基于现代教学理念的微生物学课程教学改革探索

郭云 敖子强 吴辉

摘要 随着生命科学研究的飞速发展，微生物学课程教学面临新的挑战。在民族地区高等教育人才培养中，微生物学教育亟须改变传统教学模式，以激发学生学习兴趣，培养创新思维和科研能力，提高人才培养质量。本研究基于现代教学理念，在教学主体上进行翻转，在教学内容上注入学科前沿动态，在教学方式上引入探究式、问题导向式等教学模式，在实验教学上注重基本操作和实际应用。目的在于巩固学生基础知识，增强其学习自主性，增加前期实践动手机会等，为西部民族地区药学人才培养及其他地区人才培养提供参考。

关键词 微生物学；民族地区；农业人才培养

中图分类号 Q93-3；S182 文献标识码 A

文章編号 1007-7731（2024）08-0119-05

为实现高等教育内涵式发展，培养具有创新思维能力的人才，高校教育改革需要在创新发展理念下进行积极探索，注重对学生创新思维能力的培养。基于现代教学理念的问题式导入、翻转课堂等教学方法的应用，以及基于现代信息技术和网络平台的慕课（MOOC）、微课和线上线下混合式教学等多种教学资源的出现[1]，使得高等教育课程改革成为趋势之一。微生物学是将微生物作为研究对象的学科之一，具有实践性强、应用性强及学科交叉广泛等特点，成为生命科学等相关学科的基础，是进一步学习微生物遗传学、微生物生理学、分子生物学、发酵工程和酶工程等专业课的基础课程[2]。随着科学研究新内容、新方法和新技术的不断更新，微生物学教学面临新的挑战。因此，优化教学模式，与前沿研究相结合，激发学生学习兴趣，培养学生的创新思维和科研能力至关重要[3]。对此，部分学者针对理论与实验教学进行一系列积极有益的改革探索，并取得良好成效[4-5]。

对于西部民族地区的高校来说，其需要逐步缩小差距，促进民族地区高校学生巩固基础知识，培养自主性学习习惯，以及增加前期实践动手机会等，以提高微生物学人才培养的质量和创新思维。部分高校药学专业微生物学与免疫学课程，是药学专业的必修课程之一，使用教材为沈关心主编的《微生物学与免疫学》（第7版），理论课程设置为48课时，实验课程设置为24课时。微生物学与免疫学课程涉及微生物学与免疫学知识，内容丰实，知识面广，其知识点相对分散，知识更新快，有限的教学课时给教学造成一定的影响。实践中，部分灌输式教学方式容易使学习过程变得枯燥乏味，部分学生的知识基础有待进一步巩固，而教学中对前沿内容的更新和教学方式的优化将会使西部民族地区人才培养质量不断提升。

为提高西部民族地区微生物学人才培养质量，借鉴其他高校的人才培养经验[1，5-7]，本文在教学实践中进行适应性改革，针对微生物学学科发展的特点和民族地区药学人才培养教学中的薄弱环节等。基于现代教学理念，结合新的教学方法，进行探索性尝试，为民族地区微生物学人才培养提供参考。

1 微生物学课程理论教学模式改革探索

1.1 教学主体的翻转性改变

部分教学模式以教师为中心，在灌输式教学模式下，学生习惯性地处于被动接受状态，对所学知识点的思考有待扩充，教学质量有待进一步提升。翻转课堂以学生为中心，将学习主导权从教师向学生转移。教学主体的翻转，能够有效提高学生学习的自主性，促使学生在学习过程中主动搜寻更多相关资料来扩展课本知识，实现从重视知识传授到注重创新思维能力和自主学习能力培养的转变。

在教学过程中，借鉴翻转课堂的教学方式，翻转教学主体，实现由以教师为中心向以学生为中心的转变。基于部分基础可能需要巩固的学生，对教学主体进行相应转变，优化设计了课程模块。将原有贯穿课程中教师主导的全过程，设计为以学生为主、教师为辅的课程模块（图1）。

在教学过程中，教师主体比重从原有的70%降为30%左右，教师的功能从单一的教学主导者变为课程设计者、过程引导者和讨论交流者。学生从被动接受者转变为自主学习者、教学参与者和知识探寻者。课程主体中学生的比重增加至70%。这种设计解决了部分课堂课时不足的难题，课堂上教师主要对重难点知识进行讲解，并将课程的前期资料阅读和课后的讨论、资料查找及主题讨论等交由学生在非课堂时间去完成，提高了学生在课程中的主体地位和参与性，实现师生互动交流和学生自主学习。

1.2 教学内容的前沿性注入

教学内容是理论教学的重点，是学科建设的重要基础。教学内容可以使学生系统地认识和构建学科知识体系，培养学生的学科思维能力，是人才培养质量的基本保证和教学质量的重要体现。微生物学研究日新月异，发展迅速，很多领域的知识更新周期较快[8]，新技术、新知识层出不穷，特别是组学大数据研究，给生命科学研究带来了全新的视角[9-10]。因此，有必要将其与教程相结合进行教学，避免教学内容可能存在滞后的现象，有利于教学质量的提高。因此，在教学内容设计上，结合学科研究动态和热点，导入前沿内容，对相关章节所涉前沿知识点进行讲解，以培养学生的创新思维能力，拓展其学术视野，激发学习兴趣。

首先，前沿知识的导入。微生物学科学研究中新观点、新概念不断出现，将学科前沿知识与现有教材内容有机结合，能在一定程度上激发学生专业兴趣和学习积极性，提升学生的专业能力和创新能力。例如，在免疫学应用章节引入转化医学知识和个体化治疗；在微生物遗传与变异章节导入表观遗传学、微生物组学概念和观点，在微生物在其他药物生产中的应用章节介绍合成生物学的起源和发展趋势等，均有助于学生理解学科发展的趋势，能更好地激发其对相应学科专业的兴趣。

其次，新方法的导入。新技术、新方法是推动学科发展的重要动力。在微生物学研究中，很多新技术、新方法（如生物芯片技术、生物信息学和组学等）在微生物学中广泛应用，成为微生物学科蓬勃发展的重要推动力之一[3]。新方法的掌握对培养学生科研思维和创新能力有着重要作用，因此，在教学过程中，有必要在相应章节导入对新方法、新技术的介绍。一是生物信息学方法介绍。生物信息学在疫苗设计、基因研究等方面起着重要作用。在免疫学部分的第一章节“抗原”中，介绍应用基因组学进行疫苗研究的方法——反向疫苗学，直接利用生物信息学方法对微生物基因组序列进行分析，筛选候选抗原蛋白[11]。在“免疫球蛋白”和“细胞因子”章节介绍全基因组水平下细胞因子与IgG相关性分析[12]。在微生物学部分的章节中，介绍基于基因组序列的比较，确定新的病原微生物方法[13]。二是组学研究方法导入。组学在生物学中具有重要地位[10]。因此，在病原微生物章节介绍应用微生物代谢组学进行的分类[14]和生物学特性的鉴定[15]。在微生物分布与医学微生态学章节，结合人类肠道微生物组学研究，介绍人类肠道微生物组学研究及其与疾病的相关性[16-17]。在微生物抗药性章节，引入应用蛋白质组学进行细菌耐药机制的研究[18]。教学内容中学科前沿研究导入情况如表1所示。

1.3 教学模式的探索性深入

教学模式是教师在课堂上采用的教学方法。教学模式的选择，对于课程教学目标的实现有着重要意义。对具有庞大信息量的微生物学与免疫学课程来说，灌输式教学可能会使部分学生处于被动接受状态，不利于教学效果和质量的提高。为激发学生学习兴趣，在教学主体进行适当翻转的前提下，在教学方式上积极采用探究式、问题导向式和讨论式等教学模式，对学生进行引导和启发，探索式地分析和解决问题，让学生主动了解知识点、查询资料，提高其发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养其科学的研究方法与严谨、辩证的科学态度[25]。

设置以学生探究为主、教师点评为辅的“小组讨论与展示”自主学习环节，进行探究式、问题导向式自主学习。将学生组合成几个兴趣小组，由学生自主择题，教师辅助把关提出问题导向，进行“小组讨论与展示”自主学习。在自主选题过程中，学生的积极性被调动，小组讨论兴趣被激发，学生的学习思路得到开拓。例如，部分小组根据抗生素话题拟定了“‘羞答答的抗生素静悄悄的‘害”，根据食品安全话题拟定了“食品中黄曲霉素的检测”，根据埃博拉病毒拟定了“埃博拉病毒与生物安全等级”等题目。兴趣小组根据题目和教师的问题导向去查阅资料、思考分析及归纳总结，制成PPT并进行10 min左右的匯报，由教师对其汇报成果进行点评。

教学过程中，积极转变教学方式，注重讨论式和互动式教学，融入课程思政内容，将重难点内容通过启发式问题提出，引导学生进行讨论，促使学生主动思考和收集、查询相关资料，加强其对知识点的理解和掌握。同时，在教学过程中加入新闻热点导读环节。以新闻热点为导向，提升学生课程兴趣，注入思政教育。关注微生物学前沿研究动态，注入新的知识背景。上课时以相关知名期刊研究论文为素材，准备一则微生物学或免疫学的最新研究进展报道。例如，以热点“禽流感”“猪流感”话题，介绍病毒变异与疫苗研发的瓶颈；引导学生开展关于微生物组学的战略意义等课堂讨论。通过相关知识背景的介绍，提升学生的专业敏感性，使学生既能学习课程知识，又能感受到科学研究的趣味，达到寓教于乐的目的，有利于拓宽学生学术视野，提升其科学精神，并对其加强爱国主义教育。

2 微生物学课程实验教学的基础与应用性结合

实验教学是微生物课程的重要环节，其不仅可以加深学生对理论课程的理解和掌握，还可以提高学生的实验技能，激发其求知兴趣。实践中微生物学实验内容丰富，教学过程中难以全部涉及。因此，在实验教学中，根据基础操作能力的特点和现有的实验条件，以基础操作和实验应用性为主线开设实验课程。

首先，注重基本操作和基本功训练。部分学生对微生物学实验操作可能比较陌生，相应的操作实践较少。在实验教学中，从微生物学的基本操作着手，细化基本操作流程，包括从无菌意识的培养到基本操作细节的讲解与实践。在实践课教学中，设计2次实验课内容，共计8个课时，进行专题介绍和专门操作实践，让学生熟悉并掌握微生物学中基本的显微技术、无菌操作技术、分离和接种技术。

其次，注重应用性与趣味性结合。应用性是实验教学的重要目的之一，学以致用是对学生掌握的实验基本技能的实践与应用。在实验内容设计上，除综合考虑具体实验的基本操作外，还可以加入学生感兴趣的酸奶制作、环境微生物（如手指、口腔、纸币和空气等环境）培养检测等内容。实验过程中，学生带着“看不见的微生物真的无处不在吗”等问题，开展探索性实验，其学习兴趣浓厚、积极性高，在实验中能主动提出疑问并设法解决。

3 考核方式优化

良好的考核方式是确保教学效果的重要手段，也是检测教学效果的重要指标。合理的考核方式有助于提高学生的学习兴趣，促进学生的学习自主性和自律性。考核的目的是发现并解决学生学习过程中存在的问题，是对教学结果的重要反馈，进而提高学生的学习成绩。

传统的考核方式设置为平时成绩、期末卷面考试成绩和实验操作成绩。可能存在期末卷面考试成绩权重偏大的现象，导致部分学生对学习过程的重视度有待进一步提升。因此，在系统性教学改革中，为确保教学改革的效果，对考核方式进行优化显得尤为重要。

在教学中，将教学考核的权重进行优化分配，降低原有的卷面考试权重，提高平时成绩的比重。结合前期其他课程教学改革试行中设置期末卷面成绩的尝试，本课程将平时成绩比重设置为60%（图2），实践证明较为合理。

量化考核细节。对考核细节进行具体量化，平时成绩细化分为考勤（5%+）平时作业（10%+）小组讨论与展示（15%）。实验课程细化考核环节，将实验目的与内容清楚、实验操作规范、实验结果良好、实验报告书写规范以及实验结束后台面收拾整洁等纳入考核指标。

注重学习过程。小组讨论与展示能体现学生的学习过程和探索，有必要将其纳入考核环节，并作为平时成绩单独计分。小组讨论环节需要有讨论记录，小组成员进行相互评分，分值计算为小组互评分数×30% +其他小组评分×30%+教师评分×40%。学生参与考核评价体系并占有较大的比重，既能体现学生的主体性，增强其学习积极性，又可以对学习过程和学习结果进行有效监督和反馈。

4 结语

微生物学是生命科学领域重要的专业基础课程之一，在其日常教学中应紧跟快速变化的学科前沿热点，以提高人才培养质量。本文研究了在教学过程中通过教学主体的翻转、在教学内容中引入学科前沿和积极改变传统教学模式等一系列尝试。实践表明，该探索有利于激发学生的学习兴趣，增加课堂的参与性和互动性，学生到课率明显提升，评教好评率上升，同时也有意识地培养了学生的科学思维能力和科研兴趣，学生申报和参与科研课题、“互联网+”大学生创新创业大赛和“挑战杯”竞赛的积极性明显增强。教学实践中也存在部分待改进之处，如学时有待进一步增强，知识点展开程度有待进一步深入，实验教学中开展前沿性实验有待进一步增加等。教学改革需要有变革自新的积极探索，更需要有攻坚克难的坚持，因材施教，循序渐进，以不断提升教学水平，提高地区人才培养质量。

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（责编：杨 欢）

基金项目 贵州省科技支撑项目［黔科合支撑（2020）4Y017］；贵州民族大学校级教改项目（GMJG202019）；贵州民族大学校级自然科学类项目[GZMUZK（2022）YB14]。

作者簡介 郭云（1982—），女，安徽淮北人，博士研究生，副教授，从事微生物学研究。

通信作者 敖子强（1975—），男，贵州德江人，博士，教授，从事污染生态学事研究。

收稿日期 2023-12-15