侯靖，朱琳，崔恒林

“微生物學(xué)”實驗課探究性教學(xué)模式的探索

侯靖，朱琳，*崔恒林

（江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013）

為了使學(xué)生能夠掌握“微生物學(xué)”基本實驗技能，并能運(yùn)用這些技能解決實際問題，嘗試將探究性教學(xué)模式“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”引入“微生物學(xué)”實驗課程。實驗單元以科學(xué)研究項目的形式進(jìn)行串聯(lián)，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生以“自主、探究、合作”的方式完成實驗。多元、全面的綜合考核方式，突出對學(xué)生動手能力、綜合能力和創(chuàng)新能力的評價。探究性教學(xué)模式既注重實驗技能的掌握，又重視探究性學(xué)習(xí)的引導(dǎo)，深受學(xué)生歡迎。

微生物學(xué)實驗課；探究性教學(xué)模式；考核方式

“微生物學(xué)”是國內(nèi)理工科高等院校生物學(xué)相關(guān)專業(yè)的必修課程，通過學(xué)習(xí)微生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識，了解該學(xué)科的發(fā)展前沿和熱點(diǎn)問題及其在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用，為工作實踐打下深厚基礎(chǔ)。“微生物學(xué)”實驗課具有直觀性、實踐性、探索性和啟發(fā)性等特點(diǎn)，能夠加深對微生物學(xué)理論知識的理解，并且為“分子生物學(xué)”“基因工程”等課程奠定良好的實驗操作基礎(chǔ)；更重要的是，能夠培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用微生物學(xué)知識解決實際問題的能力[1-2]。因此，實驗課是“微生物學(xué)”課程不可或缺的重要組成部分，與理論課并重。作為“微生物學(xué)”理論課和實驗課的授課教師，深刻認(rèn)識到實驗課和理論課相輔相成的關(guān)系。理論課與實驗課教學(xué)進(jìn)度一致，理論課為實驗課奠定理論基礎(chǔ)，實驗課加深對理論知識的理解；同時，在實驗課中發(fā)現(xiàn)學(xué)生難以理解的理論知識，在理論課的講授中能夠有的放矢，從而提高“微生物學(xué)”整體教學(xué)水平。

傳統(tǒng)“微生物學(xué)”實驗課程由10多個獨(dú)立的單元實驗組成，教師課前準(zhǔn)備實驗、課堂講解實驗原理及操作步驟，學(xué)生按步完成實驗、撰寫實驗報告。教學(xué)目的主要是驗證理論課教學(xué)內(nèi)容，教授微生物學(xué)基本實驗技能。這種培養(yǎng)知識型人才的教學(xué)模式忽略了“學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，不利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、綜合應(yīng)用的能力。因而，不適合培養(yǎng)社會真正需求的能夠解決專業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)科研實際問題的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。由知識型人才提升為創(chuàng)新型人才，正是高校培養(yǎng)人才的方向。同時，隨著我國高等院校工程教育專業(yè)認(rèn)證工作的推進(jìn)，如何培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力是需要每一位教師積極思考的問題。為此，很多高校開展了“微生物學(xué)”實驗課程的教學(xué)改革，通過增強(qiáng)實驗的研究性和探索性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和科研創(chuàng)新能力[3-6]。新的教學(xué)模式既需要繼承傳統(tǒng)教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)，保證學(xué)生對實驗技能的掌握，同時能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生解決實際問題的能力。授課教師借鑒國內(nèi)外高?！拔⑸飳W(xué)”實驗課程教學(xué)改革的實踐經(jīng)驗，建立了“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的探究性教學(xué)模式，將獨(dú)立的單元實驗以研究項目的形式進(jìn)行串聯(lián)，學(xué)生在教師指導(dǎo)下，自主、探究、合作地完成實驗。

1 探究性教學(xué)模式引入“微生物學(xué)”實驗課程

探究性教學(xué)模式要求充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，同時體現(xiàn)教師在教學(xué)過程中的主導(dǎo)地位。為此，從實驗設(shè)計、實驗內(nèi)容、考核方式等方面進(jìn)行了“微生物學(xué)”實驗課教學(xué)改革。將獨(dú)立的單元實驗設(shè)計成3個綜合性的研究項目，每個項目包含若干個單元實驗，實驗材料自取，實驗結(jié)果未知。相比“一節(jié)課一實驗”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，更具完整性、連續(xù)性和探究性等特點(diǎn)，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。研究項目的實驗內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo)提前告知學(xué)生，學(xué)生分成4人一組，各小組成員查閱資料、仔細(xì)商討后制定實驗方案，實驗方案應(yīng)包括前言、材料、操作步驟、可能存在的問題和參考文獻(xiàn)5個部分。指導(dǎo)教師認(rèn)真審閱實驗方案后，與學(xué)生討論，完善細(xì)節(jié)，制定出切實可行的實驗方案。每堂實驗課開始時，指導(dǎo)教師簡明地講解示范基本操作技能及注意事項，整個實驗過程由學(xué)生自己完成，引入過程考核機(jī)制確保學(xué)生認(rèn)真完成實驗、掌握實驗技能。每個研究項目結(jié)束后各自完成自己的實驗報告，以實驗結(jié)果和結(jié)果分析作為主要部分，指導(dǎo)教師對實驗報告進(jìn)行評判。探究性教學(xué)模式由學(xué)生自取感興趣的實驗材料，自己完成整個實驗過程，因而更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

2 實驗內(nèi)容和考核方式改革

2.1 完整、連續(xù)的探究性實驗內(nèi)容

將10個獨(dú)立的單元實驗設(shè)計成3個研究項目，基本實驗技能融合在各單元實驗中，通過完整、連續(xù)、探究性的實訓(xùn)，學(xué)生不僅能夠掌握“微生物學(xué)”基本實驗技能，而且能夠?qū)W會運(yùn)用微生物學(xué)知識分析解決實際問題。

項目一：環(huán)境樣品采集與微生物分離。該項目包含環(huán)境樣品采集、培養(yǎng)基配置和滅菌、微生物分離純化、微生物菌落觀察及微生物顯微形態(tài)特征觀察5個單元實驗。具體實驗內(nèi)容為采集校園土壤、果園土壤、校園水體、酸奶等不同環(huán)境樣品，配置細(xì)菌、放線菌、酵母、霉菌等不同微生物所需培養(yǎng)基，稀釋涂布與劃線分離純化微生物，進(jìn)行菌落觀察，通過革蘭氏染色、芽孢染色、莢膜染色和鞭毛染色等方法觀察和鑒定微生物的顯微形態(tài)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行微生物顯微計數(shù)和大小測定。該項目涉及無菌操作、純種分離與培養(yǎng)、染色和顯微技術(shù)，要求學(xué)生能夠從菌落形態(tài)和個體形態(tài)區(qū)分細(xì)菌、放線菌、酵母、霉菌四大類微生物，并且通過比較不同環(huán)境中微生物類群及數(shù)量的差異，了解不同自然生長環(huán)境中微生物的多樣性，從而學(xué)會有目的地采集環(huán)境樣品。由于學(xué)生自己設(shè)計實驗方案、采集感興趣的樣品，因此能夠提高學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

項目二：產(chǎn)蛋白酶菌株的篩選鑒定。該項目包含產(chǎn)蛋白酶菌株的篩選和產(chǎn)蛋白酶菌株的鑒定2個單元實驗。具體實驗內(nèi)容為通過酪蛋白平板篩選項目一分離的微生物中產(chǎn)蛋白酶菌株，基于16S和18S rRNA基因序列的系統(tǒng)發(fā)育分析與革蘭氏染色鑒定微生物。此項目進(jìn)一步鞏固項目一中培養(yǎng)基配置和滅菌、微生物無菌接種、革蘭氏染色等技術(shù)，同時需要掌握聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）及基于16S和18S rRNA基因序列的系統(tǒng)發(fā)育分析技術(shù)。由于學(xué)生未學(xué)習(xí)過分子生物學(xué)操作技術(shù)，PCR及系統(tǒng)發(fā)育分析技術(shù)具有一定的挑戰(zhàn)性，但同時具有很強(qiáng)的實用性。因此，要求學(xué)生熟練掌握相關(guān)實驗技術(shù)并且學(xué)會應(yīng)用這些技術(shù)解決科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中的問題。

項目三：水質(zhì)的細(xì)菌學(xué)檢測及噬菌體分離。該項目包含水中細(xì)菌總數(shù)測定、大腸菌群檢測和噬菌體分離純化3個單元實驗。具體實驗內(nèi)容為采集校園不同水體樣品，采用平板菌落計數(shù)法測定水中細(xì)菌總數(shù)，通過伊紅美藍(lán)鑒別性培養(yǎng)基和革蘭氏染色法鑒定大腸菌群，并擴(kuò)增、純化及檢測水體中的噬菌體。學(xué)生可對照國家標(biāo)準(zhǔn)判定校園不同水體的水質(zhì)，樣品不同，結(jié)果各異，因此增加了學(xué)生的探索欲。噬菌體是一類無法獲得純培養(yǎng)的特殊微生物，只能在宿主細(xì)胞中復(fù)制，區(qū)別于項目一中四大類微生物的分離培養(yǎng)方法。因此，噬菌體分離純化是學(xué)生必須掌握的重要實驗技術(shù)。

2.2 多元、全面的綜合考核方式

傳統(tǒng)“微生物學(xué)”實驗教學(xué)模式中，總評成績主要依據(jù)學(xué)生完成實驗后上交的實驗報告。然而，由于實驗材料由教師提供，實驗結(jié)果預(yù)知和實驗報告往往是照抄教材上的目的、材料、實驗步驟，忽視對實驗結(jié)果的分析和討論。這種“一實驗一報告”的考核方式不能充分反映學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解程度、操作技能的掌握情況及應(yīng)用基本操作技術(shù)解決實際問題的能力，與探究性教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生綜合能力、創(chuàng)新能力的初衷相違背。因此，在實驗教學(xué)改革中完善了考核方式，考核內(nèi)容涵蓋從實驗方案、實驗技能、實驗結(jié)果到實驗報告的整個過程。這種多元、全面的綜合考核方式能夠使學(xué)生真正理解和掌握實驗相關(guān)的理論知識及操作技能，并且能夠鍛煉學(xué)生的科研思維。

考核一：實驗方案。探究性教學(xué)模式要求各小組成員在課程開始前制定詳盡的實驗方案；教師對上交的實驗方案認(rèn)真審閱，評判實驗方案的規(guī)范性、可行性、創(chuàng)新性，包括格式的規(guī)范性、前言介紹的準(zhǔn)確性、準(zhǔn)備材料的充分性、操作步驟的具體性、方案的可行性和創(chuàng)新性等。對于格式不規(guī)范、可行性不強(qiáng)的實驗方案，經(jīng)教師指導(dǎo)后進(jìn)行修改，重新制定一份清晰規(guī)范、切實可行的實驗方案。實驗方案占總評成績的20%。

考核二：實驗技能?！拔⑸飳W(xué)”實驗課程最基本的要求是教會學(xué)生微生物學(xué)的基本操作技能，因為操作技能是綜合能力和創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。因此，在“提高學(xué)生綜合創(chuàng)新能力”的呼聲下，更要高度重視學(xué)生對基本實驗技能的掌握情況。教師采用課堂抽查制度，即教師在課堂上花不多的時間抽查考核已經(jīng)學(xué)習(xí)過的實驗操作技能，每次抽查幾名學(xué)生，課程結(jié)束時每位學(xué)生會被抽查1～2次。由于操作技能考核記錄到總評成績中，學(xué)生能夠意識到重要性，在平時的操作中注意養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣，同時教師也能發(fā)現(xiàn)學(xué)生容易出現(xiàn)的不規(guī)范操作，并及時糾正。“以考促學(xué)”的方式，有利于學(xué)生牢固掌握基本實驗技能。實驗技能占總評成績的30%。

考核三：實驗結(jié)果。探究性教學(xué)模式實驗樣品均為學(xué)生自取，各小組采集的樣品不同，實驗結(jié)果大不相同，要求學(xué)生詳盡、真實地描述或記錄觀察到的實驗現(xiàn)象和結(jié)果。如革蘭氏染色，除了描述菌體顏色，還要記錄細(xì)胞形態(tài)、大小、排列方式等；芽孢染色，應(yīng)包括芽孢顏色、相對大小、著生位置、數(shù)量、游離芽孢的存在與否等。每個單元實驗結(jié)束后，教師逐組觀察實驗結(jié)果，檢查和確認(rèn)學(xué)生記錄的實驗現(xiàn)象是否準(zhǔn)確詳細(xì)并記載各小組實驗結(jié)果的合理與否；對于不合理的實驗結(jié)果，幫助學(xué)生一起分析。教師對實驗結(jié)果的記錄情況和合理性進(jìn)行評分。實驗結(jié)果占總評成績的20%。

考核四：實驗報告。傳統(tǒng)實驗課教學(xué)模式的實驗報告大量篇幅用于照抄實驗教材上的目的要求、材料、操作步驟部分，結(jié)果和分析只占很少一部分。探究性教學(xué)模式中，課程前制定的實驗方案已經(jīng)詳細(xì)地描述了前言、材料、操作步驟，因此實驗報告僅需包含實驗方案的修改、實驗結(jié)果和分析。要求學(xué)生認(rèn)真記錄實驗過程中實驗方案的修改，整理實驗結(jié)果，查閱相關(guān)資料，分析實驗結(jié)果，完成實驗報告。教師對結(jié)果展示的美觀度和規(guī)范性、結(jié)果分析的全面性和合理性進(jìn)行判定。實驗報告占總評成績的30%。

3 基礎(chǔ)技能和綜合能力兩舉并重

3.1 探究性教學(xué)模式重視基本實驗技能的掌握

3個研究項目具有相對的獨(dú)立性和完整性，基本操作技能融合在單元實驗中。比如，整個課程安排了3次革蘭氏染色實驗，項目一的“微生物顯微形態(tài)特征觀察”單元實驗中，要求學(xué)生對分離的微生物進(jìn)行革蘭氏染色和顯微油鏡觀察，教師提供革蘭氏陰性和陽性標(biāo)準(zhǔn)菌株作為對照。目的是使學(xué)生能夠了解革蘭氏染色的操作要點(diǎn)和注意事項，同時培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)實驗需要設(shè)置對照”的科研思維。項目二的“產(chǎn)蛋白酶菌株的鑒定”單元實驗中，要求學(xué)生基于16S，18SrRNA基因序列進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析并結(jié)合革蘭氏染色結(jié)果，查閱資料，鑒定菌株。項目三的“大腸菌群檢測”單元實驗，要求學(xué)生篩選革蘭氏陰性的大腸菌群。通過反復(fù)強(qiáng)化，使學(xué)生能夠熟練掌握相關(guān)實驗技術(shù)。3次革蘭氏染色的實驗?zāi)康木灰粯?，旨在拓展學(xué)生思路、提高運(yùn)用微生物學(xué)技術(shù)解決實際問題的能力。同時，無菌接種、培養(yǎng)基配置和滅菌、顯微觀察等微生物學(xué)重要的操作技能貫穿于整個實驗課程。另外，探究性教學(xué)模式中實驗技能占總評成績的30%，學(xué)生能夠充分意識到操作技能的重要性，在平時的操作中注意養(yǎng)成正確的操作習(xí)慣。因此，探究性教學(xué)模式相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，更能培養(yǎng)學(xué)生的操作技能。

3.2 探究性教學(xué)模式注重綜合能力的培養(yǎng)

探究性教學(xué)模式中，實驗方案的設(shè)計、實驗的實施、實驗結(jié)果的分析均由學(xué)生自己完成。實驗內(nèi)容為綜合性的研究項目，提高了實驗的連貫性和整體性，調(diào)動了學(xué)生的積極性。實驗報告注重對實驗結(jié)果的分析，能夠引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。通過完整地開展從環(huán)境中分離特定用途的微生物、水質(zhì)檢測等實訓(xùn)，學(xué)生在熟練掌握基本實驗技能的基礎(chǔ)上，動手能力、創(chuàng)新能力和理論聯(lián)系實際的能力均得到了培養(yǎng)。另外，探究性教學(xué)模式中，學(xué)生分成4人一組，各小組成員合作完成整個實驗，能夠鍛煉學(xué)生分工合作的能力。

4學(xué)生為主體的探究性教學(xué)模式受學(xué)生歡迎

探究性教學(xué)模式以學(xué)生為主體，學(xué)生自己完成選題、查閱資料、制定方案、實驗實施、結(jié)果總結(jié)和分析等環(huán)節(jié)，從而初步了解了開展科學(xué)研究的全過程，為畢業(yè)設(shè)計積累一定經(jīng)驗。對上過“微生物學(xué)”實驗課的學(xué)生開展了一次不記名問卷調(diào)查，結(jié)果表明探究性教學(xué)模式深受學(xué)生歡迎，92.5%的學(xué)生贊同此項改革；93.3%的學(xué)生認(rèn)為此項改革能夠提高微生物實驗課教學(xué)質(zhì)量，有助于牢固掌握微生物學(xué)的理論知識和實驗技能；94.1%的學(xué)生認(rèn)為有助于培養(yǎng)團(tuán)結(jié)合作、獨(dú)立思考、分析問題、解決問題的能力，為今后的實際生產(chǎn)或科學(xué)研究打下良好基礎(chǔ)。整個實驗過程由學(xué)生自己完成，考核方式更為嚴(yán)苛，因此學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)增加了。但是，從學(xué)生反饋來看，學(xué)生并沒有表示學(xué)習(xí)負(fù)荷過重，反而覺得能夠真正學(xué)到知識。探究性教學(xué)模式極大地激發(fā)了學(xué)生對“微生物學(xué)”實驗課程的熱情，學(xué)生更愿意參與微生物學(xué)相關(guān)的創(chuàng)新性研究課題，了解學(xué)科領(lǐng)域科學(xué)研究的現(xiàn)狀，促進(jìn)教學(xué)與科研的良好互動。

5 結(jié)語

在生物科技迅猛發(fā)展的今天，微生物學(xué)實驗技術(shù)顯示出舉足輕重的作用。社會發(fā)展要求高校培養(yǎng)具有綜合能力、創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，作為高校教育工作者，深感“微生物學(xué)”實驗課程教學(xué)改革的重要性。探究性教學(xué)模式的初衷是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、提高理論與實踐相結(jié)合的能力，若要使這種模式發(fā)揮更大的作用，需要教師加強(qiáng)自身修養(yǎng)，不斷豐富自己的專業(yè)知識，深入系統(tǒng)地研究與實踐教學(xué)藝術(shù)。

[1]蘇文金，周常義，蔡慧農(nóng).微生物學(xué)實驗教學(xué)改革的若干實踐[J].微生物學(xué)通報，2008，35（6）：983-985.

[2]崔恒林.“微生物學(xué)”課程立體化教學(xué)模式的探索與實踐[J].高校教育管理，2005，27（4）：78-80.

[3]洪龍.北京大學(xué)微生物學(xué)實驗課模塊化教學(xué)的探索[J].微生物學(xué)通報，2014，41（4）：744-747.

[4]周宜君，劉越，戴景峰，等.微生物學(xué)實驗教學(xué)改革探索與實踐[J].微生物學(xué)通報，2009，36（10）：1609-1613.

[5]劉志偉，屈年瑞，高大威.微生物學(xué)開放性實驗的探索與研究[J].微生物學(xué)通報，2011，38（1）：118-122.

[6]袁生，徐旭士，戴傳超，等.微生物學(xué)實驗課程的改革與實踐[J].高等理科教育，2012（2）：138-140.◇

ExplorationoftheInquiryTeachingModeforMicrobiologyExperimentCourse

HOUJing，ZHULin，*CUIHenglin
（SchoolofFoodandBiologicalEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang，Jiangsu212013，China）

InordertoenablestudentstomasterthebasicMicrobiologicalExperimentaltechniques，andusethetechniquesto solvethepracticalproblems，weintroducedtheinquiryteachingmodeofstudent-centeredandteacher-guidedmodeinthe MicrobiologyExperimentcourse.Theexperimentalunitsareorganizedintoacoherentwholeasaresearchproject.Underthe guidanceofteachers，thestudentsperformedtheexperimentsautonomously，explorativelyandcooperatively.Thediversified andcomprehensiveexaminationsystemcanresultinbetterevaluationsonthestudents'abilitiesofpracticing，comprehensive applicationandcreativethinking.Theinquiryteachingmodeemphasizesthetrainingofstudentsintheirbasicmicrobiology experimentalskillsandalsoguidestheirlearning.Thisteachingreformisthuswelcomedbystudents.

MicrobiologyExperimentcourse；inquiryteachingmode；examinationsystem

G642.4

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.04.048

1671-9646（2017）04b-0072-03

2017-03-29

江蘇大學(xué)精品在線開放課程立項建設(shè)項目（重點(diǎn)項目）“微生物學(xué)”（201503）；江蘇大學(xué)高級人才啟動基金（15JDG062）。

侯靖（1988—），女，博士，講師，研究方向為極端環(huán)境微生物資源。

*通訊作者：崔恒林（1970—），男，博士，教授，研究方向為微生物資源與應(yīng)用。