基于“两性一度”的微生物学混合式一流课程建设

刘灵芝， 钮旭光， 宋立超, 肖亦农， 丁 锐， 张志勇， 李炳学

(沈阳农业大学 土地与环境学院，辽宁 沈阳 110161)

在“互联网+”和“大数据”背景下，应用网络教学平台和智能化移动学习工具，结合传统教学模式的线上线下混合式教学，已逐步成为高校教学改革的重要模式之一[1]。微生物学课程是高等农业院校生物学、农学等本科专业的基础课程之一，学生通过课程学习及时了解微生物学研究现状及发展趋势，并为后续专业课程学习奠定基础。目前微生物学课程内容庞杂，缺少与其他专业课程内容的协调与整合，教学方法单一、教学手段滞后，因此导致学生学习积极性较差，教学效果不理想[2]。结合沈阳农业大学学生特点，微生物学课程从线上线下混合式教学模式建设入手，推进具有 “高阶性”、“创新性”和“挑战度”的“两性一度”一流课程建设，以期提高学生课程参与度，提升教育教学质量，促进农业院校高素质创新型人才的培养。

1 微生物学课程建设的主要问题

微生物学是高等农业院校的专业基础课程之一，涉及生物学、农学和环境学等多个学科领域。该课程的学习在构建学生知识体系，推进学生实践与创新能力培养等方面具有重要作用[3]。沈阳农业大学微生物学课程是面向全校农业资源与环境、环境科学、生物技术、生物科学、农学、园艺、林学、食品科学与工程等18个专业年约800名学生开设的一门专业基础课或专业选修课程，包括理论和实验两部分。自2013年，微生物学教研室进行了4次微生物学课程教学大纲的修订，以满足不同授课专业需求。尽管如此，随着选课专业和人数增加，以及微生物学新观点、新技术的迅速发展，现有微生物学课程逐渐出现“内容更新慢、专业应用弱和目标达成度低”等问题。

1.1 教学过程单一化，教学目标达成度不高

微生物学课程的教学目标是“掌握微生物学的基本理论和技能，为学习相关专业课程奠定扎实的生物学基础”。多年的“教与学”模式下，教师以“灌”为主，学生则倾向于死记硬背完成课程考试，对课程学习的专业应用性关注较少，教学目标达成度不高。

1.2 课程内容更新迟滞，专业结合性不足

由于微生物学课程面向不同专业开设，在教学内容设置中，多侧重微生物学形态、分类、代谢与生态等基础知识的讲授，忽略了微生物学课程面向不同学科多类专业开设的特点，前沿进展及专业应用现状等内容更新较为迟滞，表现为教学内容与生物学、农学和环境学等专业需求结合性不足，学生能力素质提升受限[4]。因此，在夯实微生物学基础知识的同时，如何结合专业需求拓展微生物学知识框架，是提升教学内容时代性和专业性的必要前提。

1.3 教学资源基础化，学生创新能力培养欠缺

作为传统教学资源，优质微生物学教材内容丰富，但专业性不足。同时，微生物学理论知识较为枯燥，学生多习惯于考前死记硬背，课程参与度不高，难以实现个性化创新思维能力的培养。因此，如何优化满足专业需求的微生物学教学资源，采用多元化教学模式，推动学生创新思维形成，是建设微生物学课程先进性和个性化的基础保障。

1.4 课程考核标准低，真实学习行为难以评价

微生物学课程具有理论与实验并重的特点。在传统微生物学课程考核中，以“期末试卷+实验报告”成绩为评价指标，考核难度较低。学生习惯于考前死记硬背、实验敷衍了事。在理论学习和实验操作中，均表现出不善于自主学习、缺少独立思考和课程参与度不高的问题。由于学生的自主学习、课堂表现、实验操作和独立思考等真实学习行为的评价并未纳入考核体系，部分学生对微生物学知识的理解和运用很难达到让人满意的程度，更何况创新思维和个性化能力的培养[5-6]。因此，如何增加过程评价和实践考核的比例，建立让学生“跳一跳”才能通过的考试评价体系，是提升课程“挑战度”的重要环节。

2 “两性一度”微生物学公共平台课程建设措施

在微生物学课程建设中，通过发挥教研室职能，优化并更新满足专业需求的微生物学课程知识体系，设计提高教学目标达成度的可行策略，体现课程“高阶性”。采用 “互联网+”等线上教学方法，结合“跨校修读”、翻转课堂和创新报告等多种教学模式，突出学生能力培养的“主体”地位，加强课程“创新性”[7-8]。关注学习过程评价，增加微生物学实验技能考核，突出课堂参与的表现性评价，提升课程“挑战度”。通过微生物学课程的教学内容、教学模式、评价体系建设的相互融合，结合专业需求，最终达到提升学生能力培养的目的[9]。

2.1 发挥教研室职能，提升教学目标的达成度，增加课程“高阶性”

在微生物学课程建设中，要充分发挥教研室职能，建立教学共同体，依据专业培养需求，规划课程建设方向[10]。①针对微生物学教材不同章节内容，依据教师研究方向不同进行具体分工，组织教师深入解读教材不同章节知识体系。②教师及时关注与授课专业相关的微生物学术前沿与动态，明确微生物学课程教学目标与教学内容。③在每学期开课初期，通过制订教学改革计划与活动方案，组织教学研讨活动，持续推进微生物学课程的建设。如微生物学教研室自编教材的更新与提升质量探讨和实施、微生物学课程思政内容的隐性融入、微生物学试题库建设与分工、教学方法的介绍与借鉴等。近年来，微生物学教研室全体教师共同完成校级微生物学“一类课”“精品课”和“主干课”建设；主持了省级“微生物学线上线下混合式教学”“微生物学跨校修读学分互认教学模式在农业院校的教学实践研究”，校级“微生物学翻转课堂教学模式研究与实践”“基于网络课程的交互式微生物学教学模式构建与应用”和“基于科研反哺教学模式的环境微生物学实验课程教学改革的研究”等多项教学改革项目，从线上教学资源建设、线下教学方法研讨入手，为构建课程教学模式，提升教学目标达成度，提供了良好的思路和参考。

2.2 优化教学内容，构建多元化教学模式，加强课程“创新性”

微生物学课程内容建设围绕着“亦精亦专”的架构体系展开[11]。目前微生物学课程教学内容分为7～8章，每章授课学时限制在2～6学时，知识点控制在4～10个。考虑到教学内容与专业需求的结合性，针对环境类和生物类专业，分别增加“微生物与环境保护”和“微生物学研究进展”等教学内容。由于“一流课”建设需要教学资源的支撑，一直以来，微生物学课程以教学知识点为主线，将沈萍、周德庆和我校微生物学教研室等主编的《微生物学》教材作为师生学习资源。在指定微生物学教材的同时，考虑学生学习需求，也会进行微生物学相关的国外优秀教材的推荐，如 《Brock Biology of Microorganisms》等。近年来，以中国大学慕课平台的华中农业大学“微生物学”国家精品课程、辽宁省微生物学线上跨校修读课程和沈阳农业大学“微生物学”线上精品课程资源作为学生线上学习的主要教学资源，辅以宏基因组、微生态、农环视界和iNatue等微信公众号推送，为学生提供丰富、前沿的微生物学自主学习和拓展阅读资源。此外，通过设计“案例教学”和“拓展阅读”等模块，如巴斯德与曲颈瓶实验、青霉素杀菌机理、病毒与人类的关系、蛹虫草人工栽培和微生物与石油污染治理等，以拓展相关教学内容。在提供丰富微生物学前沿知识的基础上，设计具有专业特点的课程案例，在激发学习兴趣的同时，达到培养学生“知行合一”的目的[12-13]。

在微生物学教学模式建设中，通过构建多元化教学模式，推进学生自主学习与创新思维能力的培养、增强形成刻苦学习收获能力和素质提高的意识[14-15]。具体措施：依托中国大学慕课、超星学习通等“互联网+”线上教学平台完成学生自主学习和拓展。采用线上线下混合、案例教学和跨校修读等教学模式，增加微生物学课程的专业结合性，如设计功能微生物分离、微生物与食品生产和宏基因组技术应用等线上线下教学案例。通过“研讨辩论”“师生互评”等方式，培养学生独立思考和创新思维能力的形成，提升学生个性化能力培养[16]。如结合线上教学资源，采用“放线菌分离培养”的“创新报告”模式，要求学生将培养基制备、土壤微生物分离与培养等实验操作和设计环节与微生物学营养与生长理论知识相结合，完成理论知识与实验结果的相互融合；通过“创新报告”与“师生讨论”的方式，引导学生探究农业抗性微生物的筛选和污染物降解微生物等功能微生物分离方法，以及微生物学实验过程中可行的无菌操作技术；应用“微生物学代谢”的“翻转课堂”模式，将枯燥的微生物学知识以酸菜为切入点引出科学问题—乳酸发酵，引导学生探讨酸菜发酵过程中乳酸菌作用，同时引出酸奶发酵案例，从机理上解释厌氧发酵、酸奶发酵过程营养成分的变化。进一步提出人体乳糖不耐受的问题，从分子角度利用乳糖操纵子模型解释年龄对于人体消化吸收牛奶的影响以及微生物在这一过程中所起到的作用，进而扩展讲解肠道微生物对于肠道微生态的调节及机理，使学生了解肠道菌群影响人体肥胖的相关知识，最终将乳酸发酵和肠道微生态调控引入食品科学研究中。通过构建“研讨辩论”“师生互评”等翻转课堂，结合案例教学、问题教学等教学方式，将线上课程资源有机整合到线下课程的混合式教学中，使学生既能从线上资源的灵活性学习中受益也能从实体课程教学讨论及实践中获得更大参与感、存在感、满足感和相应的能力锻炼[17-18]。

2.3 增加考核难度，实施过程评价和实践考核，提升课程“挑战度”

考试评价体系的重建是“一流课”建设的重要保障[19-20]。在微生物学课程评价体系建设中，改变传统“期末试卷+实验报告”的考核模式，增加线上过程评价、实验操作与设计考核，以及互动课堂表现性评价的成绩占比。具体做法：减少期末成绩和实验报告占比，逐步将学生的自主学习、课堂表现、实验操作和独立思考等真实学习行为的评价纳入考核体系中；以“注重过程性考核，推进表现性评价，侧重实验技能操作，完善期末考试”为核心，构建课程评价体系。考核占比如下：超星泛雅等平台提供的线上学习过程评价占20%(包括视频观看、线上讨论、作业完成、随堂测验、抢答等活动)，微生物学实验操作与设计实践能力考核占30%(期中实验操作考核+期末实验设计考核+创新报告，各占10%)，表现性评价占20%(翻转课堂中学生归纳、质疑和创新能力的表现性评价)，以及期末考试提供的试卷考核占30%(采用沈阳农业大学易尔思教学平台机考方式随机抽题完成考试)。通过上述方法，微生物学考核评价体系不再局限于考核学生对书本知识的理解、记忆和复制，而是关注学生独立思考和运用所学学科知识分析问题和解决问题能力的综合评价。同时，通过增加有难度的考评体系，增加学生刻苦学习、不断探究的学习意识。

3 微生物学公共平台课程的应用情况

2014年以来，教研室全体教师遵循“专业结合，能力培养”的教学目的，通过推进多种教学模式的应用，学生课程应用及创新思维不断加强。

3.1 学生积极参与微生物学相关项目，多方面获得成绩

近5年来，26名环境类专业学生进入微生物学教研室，在完成微生物学相关本科毕业论文的基础上，参加国家级和省级大学生创新创业项目，并获得辽宁省大学生环境生态保护科技大赛、全国(辽宁分赛区)青年科普创新实验暨作品大赛-生物环境命题(大学组)多项奖励，在《应用生态学报》等中文核心期刊以第一作者发表微生物与污染物降解、微生物检测方法比较等相关研究论文。

3.2 教研室共同建设线上教学资源，大量学生受益教学平台建设

沈阳农业大学慕课网平台中微生物学精品课程面向全校师生开放，平台包括教学课件、授课视频、课程作业、在线考试、实验展示等多种模块。目前为止，累计 20 645 人次完成线上课程学习、讨论和机考测试等。在此基础上，2014年起，依托辽宁省线上精品课程“微生物学”，面向生物技术农业资源与利用和环境科学等共6个专业10余个班级，顺利完成了辽宁省跨校修读学分课程。

3.3 教学改革得到校内外肯定，课程建设成果逐渐推广应用

微生物学课程的改革受到校内师生肯定，校内教学督导教师对微生物学课程的评价时指出，“微生物学课程通过重组教学内容，增加实验教学管理环节，改革、创新实验教学模式，达到提高学生参与度的目的”。学生反映“微生物学翻转课堂教学给同学提供自我展示和提升的平台，极大提高同学们课堂参与感”。此外，微生物学课程改革成效也得到了辽宁省教育厅主管部门的高度认可，《中国教育报》《人民日报》《光明日报》等记者通过线上线下混合式“微生物学”课程的观摩，对教学效果给予充分肯定。2017年12月13日《中国教育报》以“辽宁建高校免费在线学习平台，并探索线上线下混合式跨校联合教学——高校课程‘拆墙’11万学生共享”为题，详细报道了“微生物学”课程的教学理念、教学过程、教学效果和教学特色，对课程质量和改革成效给予高度评价。

4 结 语

在微生物学线上线下混合式一流课程建设中，针对教学过程中出现的课程内容更新迟滞，学生创新能力培养欠缺，学习行为难以评价，教学目标达成度不高等问题，通过发挥教研室职能，组织全体教师更新微生物学课程知识体系，设计提高教学目标达成度的可行策略；采用“互联网+”等线上教学方法，结合“跨校修读”、翻转课堂和创新报告等多种教学模式，实现学生创新能力提高；实施微生物学实验技能考核、课堂参与的表现性评价以及学生学习的过程评价，形成多元性评价体系。以“两性一度”为标准，推进《微生物学》课程教学内容、教学模式、评价体系建设的有效融合。虽然线上线下微生物学一流课程建设已取得了一些成果，教学质量意识在教师中已形成共识，但仍需继续完善，通过课程建设和改革的持续探索与改进，不断提高沈阳农业大学微生物学课程教学质量和教学效果。