能提高学生的动手能力、解决和分析问题的能力，进而提高微生物学课程整体的教学水平[19]。本项教学改革的核心目的是最大限度地调动学生学习的主动性，培养勇于创新、勇于探索的精神。微生物学实验的第一节课，教师对整体的实验内容进行介绍，实验内容从基础到提高到综合，让学生了解地方产业的需求、个人能力的培养和课程之间的关联，提高学生对微生物实验课程的兴趣。实验课程中，教师结合探究式、混合式等教学方法提高学生学习主动性。课外运用课堂所学知识并结合线上教学，以小组为单位，就选择的实验项目展开研究，查阅国内外的相关文献，全面挖掘实验的创新点，采用先进的实验技术设计实验方案，让学生从参与者到主导者。考核方式采取综合评价方法，自行设计方案、自己动手实验、自己主讲等方式，更大程度发挥学生的主动性。教师、学生是相互交流、学习及合作的共同体，教师需要不断完善自己。制定了提高师资队伍的水平，微生物实验课程组实行青年教师导师制，兄弟院校进行交流，邀请行业专家讲课，教师深入企业学习等措施。通过一系列的微生物实验教学改革，学生的学习态度明显改善，积极性及主动性明显提高，分析、解决问题能力及创新能力较之前有大幅度提升，为应用型人才的培养提供助力[20]。今后，微生物实验教学改革中可能会遇到各种新的问题，还需继续寻求解决问题的办法，加大改革力度，使教学实施效果进一步提高。