高校微生物学通识课教学探索

曹月青

(重庆大学 生命科学学院，重庆 401331)

微生物是生物学的一个重要分支，是一门理论性和实践性相结合且具有很强应用性的学科。在当今生命科学与多学科交叉背景下，培养符合社会和经济发展需要的复合创新型专业技术人才是高等教育的核心内容。为提升学生的知识广度及拓展视野，重庆大学全校范围内开设了通识课“身边的微生物”。

微生物基本知识的普及关系到民众的生命健康[1]。近年来，微生物引起的流行性疾病，如流感、非典；动物传染性疾病如禽流感、猪瘟等，给人类健康和生活都产生深远影响，对经济造成极大破坏[2-3]。当代大学生有必要了解微生物的基础知识，了解日常生活中接触到的各种微生物。“身边的微生物”课程通过案例式教学，以日常接触到的微生物现象和应用出发，介绍微生物在各个领域中的应用和影响，旨在让学生了解身边随处存在的有益及有害微生物，了解如何避免或减少有害微生物对健康、生活和环境造成的影响，如何更好地利用有益微生物服务生活和生产。

本课程面向全校非生命科学专业学生，32学时，每学期开设2次，每次选课限额100人。从2017年开设至今，已有1 600名学生选修了这门课。这门课无论是教学内容还是教学模式都深受学生喜欢。从选课状况可知，每次选课通道开通后，“身边的微生物”都被“秒抢”；从学生的反馈评价中，学生学习兴趣浓厚，在轻松活跃的课堂氛围中了解了细菌、病毒和真菌等微生物的基本知识，对微生物有了科学的认识，课程取得了良好的教学效果。经过4年的教学实践和探索，在高校面向非生命科学专业学生开设“身边的微生物”通识选修课值得推广。本文主要阐述“身边的微生物”教学内容、教学模式、考核方式及教学效果。

1 教学内容生活化

案例教学是理论和应用相结合学科教学中非常有效的一种方法[4]。由于选课学生均为非生物专业学生，为激发学生学习兴趣，“身边的微生物”教学内容贴近日常生活，采用案例教学模式，选取和日常生活息息相关的微生物，包括医学微生物、医药微生物、食品微生物、农业微生物和环境微生物(图1)。通过课程学习，使学生了解身边微生物的益和害，了解微生物在各个领域中的应用。

图1 教学模式及教学内容Figure 1 Teaching contents and teaching modes

在医学微生物部分，重点介绍冠状病毒，包括其结构特点、传染源、传染方式、防范措施、检测方法和疫苗研发进展，并对学生关心的新冠病毒相关问题进行课堂讨论；医学微生物部分还包括肠道共生微生物对人体的影响、医学致病微生物的种类、引起的疾病和防范措施等。医药微生物从感染后抗生素使用讲起，介绍日常用的各种抗生素类型、超级细菌的产生、滥用抗生素造成的危害和如何正确使用抗生素，以及胰岛素和干扰素为例介绍基因工程技术在药物领域中的成就和应用。

食品微生物则聚焦日常接触的发酵食品，如面包、酸奶、泡菜、酒、酱油等，包括这些食品制作中所涉及的微生物、对人类健康的影响、如何自己动手制作酸奶、泡菜等常见食品，同时也包括使食品霉变的有害微生物，如黄曲霉及所产生的黄曲霉毒素等。其中在酸奶的介绍中，从为什么有些人喝牛奶会拉肚子，喝酸奶却不拉肚子讲起，介绍乳糖不耐受产生的原因，乳酸菌如何转化乳糖，如何正确喝酸奶，如何自制酸奶。同时结合最新的国际前沿研究介绍酸奶的功效，以及酸奶和市面上其他乳饮料的异同。

农业微生物涉及农作物病害相关微生物如葡萄灰霉、柑橘溃疡病等；家畜病原微生物，如近年来爆发的禽流感、猪瘟、口蹄疫等传染性疫病，同时介绍化学农药的危害及微生物农药类型和优缺点。

环境微生物包括造成水体污染的相关微生物，化学处理污水的优缺点及其如何利用微生物处理污水和石油海域污染及微生物生产可降解塑料等案例。

2 教学模式多元化

多元化的教学模式更能激发学生的学习兴趣,在教学效果中起着非常重要的作用[5]。针对学生缺乏生物学基础，对微生物专业知识理解稍欠缺，因此，在教学模式上，除了传统的课堂PPT讲授外，还采用多种教学模式相结合的方式，提高学生学习兴趣和教学效果(图1)。(1)文字与图片和视频资料相结合，让学生更直观地了解看不见的微生物。教学中发现，学生对与生活相关的前沿性研究与应用内容非常感兴趣。(2)设置课堂讨论，让同学们各抒己见[6]。由于学生专业背景不同，对问题理解的角度不同，学生可以根据自己的专业背景提出自己的看法。(3)采用翻转课堂。翻转课堂形式可以大大提高学生的学习主动性[4]。课程的最后3个学时采用翻转课堂。由于微生物在各个领域中都有应用，学生可以根据自己的专业背景，选择个人感兴趣的微生物，查阅资料后，通过PPT在课堂展示，介绍这种微生物的特征、存在环境、应用或危害以及如何防护等。(4)线上线下相结合模式。线上教学可以扩大学生的知识面，提高学生课程参与度[7-8]。同时可以按照学生的基础，推荐不同的学习内容，弥补线下教学均一化的不足，促进学生个性化的学习和发展[9]。通过建立课程QQ群，根据课上所介绍内容，随时在群里给学生提供课程相关视频、资料和慕课信息等，学生可以在课下自主学习，并在群里向教师和助教提问，就相关话题展开讨论。(5)课内外实验，提高学生对微生物的直观认识。实验是本课程中最受学生喜爱的教学环节。

生物是一门理论性和实践性都很强的学科，因此，教学内容和模式上应从这两个方面着手[10]。但通识课通常是人数较多的大班课，如何进行教学实践是比较棘手的一个问题。在“身边的微生物”课程中，为激发学生的学习兴趣，加深他们对微生物的认识，满足他们对微生物的好奇心，我们在课程中设置了课外和课内两个实验。

课外实验是通过微生物培养检测环境中微生物，设置于环境微生物教学内容的第一次课。学生在课下检测自己所关注的环境中微生物生长和组成情况，并撰写实验报告。助教配制培养微生物的培养基，制备平板，备好灭菌的离心管，课堂上给每个学生提供培养微生物的平板和收集样品的无菌离心管。任课教师对液体、固体和气体环境中的微生物样本如何取样、如何进行微生物接种和如何计算样本中微生物含量进行介绍。学生选择自己所关注的环境样本，如宿舍空气、手表面、宿舍饮水机里的饮用水、洗脸毛巾、护肤品、手机表面、自来水、叶片和湖水等各种环境中的微生物情况。学生在课外时间自主完成实验，也可以在助教指导下到微生物实验室超净工作台进行接种。接种后学生可随时观察平板上微生物的生长状况和微生物组成。在实验报告中，学生附上培养后的微生物平板，对微生物生长情况、菌落形态、微生物数量进行描述或计算，并查阅资料分析实验结果。实验过程中出现问题可在QQ群或电话咨询助教或任课教师。通过这个实验，学生普遍感慨，第一次看着微生物在平板上从无到有的生长，感觉很神奇，同时也通过亲身体验，意识到“微生物无处不在”这句话的含义，对日常的个人卫生、病毒防护和生活环境也更加关注。

课上实验为显微观察环境微生物，设置在5个主要教学内容结束之后。为进一步增强学生对微生物在微观上的认识和理解，让学生用显微镜直接观察日常生活中的微生物。因选课人数较多，学院微生物实验室难以同时容纳100人，因此，我们将几台显微镜搬进课堂，让学生自制微生物样本片，近距离观察微观下的微生物形态，并撰写实验报告。

3 考核贯穿整个教学过程

本课程采用多位一体综合考核方式，考核内容贯穿整个教学过程。考核包括6个方面：上课出勤率 (10%)，课堂实验报告(15%)，课外实验报告(15%)，课堂讨论(10%)，课堂展示(10%)和课程论文(40%)。课程论文是由学生自行寻找感兴趣的微生物，查阅文献资料，以文字和图片形式介绍该微生物的特征、危害及应用案例。按照上述6项成绩所占比例加权后计入总成绩，对学生知识水平、动手能力和素质水平进行全方位的综合评价。

4 学生满意的教学效果

“身边的微生物”结合案例式教学，通过介绍生产生活中一些微生物相关案例，激发学生的学习兴趣。通过平板上微生物培养和显微观察微生物，让学生在宏观和微观上接触到微生物，加深对微生物的认识，拓宽学生的知识面。通识课选课学生专业背景不同，选课的出发点不同，为更好地满足学生的学习兴趣，通过问卷调查形式，对学生感兴趣的内容进行调查，在课堂上穿插进行介绍。经过4年的教学，我们对16次教学综合评价进行了总结，对学生近400条具体评教意见或建议，按照涉及频次比较高的主题词进行了归纳，具体见表1。

表1 学生评教结果Table 1 Teaching evaluation of students

在学生的评教意见中，很多学生评价“非常有意思的一门通识课”“学到了很多”“自己培养了微生物，看到了显微镜下的微生物”“已经把课程推荐给了很多同学”“课程内容吸引人”“课堂气氛很活跃”“疫情期间父母和我一起上网课，和我一起参与课堂讨论，很有意思”，也有同学建议“再多增加一下课外实验”。课后有机械、航空等学院的学生表示想到实验室进行一些微生物实验，甚至想转专业学习微生物。看到学生在课程中学到了很多微生物知识，特别是疫情期间加深了对新冠病毒的了理解，作为任课教师由衷感到高兴。

5 结束语

“身边的微生物”通识课的教学内容和教学模式可以为高校微生物相关及其他理论实践相结合学科的通识课程提供一些借鉴。地球是一个大的生态圈，国内外气候和环境的变化导致新的微生物问题层出不穷。今后,“身边的微生物”授课内容也将结合新出现的一些微生物相关问题，及时向学生介绍和沟通，让学生正确理解微生物现象，用科学知识解释微生物学事件，处理微生物学问题。