孫樂(lè)妮, 陳曉琳, 趙海泉, 何如海, 張 明,
(1. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 合肥 230036; 2. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)技術(shù)學(xué)院, 合肥 230036)
微生物學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域中至關(guān)重要的基礎(chǔ)學(xué)科,也是一門(mén)實(shí)踐性與應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是微生物學(xué)教學(xué)的重要組成部分,加強(qiáng)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)高質(zhì)量生命科學(xué)人才的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。而傳統(tǒng)的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)則主要以教師為主導(dǎo),忽視了學(xué)生的主動(dòng)性,在有限的課時(shí)內(nèi),往往通過(guò)老師講解、示范,學(xué)生被動(dòng)模仿操作驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),這種教學(xué)模式,雖然在傳授微生物學(xué)基本技能方面起到了一定作用,但這樣很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性,也不利于學(xué)生實(shí)際應(yīng)用與解決問(wèn)題能力的培養(yǎng),教學(xué)效果往往不佳[1,2]。許多高校都在致力于,以綜合性研究型實(shí)驗(yàn)或科研課題的形式安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和順序或壓縮基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、增加綜合性實(shí)驗(yàn)課時(shí)的教學(xué)方式進(jìn)行微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[3],這種方式雖有利于學(xué)生綜合能力的提高,卻對(duì)基本技能的掌握與鞏固存在許多不足。微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)新型人才的需求,培養(yǎng)既具有扎實(shí)的基本技能又具有高素質(zhì)綜合能力與創(chuàng)新能力的人才,而這必須依賴于教學(xué)改革中對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。正所謂,興趣是最好的老師,興趣是成功的階梯?!俺晒Φ慕虒W(xué)需要的不是強(qiáng)制,而是激發(fā)學(xué)生的興趣”。在充分認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課授課特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,本著以加強(qiáng)學(xué)生基本技能訓(xùn)練為基礎(chǔ),著力提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)為目標(biāo),對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和手段、考核方式等進(jìn)行了改革,以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。
基本實(shí)驗(yàn)方法和技能的訓(xùn)練仍是微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課的重點(diǎn),它可為學(xué)生今后面臨的綜合性設(shè)計(jì)性大實(shí)驗(yàn)以及走入工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4],因此應(yīng)受到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高度重視。而若僅掌握熟練的基本技能卻缺乏對(duì)基本技能的靈活運(yùn)用與貫通,不能應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的解決,那就是所謂的死讀書(shū)、讀死書(shū)。因此,本校微生物實(shí)驗(yàn)本著“基礎(chǔ)與綜合實(shí)驗(yàn)并重”的原則,統(tǒng)籌安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為基本技能模塊和綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)K,各模塊均設(shè)20學(xué)時(shí),使學(xué)生在掌握基本的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上,又能進(jìn)一步提高綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)。
在基本技能模塊中,主要包括顯微鏡的使用、無(wú)菌操作技術(shù)、制片染色技術(shù)、微生物細(xì)胞大小測(cè)定以及微生物形態(tài)學(xué)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這些實(shí)驗(yàn)技能是學(xué)生將來(lái)踏入社會(huì)參與工作或進(jìn)一步深造所必備的基本微生物技能。那么如何能調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣,使學(xué)生積極主動(dòng)地牢固掌握這些技能,而不是課上被動(dòng)模仿,課后忘得一干二凈呢?首先通過(guò)顯微操作及染色技術(shù)讓學(xué)生初步觀察到微生物這一微小神奇的生物,激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣;將菌落平板培養(yǎng)物、學(xué)生親手制片以及多媒體圖片相結(jié)合,使學(xué)生可通過(guò)縱向和橫向?qū)Ρ确绞秸J(rèn)識(shí)多種細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌、放線菌、霉菌及酵母,并加強(qiáng)師生間關(guān)于這些與人類(lèi)生活密切相關(guān)微生物作用的交流,加深對(duì)微觀世界不同生物的認(rèn)識(shí)與對(duì)比印象,這樣可以大大激發(fā)學(xué)生的求知欲;在進(jìn)行紫外線、化學(xué)因子對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響實(shí)驗(yàn)中,鼓勵(lì)學(xué)生思考:青霉素等抗生素殺菌的作用機(jī)理,現(xiàn)實(shí)生活中為什么要針對(duì)不同的炎癥疾病選用不同的抗生素,濫用抗生素會(huì)導(dǎo)致的嚴(yán)重后果等等,運(yùn)用聯(lián)想法使學(xué)生感受到微生物與人類(lèi)的日常生活密切相關(guān);在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和人體表面微生物的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生紛紛檢測(cè)洗手前后的手、空氣中、桌面、門(mén)把手、手機(jī)、眼鏡、頭發(fā)、皮膚表面等等任何能夠想象到的環(huán)境中的微生物,充分體會(huì)到微生物在周?chē)h(huán)境分布的廣泛性及無(wú)菌操作的重要性,極大地激發(fā)了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的活力。課堂上教師認(rèn)真觀察學(xué)生的操作過(guò)程,及時(shí)糾正學(xué)生不正確的操作,提示學(xué)生思考并討論影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素,使學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,體會(huì)到“學(xué)中有樂(lè),樂(lè)中求學(xué)”,為綜合性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展打下良好的基礎(chǔ)。
微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中多媒體技術(shù)的引入能克服傳統(tǒng)教學(xué)的乏味與教條,激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的活力與想象力[5]。為此,對(duì)于較難掌握的實(shí)驗(yàn)操作及內(nèi)容,教師拍成錄像,先讓學(xué)生看有關(guān)實(shí)驗(yàn)的規(guī)范性操作,讓學(xué)生有一個(gè)生動(dòng)直觀、清晰的感性認(rèn)識(shí),然后通過(guò)教師提問(wèn)—學(xué)生思考—教師講解及現(xiàn)場(chǎng)示范,強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)中易出現(xiàn)的問(wèn)題及重點(diǎn)注意事項(xiàng),加深學(xué)生對(duì)“為什么應(yīng)該這樣操作”的理解,這樣有利于提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性,課堂教學(xué)也更加生動(dòng)、形象、直觀,激發(fā)了學(xué)生進(jìn)行微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣[6]。
實(shí)驗(yàn)操作中教師鼓勵(lì)學(xué)生要不怕失敗、相信自己一定能行,并留意觀察學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的點(diǎn)滴進(jìn)步和變化,及時(shí)給予正面評(píng)價(jià)和反饋。微生物實(shí)驗(yàn)課中通過(guò)數(shù)碼互動(dòng)顯微鏡將歷屆學(xué)生制做較好的制片拍成照片,展示給后屆學(xué)生觀看,同時(shí)還鼓勵(lì)學(xué)生做出更清晰直觀的制片,以展示給同班或同專(zhuān)業(yè)、同屆學(xué)生觀看。比如,在實(shí)驗(yàn)課中將學(xué)生親手制作的典型水浸制片(根霉、黑曲霉、鏈霉菌)等通過(guò)數(shù)碼互動(dòng)顯微鏡投影在屏幕上,這不僅會(huì)給學(xué)生留下極其深刻的印象,促使學(xué)生加深對(duì)微生物形態(tài)結(jié)構(gòu)的理解認(rèn)識(shí),同時(shí)還能夠增強(qiáng)學(xué)生自信心,明顯調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,激發(fā)學(xué)生的競(jìng)賽意識(shí)和進(jìn)取心。
綜合性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)需建立在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上,這樣有利于學(xué)生靈活運(yùn)用微生物學(xué)基本技能解決實(shí)際問(wèn)題,達(dá)到知識(shí)的融會(huì)貫通,增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力[7]。實(shí)驗(yàn)中選取與生產(chǎn)生活密切相關(guān)的內(nèi)容,鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)腦思考,積極提問(wèn),以激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。比如:在土壤中微生物的純系分離實(shí)驗(yàn)中,選擇自生固氮菌作為分離研究對(duì)象,介紹固氮菌在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用潛力,引導(dǎo)學(xué)生思考培養(yǎng)基的種類(lèi)、微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)要素、阿須貝培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)、如何根據(jù)不同的分離篩選對(duì)象選擇合適的培養(yǎng)基,啟發(fā)學(xué)生用阿須貝培養(yǎng)基作為選擇性培養(yǎng)基來(lái)分離篩選自生固氮菌。實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生自行采集土壤、植物樣品,親自動(dòng)手配制培養(yǎng)基、準(zhǔn)備所需的一切實(shí)驗(yàn)用品(無(wú)菌水、培養(yǎng)皿等),并相應(yīng)進(jìn)行濕熱高壓滅菌和干熱滅菌,倒平板、土壤懸液的制備、稀釋涂布平板等實(shí)驗(yàn)操作,分離純化并計(jì)數(shù)土壤、根際樣品中固氮菌的數(shù)量。實(shí)驗(yàn)中不僅教學(xué)生如何從環(huán)境中分離篩選鑒定某種具有一定功能的菌株,而且還將利用平板菌落計(jì)數(shù)法對(duì)樣品中微生物細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù),和利用血球計(jì)數(shù)板對(duì)酵母菌細(xì)胞鏡檢計(jì)數(shù)的實(shí)驗(yàn)整合到一起,使學(xué)生在同一次實(shí)驗(yàn)課中通過(guò)對(duì)比方法加深了對(duì)兩種不同計(jì)數(shù)方法的適用對(duì)象及優(yōu)缺點(diǎn)的理解。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生非?;钴S、自信心增強(qiáng),積極性很高,對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果充滿成就感,學(xué)生通過(guò)對(duì)比還發(fā)現(xiàn)根際樣品中固氮菌的數(shù)量多于土壤樣品,老師引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考,并一起進(jìn)行分析和討論。通過(guò)該實(shí)驗(yàn),學(xué)生認(rèn)識(shí)了固氮菌的菌落形態(tài),增強(qiáng)了對(duì)植物與微生物相互作用的深刻理解,學(xué)生對(duì)功能菌株的篩選方法充滿興趣,紛紛與老師討論交流產(chǎn)淀粉酶菌、纖維素酶菌、農(nóng)藥降解菌、重金屬抗性菌及乳酸菌等的分離篩選方案,課堂氣氛活躍。
生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)還增設(shè)了綜合性研究性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生是主體,學(xué)生分小組自行采集不同來(lái)源的水樣對(duì)大腸菌群數(shù)量進(jìn)行測(cè)定(包括校園池塘水、校外周邊河水、市內(nèi)湖水、自來(lái)水、飲料等)。教師起引導(dǎo)啟發(fā)作用,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于不同特點(diǎn)的樣品采取不同的方法進(jìn)行測(cè)定,并比較不同方法的適應(yīng)對(duì)象及優(yōu)缺點(diǎn)。比如對(duì)于自來(lái)水等含微生物數(shù)量較少的水樣采取濾膜濃縮法,對(duì)于微生物數(shù)量較多的樣品可運(yùn)用多管發(fā)酵法或稀釋平板計(jì)數(shù)法測(cè)定。實(shí)驗(yàn)中學(xué)生主動(dòng)分成6人一大組,2人一小組,同一大組采用同一來(lái)源的樣品,不同小組可對(duì)樣品進(jìn)行系列稀釋等處理或采用不同方法,這樣最終同組之間可以比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,討論實(shí)驗(yàn)操作中可能存在的問(wèn)題。通過(guò)這些貼近生活、來(lái)源于實(shí)踐的綜合性實(shí)驗(yàn),極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)主動(dòng)性,培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的系統(tǒng)性、整體性認(rèn)識(shí),提高了學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題的能力,增強(qiáng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)和科研思維能力。
全面開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,讓更多學(xué)生能夠更長(zhǎng)時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)和科研活動(dòng),讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室能擁有更多的自我發(fā)揮空間,是全面提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的基本前提[8]。鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間根據(jù)自己已掌握的理論知識(shí),結(jié)合生產(chǎn)生活中的實(shí)際問(wèn)題和自身興趣愛(ài)好,自由組合創(chuàng)新興趣小組,申報(bào)有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的大學(xué)生創(chuàng)新課題,積極參與到科技實(shí)踐活動(dòng)中。近年來(lái),學(xué)生在教師的指導(dǎo)下利用網(wǎng)絡(luò)資源檢索、查閱文獻(xiàn),撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,已成功申報(bào)并完成多項(xiàng)與微生物發(fā)酵、生物肥料、生物防治、環(huán)境治理等相關(guān)的課題。學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)條件,積極進(jìn)行實(shí)驗(yàn),做好每一步實(shí)驗(yàn)記錄,認(rèn)真觀察、思考、解決實(shí)驗(yàn)中遇到的各種問(wèn)題。這些創(chuàng)新課題的開(kāi)展,使學(xué)生在動(dòng)手操作的同時(shí),加深了對(duì)枯燥理論知識(shí)的深刻理解,真正感受到學(xué)以致用、學(xué)有所用,極大地激發(fā)了學(xué)生的求知欲,培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探索及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,增強(qiáng)了他們的創(chuàng)造性思維意識(shí)與能力,促進(jìn)了科研與教學(xué)的良性互動(dòng)。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)成績(jī)的考核是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié),對(duì)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性具有重要作用[9]。為了彰顯微生物實(shí)驗(yàn)的重要性,加大微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)分值的比重,現(xiàn)行教學(xué)體系中已將其獨(dú)立開(kāi)課,將微生物實(shí)驗(yàn)單獨(dú)考核[10]。但傳統(tǒng)的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)考核只注重實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,而忽略學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程,極大地打擊了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性。我們改革實(shí)驗(yàn)考核方式,將實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容多樣化??己藘?nèi)容包括平日出勤、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。在實(shí)驗(yàn)考核中,我們將實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性與準(zhǔn)確性以及實(shí)驗(yàn)態(tài)度的端正性、實(shí)驗(yàn)認(rèn)真程度作為主要的考核指標(biāo),增加實(shí)驗(yàn)報(bào)告中分析討論部分的分?jǐn)?shù)比重而簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)報(bào)告中實(shí)驗(yàn)結(jié)果在實(shí)驗(yàn)考核中所占的比重,這樣可以有效杜絕因?qū)W生過(guò)分追求正確結(jié)果,而產(chǎn)生的全班或同組或相鄰學(xué)生共用同一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的現(xiàn)象及抄襲等這些現(xiàn)象的發(fā)生,促使學(xué)生在操作過(guò)程中認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)環(huán)節(jié),養(yǎng)成一絲不茍、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲辛?xí)慣,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能及積極性得到明顯的提高。
教學(xué)改革是保證和不斷提高教學(xué)質(zhì)量,提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性,增強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)的有效手段。我校一系列微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革措施,極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望,充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性,有效提高了學(xué)生實(shí)踐能力,培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)和科研思維創(chuàng)新能力,使主動(dòng)積極參與微生物科研活動(dòng)的學(xué)生人數(shù)比例及考取微生物研究生的人數(shù)明顯上升。今后我們還將繼續(xù)努力,不斷探索教學(xué)改革的新路子,進(jìn)一步完善微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為培養(yǎng)全面發(fā)展的高素質(zhì)人才而努力。
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