朱艷蕾， 古麗皮艷·托乎提， 朱曉瑩， 張 偉

(新疆師范大學 生命科學學院，新疆 烏魯木齊 830054)

微生物學是以實驗為基礎的自然學科，實驗能力是考查高校生物學專業(yè)學生能力的重點內容，也是現代社會對生物學專業(yè)人才培養(yǎng)提出的客觀要求。根據這一要求，高校生物學專業(yè)學生應具備的實驗能力主要包括基本實驗能力和研究實驗能力[1]?；緦嶒災芰κ腔A，研究實驗能力是在此基礎上的拓展，目的是培養(yǎng)學生的探索和創(chuàng)新能力?；緦嶒災芰κ巧飳W專業(yè)實驗教學的主要內容，重在強調基本理論知識的理解能力、基本實驗的操作能力、解決問題的能力及良好科學素養(yǎng)的習慣養(yǎng)成[1-2]。當前，為適應社會對創(chuàng)新型人才的需求，很多高校在微生物實驗教學改革中通過開發(fā)或增加綜合性、設計性和探究性實驗項目，以提升學生的綜合素質，培養(yǎng)學生的實踐和創(chuàng)新能力[3-6]。與傳統(tǒng)實驗教學相比，綜合性、設計性實驗教學的開展取得了較好的效果，但也存在學生參與性不強、對實驗操作不規(guī)范或對實驗原理和意義不理解等問題[7-8]。也就是說，學生只有掌握了微生物學實驗的基礎知識和基本實驗技能，才能有效開展綜合性、設計性、探究性實驗，才能逐步獲得創(chuàng)新能力。因此，本文采用了分階段教學模式，立足于學生基本實驗能力的鍛煉，并逐步過渡到創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為了使學生獲得扎實的基本實驗能力，在實驗教學過程中，課前借助雨課堂平臺發(fā)送微生物學實驗操作微視頻讓學生自主學習，課上教師講解實驗原理和注意事項、演示實驗過程，學生進行實驗操作時可借助視頻進行模仿和校正，教師同時進行指導，課外鼓勵學生參與實驗準備。通過教學改革有效地鍛煉了學生的基本實驗能力，并為學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定了基礎，收到了良好的教學效果。

1 開展微生物實驗教學改革的必要性

1.1 教學方法傳統(tǒng)，教學效果欠佳

目前微生物學實驗課程多采用傳統(tǒng)的講授-演示式教學模式，通過教師講授實驗的基本原理、操作步驟、注意事項，并簡單演示相關操作內容后學生開始進行實驗，學生通過模仿掌握操作技術。這種模式最大的問題在于，學生課前不預習而僅僅在進入課堂后才開始學習，對實驗內容理解粗淺，不能很好地將其與具體操作結合[7,9-10]。由于受到學時限制，一方面教師不能完整演示整個實驗流程，同時學生因人數多而不能觀察到每一個操作細節(jié)；另一方面教師人數少，只能對個別學生進行現場指導、糾正[11]。因此，在實際教學過程中，學生容易出現操作不當甚至不會操作的現象，試驗失敗后也沒有額外時間進行重復[7]，最終導致相當一部分學生因自信心受挫而不能獲得有效鍛煉，從而喪失了學習的積極性和主動性。

1.2 背景知識和實驗技能缺失

新疆師范大學生物學專業(yè)本科生在初、高中階段對微生物學知識僅僅是基本了解，且對部分沒有選修微生物課程的學生來說沒有任何理論基礎。同時，學生沒有做過任何微生物學方面的實驗，不具備任何實驗操作技能。因此，剛剛步入大學階段的學生對微生物學的認知仍然處于初級階段。在沒有任何實驗基礎的情況下，更應該遵循學生的認知規(guī)律，從學生基本技能的培養(yǎng)抓起。

1.3 課程定位“漸行漸遠”

微生物學實驗課的教學目的是使學生掌握微生物學基本理論知識和基本技能，具有從事相關科研工作的實踐能力和創(chuàng)新能力，故基礎知識以及基本操作技術的訓練仍是高校實驗教學的主要和重點內容[12-13]。近年來很多高校對微生物學實驗課程的教學內容進行了改革，通過減少驗證性實驗和增加綜合性設計實驗以追求學生創(chuàng)新能力的提高，但由于學生基本實驗技能掌握不夠扎實導致改革效果不理想[7]，最終使課程的定位漸漸偏離了基本能力培養(yǎng)目標。同時該課程開設在第二學年的第一學期或第二學期，學生已經完成了植物學、動物學等理論課和實驗課的學習，該階段是承接宏觀內容并為后續(xù)微觀技術學習提供基礎的過渡階段[9]，故基本實驗能力的鍛煉和培養(yǎng)尤為重要。此外，微生物學實驗技術已廣泛滲透到現代生命科學的各個領域[14]，尤其是“無菌操作”技術和顯微技術，這些技術是微生物學實驗中非常重要的基本操作技能，也是現代生物學實驗操作不可或缺的要求[4,13,15]。總之，微生物學基本操作技能的鍛煉必須扎實、過硬，才能使課程目標更好地得以實現。

2 微生物實驗教學改革的建立

學生的基本實驗能力需要通過基礎性實驗(如驗證性實驗)的實施來培養(yǎng)，教學過程中要求學生掌握基本的實驗技能，并增強對理論知識的感性認識和理解[2,16]。而學生的研究實驗能力，是在學生掌握基本實驗能力之后通過引入高水平實驗項目(如設計性、探究性及綜合性實驗)中進行鍛煉，以提升學生的創(chuàng)新水平和能力[17]。本文對實驗教學改革提出以下方案。

2.1 微生物學實驗基礎內容及教學資源的準備

新疆師范大學的微生物學實驗課程是一個連續(xù)、系統(tǒng)的知識體系，是由培養(yǎng)基的制備、微生物的分離純化、形態(tài)觀察、生理生化特性測定及菌種鑒定構成的一個大綜合實驗。在教學過程中，將整體內容分成10次實驗進行，涉及到微生物學基本操作技能的實驗內容如表1所示。將這些實驗內容分解成最小操作單元，而后錄制成視頻，每個視頻的時間控制在5 min左右，以方便學生利用碎片化時間進行學習。這些視頻涵蓋了微生物學的基本操作技能[4,16]，可為實現分階段實驗教學奠定基礎。實驗課前借助雨課堂平臺上傳微課操作視頻，視頻通過審核后，發(fā)布到任課班級，教師通過雨課堂后臺查看學生的預習情況。同時，鼓勵學生積極參與到實驗前的準備工作中，充分體現以學生為主體的教育方式。

表1 微生物學基礎實驗內容及其基本操作技術

2.2 課內完成實驗操作

在課堂教學中，教師簡單講解實驗原理、實驗步驟，學生便開始實驗操作，教師隨時觀察學生的操作過程并適當給予指導。下課前教師對實驗過程中存在的普遍問題進行討論總結，并布置課后作業(yè)，學生在課后完成實驗報告。

2.3 課外進行創(chuàng)新式探究實驗

經過前幾個實驗后，學生基本掌握了滅菌技術、無菌操作技術、純培養(yǎng)技術、顯微技術等主要的操作技術。在此基礎上，鼓勵學生利用課余時間參加生物競賽或本專業(yè)教師的科研項目，使學生能夠將所學的技能應用到實踐中，并逐步提高學生的創(chuàng)新能力和實踐應用能力。

3 微生物實驗教學改革的實施

3.1 實施對象

以新疆師范大學2018級生物科學專業(yè)一班(42人)和二班(40人)學生作為實施對象，其中一班學生設置為實驗組，二班學生設置為對照組。對照組和實驗組的教學內容完全一致，課程結束后通過考核體系評價教學效果。

3.2 教學過程

為了更好提升分階段教學模式的教學效果，在第一個實驗開始時，學生以自己從土壤中分離的菌株作為實驗材料，以標準菌株作為對照，進行之后所有的實驗內容。這樣既不影響學生基本技能的鍛煉，又能使學生從開始就產生較強的探究未知菌株的求知欲望。上課前，教師通過雨課堂后臺的預習情況督促提醒未完成預習的學生及時完成預習任務。在教師的帶領下，學生參與實驗準備，進行培養(yǎng)基和實驗試劑的配制、實驗用品的包扎、消毒滅菌等工作，既鍛煉和鞏固了學生的基本操作技能，又激發(fā)了學生的實驗興趣，增強了積極性。在課堂中，由于學生事先觀看視頻能夠很快進入學習狀態(tài)，學生可隨時回看操作細節(jié)，順利完成實驗內容，同時避免了教師因不能全面指導而引起的操作失誤。下課前針對學生在實驗過程中出現的問題進行討論，由教師給予正確解釋，此時學生已完成了基本操作，再次的討論能使學生深刻理解為什么這樣做的原因，從而提高學生分析問題和解決問題的能力。學生掌握基本的實驗技能后，教師結合實際條件和學生的興趣確定一些題目，如滅菌溫度對培養(yǎng)基凝固性和pH的影響、不同區(qū)域飲用水細菌學檢測及質量評價、酸奶中乳桿菌的分離及鑒定和污染土壤中功能菌株的分離與篩選等。學生根據題目自主設計實驗方案、確定培養(yǎng)基類型，學生獨立實施實驗項目，教師指導學生解決實驗中出現的實際問題，以使學生的創(chuàng)新能力和實踐應用能力得到鍛煉和培養(yǎng)。

3.3 評價方法

課程結束后對學生進行考核，考查內容分為理論知識和實驗操作技能兩個部分，以此比較對照組和實驗組的教學效果。筆試題和操作題各出10題，學生隨機抽取1題進行考核。理論知識測試主要考查實驗的基本原理、實驗操作過程、注意事項等。對微生物學實驗操作技能的考核設置了詳細的考核要點，如表2所示?？己藭r采用“一對一”方式進行，省略操作過程中的等待時間，主要考查操作要點是否正確，操作細節(jié)是否到位和熟練?？己私Y果采用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計學分析，顯著性水平為P<0.05。此外，通過問卷調查了解和評價實驗組學生對微課的認可度及學習情況。

表2 部分實驗操作考核內容及考核要點

4 微生物實驗教學改革的實施結果

4.1 實驗考核結果

實驗課程結束后，將實驗組和對照組學生各分成兩個小組，一個小組進行實驗操作考核，另一個小組進行理論測試?？己碎_始前半個小時，以抽簽方式確定每小組學生的考試方式。考核時，理論測試的學生同時進行考試，通過隨機抽取試題卷子進行答題，答題時間為30 min，成績由基本原理(占40分)、實驗操作過程(占40分)、注意事項(占20分)組成。而操作考核的學生按學號順序“一對一”進行考試，考前10 min抽題并做準備，操作時間為10～20 min，具體時間視操作內容而定，考試成績由操作規(guī)范性(占70分)、操作熟練度(占20分)、實驗臺整理情況(占10分)構成。兩種考核方式實驗組和對照組學生的考試成績結果見表3和表4。從考試成績看，實驗組學生的操作技能和理論測試成績顯著高于對照組。由此可見，在此教學模式下，實驗組學生對基礎理論知識和基本操作技能掌握得更加牢固、扎實，也體現了微課在實驗教學中發(fā)揮了重要作用。

表3 微生物學實驗操作考核成績比較

表4 微生物學實驗理論測試成績比較

4.2 問卷調查結果

關于學生對教學改革的反饋情況，通過雨課堂平臺對實驗組學生發(fā)布了調查問卷。本次教學改革參與人數42人，提交問卷40份，問卷回收率為95.2%。通過調查結果(表5)，100%學生認為有必要在微生物學實驗課中引入微課操作視頻，而且對學習幫助很大；90%以上學生在課前進行預習、課上反復觀看視頻完成操作內容。問卷調查結果說明學生對微課的引入非常認可，且微課的引入充分調動了學生學習的主動性和積極性。

表5 實驗組學生問卷調查結果

5 結 語

夯實基礎、注重基本能力培養(yǎng)的教學策略在微生物實驗中的應用，提升了學生的動手能力和實踐能力，增強了學生的自主學習意識和專業(yè)自信心，并能更好地激發(fā)學生的學習熱情。本次教學改革通過課前微課和參與實驗準備，課中再借助微課完成操作，課外參與創(chuàng)新式探究實驗，實現了從基本技能的鍛煉到創(chuàng)新應用能力的培養(yǎng)。實驗考核和調查問卷結果表明，此次教學改革切實鞏固和提高了學生的基本實驗技能，促進了學生基礎知識的積累，說明這種教學模式的優(yōu)越性和可操作性。但也存在一些不足，由于教師和實驗室條件的限制，不能保證每一位學生參與到創(chuàng)新實踐中。希望能夠在此教學內容完成之后適當將創(chuàng)新型探究實驗引入到課堂中，以進一步鍛煉和培養(yǎng)學生的綜合素質。實驗教學改革是一個系統(tǒng)綜合工程，不僅要注重實驗技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，還要考慮是否具有可操作性和普遍適用性[7，15]。在未來的教學實踐中，要立足課程自身特點和培養(yǎng)目標，努力探索和革新符合自身實際情況的教學模式和教學方法。