传统实验教学现状分析及今后改革方向

邓霏，刘艳梅，石国玺

[摘           要]  通过对传统实验教学现状的分析，总结出传统实验教学在教学实施过程中的利弊，并以此引出微生物实验教学今后的改革方向，使实验教学更好地发挥作用。

[关    鍵   词]  传统实验教学;微生物实验;现状;改革

[中图分类号]  G642                    [文献标志码]  A                  [文章编号]  2096-0603（2021）50-0057-03

微生物实验课程是生物科学、生物技术等生物相关的专业核心课程，是一门生物科学领域交叉性和操作技能均较强的课程，主要研究微生物的形态构造、生理代谢、生态分布、分子鉴定、遗传改造等。通过该课程的学习，使学生牢固掌握微生物学的基本实验操作技能，了解微生物的基本特性及其生命活动规律以及微生物与其他生物的相互关系及其多样性等，培养严谨的科学态度与分析问题、解决问题的能力。课程开设的主要目的在于加深学生对理论内容的理解和体会，并在掌握系统理论知识的基础上，使学生学会及掌握微生物学的基本操作，为今后的工作、科研打下良好的基础。

长久以来，传统的实验教学方式在高等教育中发挥着重要作用，为高校人才培养做出了卓越贡献。但在传统实验教学中，学生完成实验是在教师的设定下，进行被动的“探究”，未能真正让学生体会科学实验的探究过程，也并未很好地发挥学生的主观能动性。所以，在教学不断改革的今天，传统实验教学面临着前所未有的挑战，迫切需要找到一条新的出路，使实验教学更好地发挥培养学生的作用。

一、传统实验教学的现状及面临的问题

在新时代教学背景下，传统的实验教学虽有显而易见的优势，但也逐渐显露出一些不适宜新时期教学改革的方面，主要体现在以下方面。

（一）教学模式固化，学生缺乏创造性

传统实验教学的教学模式主要是先进行理论教学，后在实验课程中对理论知识进行验证。且实验教学过程中，主要是课前教师给学生布置预习任务，学生通过对实验目的、实验原理、实验所需仪器材料及具体实验步骤的预习，大致掌握所要进行的实验。实验课程开始后，再由教师对实验的目的、原理、实验步骤及实验过程注意事项等进行讲解，讲解完成后学生再进行操作。实验操作过程中学生也是按照实验课本固定的操作步骤按部就班地进行操作，实验的结果也只是对理论知识的进一步验证，并不能激发学生对新知识的探索欲望。这种以教师为主导的程序化教学模式实验项目选择、实验材料、实验样品及器材的准备等多由教师一手包办[1]。在此过程中，学生很难发挥其主观能动性，也无法体会主动实验的成就感，很容易扼杀学生的创造性。

（二）实验项目单调，以验证为主

传统实验教学中，所涉及的实验多为理论知识的验证性实验，开始操作之前学生已经能够预见实验结果，并且在操作过程中，如果学生严格按照实验操作步骤按部就班进行实验的话基本不会出现任何差错。这种缺乏创新的验证性操作虽然能够巩固理论知识，使学生掌握基本实验操作技能，但整个过程容易让学生产生厌倦及麻木心理，不能真正理解所学知识的实际应用，更不能将所学知识运用到专业、生活甚至是将来的工作中去，很容易将课本知识孤立于实际应用之外[2]。而且这种不出差错的实验操作过程并不能够引起学生的足够重视，也不能给学生留下深刻印象，学生只是单纯地为完成实验课程任务而做实验，丢掉了开设实验课程的初衷。一个实验结束后，学生只会机械地完成实验报告，简单陈述实验结果，并不能从实验操作过程或是实验结果中得到启示，也很难从中总结出规律，或者完成反思过程。

若想要更好地达到实验课程的目的，只有通过减少知识的机械输入及验证操作，教师在实验课程进行过程中多注重开发学生的主动性及创造性，才能通过实验课程逐步提高学生的思维能力和动手实践能力。

（三）实验内容过于陈旧

生命科学类课程大量的理论知识是建立在实验基础之上的，生命科学发展到今天，各分支学科均存在很多经典的实验，所以一门实验课程内容往往存在多年不更新或者更新很少的现象。但生命科学同时作为一门前沿发展相当迅速的学科，新知识、新技术、新工艺的更新换代通常很快，而学生通过课本获取的实验内容经常滞后于科学技术的发展。另外，生物技术，尤其是微生物领域的新技术，比如微生物快速鉴定技术[3，4]及高通量筛选技术[5]等，这些前沿高端的新技术在实施过程中需要大型仪器设备或者昂贵耗材的支持，这就使很多学校无法给本科生开设相应的实验课程。而课程中开设的简单验证性实验导致实验内容无论是新度、深度，还是广度上都无法满足广大学生的学习兴趣，这也就很难提高学生的创新能力，也很难培养出精英人才。

（四）实验资源配备不均衡、师资力量薄弱

由于东西部发展的差异，我国教育资源存在分布不均匀的问题。比如，在经济、教育相对发达的东南沿海地区，部分高校配备有成套的实验设备、实验场地等，而发展相对落后的西部地区则不具备这样的条件，想要开展某些实验就会受到场地、设备、仪器等的限制[6]。实验资源充足地区的学校，往往存在实验设备和场地空置几月甚至更久的情况，而资源匮乏地区则有可能连最基础的实验课程都无法满足。虽然国家不断号召校校之间或者校企之间加大联系，充分共享资源，但由于地理条件或者管理措施等的限制，还是存在共享制度不完善或者无法实现实际共享等弊端。

实验课程的教学大多由专任实验教师完成，实验教师队伍的强弱很大程度上决定了实验课程的上课质量。近年来，由于“双一流”建设的不断推进，高校不惜重金吸引高层次人才，但这部分高层次人才多用于科研岗位，很少能够投入实验教师队伍的壮大中去。且高校往往对现有实验岗位教师不够重视，实验岗位教师晋升缓慢、收入相对较低等诸多问题也很难促进实验教师队伍建设，这就很大程度制约了实验教学的改革和质量。

二、实验课程今后的改革方向

鉴于上述传统实验教学中存在的诸多问题，我们亟须找到适应现代教育改革的实验教学方法与管理途径。

（一）线上线下混合式教学

传统实验教学中，学生获取实验操作技能的主要途径是课堂中教师的演示实验，但在此过程中，受班级人数限制或场地条件限制等原因，有一部分学生无法很清晰、仔细地观察到教师的操作，或者不能够很好地掌握某些操作细节，而这些细节有可能是决定实验成功的关键所在。

而线上线下混合式教学模式中，教师可利用网络资源或共享课程等督促和引导学生进行课前自学，完成大部分简单知识的学习和记忆。比如，学生可通过中国大学MOOC（慕课）及超星、尔雅等课程在线学习平台反复观看实验操作过程或者实验设计思路等，且不受时间和地点的限制。课堂上，教师只需要充分利用各种互动方法，帮助学生夯实基础、查漏补缺、提炼重点、解析难点，发挥学生在课程教学中的主体作用，着力激发学生的主观能动性、学习积极性、课堂参与度，帮助学生提高学习效果、提升综合能力素质，使教师真正成为连接学生与知识、能力、素质的纽带和桥梁[7]。

线上线下混合式教学模式实现了传统课堂与互联网的深度融合，打破了时空壁垒。在互联网上，各个地区各类学校师生可共享海量优质的教学资源，改变了传统教学形式，也在很大程度上解决了实验内容繁杂而课时不断减少的冲突，增强了实验课程的趣味性和灵活性[8]。

（二）虚拟仿真实验

2012年，教育部在《教育信息化十年发展规划（2011— 2020年）》中明确提出，“要建设虚拟实验室”，且教育部办公厅和教育部先后发布了《教育部办公厅关于2017—2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》和《教育部关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知》，在此基础上，各大高校逐年加大虚拟仿真实验建设。目前，已在虚拟仿真实验教学项目共享平台上线的各类虚拟仿真实验项目共有2057项[9]。

虚拟仿真实验技术是一种基于真实环境和真实用户体验的技术手段，通过计算机等硬件和软件可以用于辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节[10]。传统实验教学中，部分实验内容存在成本高、危险性大及周期长等诸多问题，而虚拟仿真实验可通过虚拟仿真技术模拟危险性大、耗材昂贵的实验，能够大幅提高实验的安全性，也可减少昂贵耗材的浪費，降低实验成本[10]。同时，虚拟仿真实验还不受大型仪器和时间、地点的限制，可满足不具备条件的部分高校开展周期长、难度大的实验项目。

（三）项目化实验

在传统实验教学中，一个很大的特点是独立的实验多、相互联系的综合性大实验较少，这就导致学生被动接受多、主动思维少[11]，不利于综合性人才的培养。项目化教学法是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论与实践有机地结合起来，充分挖掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力[12]。近年来，项目化教学法的研究在各个学科中均有应用，尤其是教学一线的部分教师已逐步将项目化教学应用于自己的教学实践中，且形成了各自的教学理念和操作方法[13-17]。但由于学科及课程的差异，项目化教学法在实施过程中仍存在不少问题，如任务制定过高或小组成员任务分配不均等，所以在项目化教学中，势必要求教师投入更多的精力认真研究学情、激发学生的主动性，引导学生完成项目化实验的各个环节。

总之，在科技日新月异尤其是教学手段日新月异的今天，虽然传统实验教学表现出诸多不适宜新时期教学改革的方面，但是教学改革涉及学生培养的各个环节，所有的教学改革一定要充分考虑本校的具体学情，从转变观念入手，充分利用好各方资源，如信息技术、设备更新、经费投入等，循序渐进，尽可能创造条件让学生体会主动学习的乐趣，最终达到提高学生综合素质的目的。

参考文献：

[1]裘娟萍，余志良.构建网络实验室促进微生物学实验教学与管理[J].微生物学通报，2012，39（9）：1323-1327.

[2]胡浩亮，俞新武，杨爱民.基于实践性项目的高校实验教学建设研究[J].浙江万里学院学报，2019，32（1）：98-102.

[3]张国林，景荣先.微生物快速鉴定、分型技术在食药源性微生物检测中的应用[J].中国现代应用药学，2014，31（11）：1412-1417.

[4]崔凯，张小利.微生物快速鉴定技术的发展和应用[J].中国保健营养，2013，23（4）：892-893.

[5]朱旭东.基于微孔板技术及微流控技术的工业微生物高通量筛选平台构建及应用研究[D].上海：华东理工大学，2018.

[6]叶冲.“双一流”背景下区域高校教师资源配置的差异分析[J].教师教育论坛，2019，32（11）：42-47.

[7]赵萌萌.“线上线下混合式”微生物学课程教学改革与实践[J/OL].微生物学报：1-14[2021-04-22].https：//doi.org/10.13344/j.microbiol.china.210092.

[8]左小炫，汤兴丽，台立，等.超星学习通在医学微生物实验教学中的应用[J].科技视界，2021（6）：124-125.

[9]陈卉，魏淑东，王彩丽，等.生物类虚拟仿真实验建设与探索[J].科技风，2021（11）：103-104.

[10]卢金，吴迪，保琦蓓，等.基于虚拟仿真技术卫生微生物检验课程实训教学模式改革与探索[J].现代职业教育，2021（13）：71-73.

[11]段晓丹，李珍珠，张扬，等.项目化教学在《微生物学检验》实验教学中的应用研究[J].教育教学论坛，2017（26）：245-247.

[12]程新梅.浅谈项目教学法在《食品微生物检验》教学中的应用[J].黑龙江科技信息，2009（7）：128.

[13]刘景玲，位刚，唐燕，等.项目教学法在“植物生理学研究技术”实验教学中的应用[J].教育教学论坛，2017（42）：172-173.

[14]郭莉霞，魏星跃，李宏，等.“项目驱动式”教学模式在制药工程专业微生物学实验教学中的探讨[J].教育教学论坛，2019（5）：267-268.

[15]田亚红.项目教学法在微生物工程实验教学中的应用[J].工业技术与职业教育，2017，15（2）：44-46.

[16]程顺昌，魏宝东，吕春茂，等.项目教学法在食品分析实验教学改革中的应用研究[J].农业科技与装备，2019（1）：87-88.

[17]陈晓梅，武戈，钱吴永.项目链驱动式实验教学资源优化建设[J].实验室研究与探索，2018，37（4）：242-245.

◎編辑 马燕萍

Traditional Experiment Teaching Current Situation Analysis and the Direction of Reform

DENG Fei，LIU Yan-mei，SHI Guo-xi

Abstract：Based on the analysis of the current situation of traditional experimental teaching，this paper summarizes the advantages and disadvantages of the traditional experimental teaching in the process of teaching implementation，and leads to the direction of the future reform of microbial experimental teaching，so that the experimental teaching can better play the role of cultivating students.

Keywords：traditional experiment teaching;microbiology experiment;current situation;reform