任嘉紅, 陳艷彬, 李云玲, 晉婷婷, 劉瑞祥

(長治學院 生物科學與技術(shù)系，山西 長治 046011)

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，為適應(yīng)人才供給與社會需求關(guān)系的變化，黨中央、國務(wù)院做出重大決策部署，推動本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變。2015年10月教育部、發(fā)改委和財政部頒布《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》，積極推進地方高校的轉(zhuǎn)型發(fā)展。進行應(yīng)用轉(zhuǎn)型需創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展、滿足當?shù)匦袠I(yè)和企業(yè)需求的創(chuàng)新型應(yīng)用本科人才，已成為地方本科院校明確的人才培養(yǎng)目標[1-2]。長治學院是山西省地方高等院校之一，生物科學專業(yè)成立于1980年，從2001年開始招收本科生，已具備了一定的辦學規(guī)模并具有扎實的本科教學基礎(chǔ)。實驗教學在培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著重要作用，是高等院校教學體系的重要組成部分[2-3]。隨著實驗教學改革的不斷深入，實驗教學已不僅僅是理論教學的輔助，而是在學生學習理論知識的前提下，為學生提供學會應(yīng)用所學知識分析和解決問題的實踐平臺[4]。實驗教學已經(jīng)成為培養(yǎng)學生創(chuàng)新動手能力和分析解決問題能力的重要教學途徑，是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的重要平臺[5-6]。長治學院生物科學與技術(shù)系擁有山西省“藥用植物產(chǎn)業(yè)化學科群”及山西省“1331工程”生態(tài)學優(yōu)勢特色學科等建設(shè)平臺，在此基礎(chǔ)上結(jié)合長治學院學科建設(shè)及服務(wù)地方經(jīng)濟的人才培養(yǎng)理念，對微生物學實驗教學進行了全面改革，創(chuàng)建了適合培養(yǎng)我校生物科學專業(yè)本科生創(chuàng)新實踐能力的實驗教學體系，并且初見成效。

1 微生物學實驗教學改革的必要性

微生物學作為生物類相關(guān)專業(yè)非常重要的一門基礎(chǔ)學科，是所有生命科學的研究基礎(chǔ)，是生命科學領(lǐng)域中最為重要的二級學科之一。想要學好生命科學的其他課程，除了要熟悉微生物學，還必需掌握微生物學的基本操作技能[7-8]。微生物學實驗教學是學生理解和掌握微生物學基本原理的必需環(huán)節(jié)，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)和素質(zhì)教育中起著非常重要的作用[9]。怎樣提高微生物學實驗課程教學效果是需要認真思考的問題[10]。

傳統(tǒng)微生物學實驗以驗證性實驗為主導(dǎo)，綜合性和設(shè)計性實驗很少，甚至沒有，這種實驗教學體系極大地束縛了學生的思維，限制了學生的視野。學生不能將所學知識融會貫通，缺乏獨立思考、綜合分析問題能力和創(chuàng)新意識[11]，目前的微生物學實驗課程體系、內(nèi)容、方法及教學模式等方面都需要改革，創(chuàng)建適合培養(yǎng)現(xiàn)代應(yīng)用型本科生創(chuàng)新能力的微生物學實驗教學體系勢在必行。

2 創(chuàng)新實驗教學體系，建立實驗教學新模式

2.1 重視基礎(chǔ)實驗，強化基本操作

基本實驗技能的培養(yǎng)對于微生物學實驗這門實驗性很強的學科來說尤為重要，目前大學生動手能力普遍較差，并且眼高手低。因此在微生物學實驗教學中需遵循強化基礎(chǔ)操作的原則，目的在于培養(yǎng)學生最基本的實驗操作技能，如顯微鏡的使用、無菌操作、染色制片、配制培養(yǎng)基等。如果不能很好掌握這些最基本的操作技能，一方面學生的驗證性實驗成功率得不到保障，另一方面后期的綜合性和設(shè)計性實驗也無法順利開展。教學中優(yōu)選的經(jīng)典基礎(chǔ)實驗包括細菌的革蘭染色、芽胞染色、鞭毛染色及其運動的觀察、培養(yǎng)基的制備和滅菌等。

實驗教學中教師首先在課前給學生發(fā)布相關(guān)的實驗操作視頻，讓學生對即將進行的實驗有一個直觀認識；其次在實驗課堂上著重強調(diào)基本要領(lǐng)和關(guān)鍵動作，每次實驗都會親自示范，讓學生勤加練習，并在每次實驗中隨時觀察學生情況，針對學生的錯誤操作及時糾正指導(dǎo)；最后在課堂結(jié)束時針對規(guī)范要求進行實驗操作考核。通過對基本實驗操作規(guī)范的訓(xùn)練和考核，學生在驗證性實驗中實驗結(jié)果的準確率和教學效果均明顯提高，同時熟練掌握了基本操作技能，為后續(xù)設(shè)計性實驗和畢業(yè)論文(設(shè)計)等的順利開展奠定了扎實的基礎(chǔ)。

2.2 開展綜合性設(shè)計性實驗，充分調(diào)動學生積極主動性

隨著教育改革的深入，很多高校在微生物學實驗中引入了綜合性和設(shè)計性實驗內(nèi)容。綜合性實驗可以幫助學生全面系統(tǒng)地把握實驗內(nèi)容，有效提高學生綜合實踐能力，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力[12]。與科研相結(jié)合的綜合設(shè)計性實驗的開設(shè)是高校人才培養(yǎng)的一個重要組成部分[13]。

結(jié)合長治學院藥用植物學科群和生態(tài)學學科建設(shè)，在開展“土壤微生物的分離與純化”綜合性實驗項目時，以長治當?shù)氐乃幱弥参锔H土為材料，要求學生完成土樣采集、培養(yǎng)基配制、微生物分離、純化、染色、生理與生化鑒定等多項內(nèi)容，這種系統(tǒng)性連續(xù)性的實驗將分散的微生物實驗項目有機結(jié)合起來，使學生成為實驗的主體，極大地激發(fā)了學生參與實驗設(shè)計的興趣和主動性。教師在此類型實驗中“放手但不放任”，對學生起到引導(dǎo)思維、審核方案、對實驗結(jié)果進行指導(dǎo)分析討論的作用。

另外，在綜合性和設(shè)計性實驗分組時將實驗技能較強和較弱的學生進行混搭，最終實驗成績以小組為單位進行考核，因此實驗技能較強又愛學習的學生會積極主動指導(dǎo)實驗技能較弱的學生，從而帶動整個小組積極參與實驗，踴躍討論解決問題的方法。這種教學方式可以調(diào)動小組內(nèi)所有人員的積極主動性，增強了學生的集體意識，激發(fā)了團隊協(xié)作精神。

2.3 開放實驗室，搭建科研創(chuàng)新實踐平臺

實驗室是培養(yǎng)學生創(chuàng)新與實踐能力的重要場所，實踐技能的訓(xùn)練是創(chuàng)新性應(yīng)用型人才培養(yǎng)的一個必要舉措，科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式中實驗技能培養(yǎng)的最高層次。開放實驗室可以給學生提供更多自主學習的機會?？茖W研究是設(shè)置“研究創(chuàng)新性實驗”最大的平臺，也是學生進行“研究創(chuàng)新型實驗”的最好課堂[14]。為了讓學生從實驗的參與者變?yōu)橹鲗?dǎo)者，充分發(fā)揮他們的主觀能動性，經(jīng)過雙向選擇選拔部分學有余力且對微生物學感興趣的學生及早加入實驗室參與科研活動，主要采取的以下措施。

2.3.1 參與微生物學教學團隊一線教師的科研項目 要求學生自己查閱資料并設(shè)計實驗，定期向指導(dǎo)教師總結(jié)匯報實驗進展，共同探討改進實驗方案，及時記錄原始數(shù)據(jù)，項目完成時要求學生寫出科技論文。在此過程中，學生進一步鞏固了基礎(chǔ)知識和操作，除了高質(zhì)量完成實訓(xùn)內(nèi)容，還可以鍛煉學生的實驗設(shè)計能力，如培養(yǎng)基最優(yōu)配方摸索、微生物最適生長條件優(yōu)化等?？蒲许椖坑?xùn)練歷時長，需不斷摸索才可能得到預(yù)期結(jié)果，往往還會經(jīng)歷“失敗”，所以學生除需熟練掌握操作技能外還要有好的心理素質(zhì)來應(yīng)對。在此過程中鍛煉了他們查閱文獻、撰寫論文等能力，培養(yǎng)了不畏艱難的科學精神，為今后從事科學研究工作奠定了基礎(chǔ)。

2.3.2 指導(dǎo)學生申報各級各類項目和參加各類競賽 如大學生科技創(chuàng)新實驗計劃項目、全國大學生生命科學競賽等。結(jié)合長治學院的學科建設(shè)，設(shè)立了“藥用植物產(chǎn)業(yè)化學科群”本科生項目和“1331工程”生態(tài)學優(yōu)勢特色學科的本科生創(chuàng)新項目。學生申報的項目具有較強的地方應(yīng)用性，如“黨參根際產(chǎn)ACC脫氨酶細菌的篩選及接種效應(yīng)”“潞黨參根際自毒物質(zhì)高效降解菌的分離、篩選及其接種效應(yīng)研究”“藥用植物大黃根際產(chǎn)IAA細菌的促生特性研究”等。學生需制定試驗方案、準備實驗材料、獨立操作以及對實驗結(jié)果進行分析等。通過開展項目和科學實踐鍛煉，進一步鞏固了實驗操作技能。近五年長治學院微生物學教學團隊共承擔省級以上教學項目 1 項及科學研究項目5項；指導(dǎo)學生參加全國大學生生命科學競賽，“藥用植物大黃根際產(chǎn)IAA細菌的促生特性研究”項目獲二等獎(2018)，“瀕危植物太行菊根際產(chǎn)ACC脫氨酶細菌的分離、篩選及鑒定”項目獲三等獎(2019)。

2.3.3 建立校外實驗教學基地，實驗教學與生產(chǎn)實際相結(jié)合 作為一門應(yīng)用性較強的學科，如何將理論與實踐結(jié)合起來，真正做到學以致用，是教師和學生共同關(guān)注的話題。為此與地方企業(yè)積極合作，建立了多個校外實訓(xùn)基地，包括長治市生活污水處理廠、長治麒麟源煤業(yè)(工業(yè)污水處理)、長治市郊區(qū)疾病預(yù)防控制中心、長治市潞酒有限公司、長治市食品藥品檢驗所等。帶領(lǐng)學生走出校門走出課堂，到基地進行實訓(xùn)，由生產(chǎn)一線技術(shù)人員講解生產(chǎn)環(huán)節(jié)，學生觀摩或參與部分實踐操作，拉近理論與生產(chǎn)實踐距離。通過走進企業(yè)參觀學習實踐，學生不僅拓寬了專業(yè)視野，也深刻認識到微生物在實際生產(chǎn)生活中發(fā)揮的巨大作用。

2.3.4 搭建校企合作平臺，實現(xiàn)企業(yè)學生雙贏 依托生物科學系“太行山藥用植物生物肥料工程研究中心”與當?shù)仄髽I(yè)進行深度合作，取得了一定的成果。目前與長治縣精衛(wèi)農(nóng)業(yè)有限公司合作開展了中藥渣高效安全栽培食用菌研究，將中草藥和中成藥生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的藥渣用于平菇栽培，并從栽培基質(zhì)的優(yōu)化、藥渣的生物降解、藥渣組分對食用菌生物活性物質(zhì)和食用安全性的影響幾方面進行具體研究。另外，還與長治市振東制藥有限公司合作開展了苦參藥渣條垛式堆肥應(yīng)用基礎(chǔ)研究，篩選獲得了苦參藥渣最優(yōu)堆肥條件，研究了苦參藥渣堆肥過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化、微生物變化等特征，篩選出了適合苦參堆肥的菌株，并合成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)酵菌劑。結(jié)合工程中心前期研制的具有生物活性的育苗基質(zhì)，與山西振東道地藥材開發(fā)有限公司在國家級扶貧開發(fā)重點縣山西省平順縣合作建立了50畝微生物有機肥中藥材種植試驗田。學生全程參與研發(fā)應(yīng)用，一方面提高了學生的專業(yè)興趣，增強了對所學專業(yè)的自信心；另一方面增加了對企業(yè)的認知度，減少了就業(yè)盲目性。部分學生選擇了在合作企業(yè)就業(yè)，從一定程度上也解決了企業(yè)培訓(xùn)成本，產(chǎn)教融合實現(xiàn)了雙贏。

3 基于微信的“線上+線下”混合教學模式

國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2011至2020年)中指出“信息技術(shù)對教育改革發(fā)展具有革命性影響，強化信息技術(shù)應(yīng)用，提高教師應(yīng)用信息技術(shù)水平，更新教學觀念，改進教學方法，提高教學效果，鼓勵學生利用信息技術(shù)手段主動學習、自主學習”[15]。網(wǎng)絡(luò)時代的來臨也改變著人們的生活方式，網(wǎng)絡(luò)平臺和手機的普及讓人們獲取知識的渠道也變得多樣化[16]。微信是騰訊公司于2011年開發(fā)的一款即時通訊應(yīng)用程序，具有推送對象精準、參與程度高、支持多種格式文件的發(fā)送和下載、信息傳播方便快捷等特點。隨著智能手機的普及，大學生微信的使用率接近100%。微生物學實驗教師可以充分利用微信平臺進行輔助教學，與學生交流互動。學期開始先建立微生物實驗課班級群，實驗課前教師會將相關(guān)的知識點以課件、文本、圖片等多種形式上傳到微信群中，方便學生提前預(yù)習，鼓勵學生將預(yù)習中存在的疑問及時反饋到群里進行在線討論。教師還可以通過微信群向?qū)W生推送一些實驗室的基礎(chǔ)性規(guī)范操作視頻，如十倍稀釋法、稀釋倒平皿、平皿劃線接種、斜面轉(zhuǎn)接、油鏡使用等。學生提前有視覺沖擊，有助于提高實驗操作的規(guī)范化。另外，微信平臺上傳的內(nèi)容有可下載長期保留的特點，學生可以利用吃飯、睡前等碎片化的時間進行反復(fù)觀看學習，突破課堂局限性，實現(xiàn)了教學空間和時間的延伸。

另外，可以借助微信平臺將學生實驗報告情況等反饋給學生本人。傳統(tǒng)實驗教學中批改實驗報告只是打分，許多學生對批改后的實驗報告并不進行認真反思和整理，紙質(zhì)的實驗報告也不便于在學業(yè)完成后帶到工作崗位，所以導(dǎo)致一些學習主動性較差的學生實驗操作技能得不到專業(yè)性提升。本項目組將批改后的實驗報告以圖片的形式通過微信平臺反饋給學生，并在微信平臺進行互動，及時針對性探討解決學生存在的問題；同時也讓學生能夠永久性保存實驗報告，為將來查閱提供了方便。

微信平臺發(fā)揮的教學功能，為高校的教學開創(chuàng)了新場所。微信平臺讓教師能及時了解學生對知識的掌握情況，并及時答疑解惑。微信平臺方便快捷的宣傳方式突破了傳統(tǒng)課堂教學受到場地和時間限制的不足，開拓了學生視野、提高了教學資源利用率、激發(fā)了學生學習興趣，對微生物學實驗教學改革具有重要意義。長治學院微生物學教學團隊利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源開展微信平臺輔助性教學，及時了解學生們對知識的掌握情況并答疑解惑，提高了教學資源利用率，激發(fā)了學生學習興趣，提髙了教學效率，拓寬了學生知識面，深受學生歡迎。

4 制定科學考核標準，綜合評價學生能力

考核是實驗教學中的重要一環(huán)，直接影響學生的學習動力、學習態(tài)度和教學效果[9]。實驗教學體系改革后需建立科學的考核體系與之配套，否則將流于形式。傳統(tǒng)教學中教師主要通過實驗報告對實驗教學進行考核，對實驗操作重視不夠，導(dǎo)致部分學生只重視實驗報告而忽視具體實驗操作環(huán)節(jié)，實驗報告千篇一律，學生在實驗過程中對知識的理解和重視不夠[17]。

為全面客觀考核學生的綜合實驗?zāi)芰?，采取理論與操作并重，成績評定采用平時成績占70%，期末綜合技能成績占30%相結(jié)合的方式進行綜合評定。平時考核成績由考勤率(10%)、實驗操作(60%)和實驗報告(30%)三部分組成。實驗操作主要對操作技能的規(guī)范性和實驗結(jié)果的正確性進行評定，在每次實驗課上隨堂考核打出，例如革蘭染色中考核學生能否正確使用油鏡、染色制片、結(jié)果是否正確；培養(yǎng)基平板制備時要求學生在規(guī)定時間內(nèi)正確操作，獨立完成倒平板。實驗報告成績主要考核學生的繪圖技術(shù)，對本次實驗結(jié)果的進一步分析，實驗過程中出現(xiàn)的問題及解決辦法等。對于設(shè)計性和綜合性實驗則重視整個實踐過程，進行綜合評定而不一味追求結(jié)果的完美。平時考核成績比例的提升，促使學生重視基本操作和技能的學習，認真對待每一次實驗，整體提高了學生的實驗操作水平。

期末綜合技能考核主要設(shè)置基礎(chǔ)操作(倒平板、培養(yǎng)皿包扎、油鏡使用等)和綜合技能提升(平板涂布、革蘭染色、劃線操作等)兩個板塊。學生隨機分別抽取一個基礎(chǔ)操作和一個綜合技能實驗進行考試，現(xiàn)場撰寫實驗報告。教師根據(jù)評分考核表進行量化考核打分。這種多元化的考核方式有助于強化學生的自主學習意識，促進學生綜合素質(zhì)的提高。

5 改革取得的初步效果

通過三年的教學改革，長治學院微生物學實驗?zāi)壳耙研纬闪朔€(wěn)定的教學模式。為了能更好地培養(yǎng)學生操作技能及科研素養(yǎng)，對長治學院2015～2017級7個班的生物科學專業(yè)學生在結(jié)束微生物學實驗課程學習后，進行了問卷調(diào)查。結(jié)合學科實際情況設(shè)計12個問卷題目，目的在于了解調(diào)查對象對微生物學實驗課程的看法。發(fā)放調(diào)查問卷326份，收回有效問卷326份，調(diào)查結(jié)果見表1。

由表1可以看出，92.6%學生認為混搭分組能起到積極的促進作用；89.6%的學生認為微信平臺在輔助教學中起到了積極的推進作用；96.3%的學生在實驗課上會做實驗記錄，使學生形成了良好的學習習慣；87.5%的學生每次實驗后會自己處理數(shù)據(jù)并完成實驗報告；83.6%的學生會課前預(yù)習課前復(fù)習，學生自主學習能力明顯提高；87.2%的學生處理錯誤實驗結(jié)果時會認真對待，當實驗過程中遇到問題時，絕大多數(shù)學生會選擇請教老師和學生探討或獨立思考自行解決。絕大多數(shù)學生認為改革后的微生物實驗教學模式在提高思維能力、組織能力、動手能力以及培養(yǎng)良好科研習慣方面起到了積極的促進作用。

表1 微生物學實驗教學問卷調(diào)查

6 小 結(jié)

微生物實驗教學以培養(yǎng)學生能力為核心，良好的實驗教學能提高課程的水平和質(zhì)量，通過對實驗教學內(nèi)容、教學方法和考核體系多方面的改革，摸索出培養(yǎng)學生開放性思維和創(chuàng)新能力的實驗教學“新”模式，學生能更好地理解消化課堂理論知識，提升了微生物實驗的整體教學水平，取得了良好的教學效果。

改革后的《微生物學實驗》體系，給予了學生充分的發(fā)揮空間，有力地調(diào)動了學生的學習積極性和科學探索興趣，有助于學生了解本學科的發(fā)展動態(tài)以及科研思維、創(chuàng)新能力和協(xié)作精神的培養(yǎng)。新的教改模式下也有力地助推了長治學院“藥用植物產(chǎn)業(yè)化學科群”及山西省“1331工程”生態(tài)學優(yōu)勢特色學科的建設(shè)和發(fā)展。學科建設(shè)又為新一輪課程改革帶來了新的機遇，二者相輔相成相互促進，在“學生中心，產(chǎn)出導(dǎo)向，持續(xù)改進”的核心理念指導(dǎo)下，地方應(yīng)用型本科院校實驗教學改革還將不斷地探索。