李琴 楊江科 曾萬勇

摘要在“新工科”發(fā)展的背景下，創(chuàng)新能力培養(yǎng)成為高等教育的一個主要任務(wù)。本研究嘗試采用“以問題為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體”的PBL教學(xué)模式將“微生物學(xué)”理論課與實驗課結(jié)合，通過理論知識能力和綜合能力訓(xùn)練，讓學(xué)生一步步地嘗試分析和解決問題，促進(jìn)學(xué)生展開自主學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生形成知識體系，增強(qiáng)教學(xué)的科學(xué)性與系統(tǒng)性。

關(guān)鍵詞 PBL；自主學(xué)習(xí)；創(chuàng)新能力培養(yǎng)

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2022.02.042

當(dāng)今世界瞬息萬變，國家間的關(guān)系十分復(fù)雜，高校在人才培養(yǎng)過程中需要不斷探索引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的路徑、提升學(xué)習(xí)深度的教學(xué)技能，培養(yǎng)基礎(chǔ)知識扎實、工程實踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的創(chuàng)新性人才，對服務(wù)和支撐我國社會各領(lǐng)域和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重要的意義。

微生物學(xué)是生物相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)專業(yè)課程，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，同時也是一門具有實操意義的課程，因此課程學(xué)習(xí)非常重要。一般院校中開設(shè)微生物學(xué)實驗，一方面使學(xué)生獲得基本的微生物實驗技能，另一方面通過在實踐與實驗中讓學(xué)生加深對微生物基礎(chǔ)理論的理解，更好地掌握專業(yè)相關(guān)知識點(diǎn)，實現(xiàn)系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力的目的。因此，本研究中采用“以問題為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體”的PBL教學(xué)模式將“微生物學(xué)”理論課與實驗課結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生展開自主學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生形成知識體系，增強(qiáng)教學(xué)的科學(xué)性與系統(tǒng)性。[1-3]

1實驗對象與方法

1.1實驗對象

以本校生命科學(xué)本科專業(yè)二年級兩個班學(xué)生共計58人作為研究對象，在此前的校園學(xué)習(xí)過程中，他們上過的課程都是一致的，因此他們的專業(yè)知識水平接近；同時理論課和實驗課的授課老師都是同一人，這兩個因素保證研究對象在專業(yè)知識與能力上的接近。58名學(xué)生中男生35人，女生23人，年齡約20-21歲，按班級分組，其中生命科學(xué)2班（28人）為對照組，生命科學(xué)3班（30人）為實驗組。兩組學(xué)生的人數(shù)、年齡、專業(yè)知識水平等方面無明顯統(tǒng)計學(xué)差異，具有可比性。

1.2實驗方法

采用高教出版社周德慶教授編撰的第4版《微生物學(xué)教程》為理論課程教材，實驗課程教材為自編教材，以教材中第一章“原核微生物”為理論教學(xué)研究章節(jié)，理論教學(xué)內(nèi)容輻射微生物的營養(yǎng)與生長、微生物的生長；實驗教學(xué)則包括革蘭氏染色、細(xì)菌培養(yǎng)基的配置、大腸桿菌的培養(yǎng)和滅菌與無菌操作等基本知識。

具體教學(xué)過程中，對照組采用常規(guī)教學(xué)方式，即理論教學(xué)先行，按照教材上的順序進(jìn)行授課，講解理論知識點(diǎn)，隨后進(jìn)行對應(yīng)的實驗操作，操作過程中對之前的知識點(diǎn)進(jìn)行回顧與分解，以加深學(xué)生對基礎(chǔ)理論的理解。[4-8]

實驗組則采用實驗課先行，將少量理論課穿插在實驗課中的方式，先讓學(xué)生觀看相應(yīng)的實驗操作視頻，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)基的配置與滅菌、大腸桿菌的搖瓶富集培養(yǎng)，然后取樣染色顯微觀察，同時轉(zhuǎn)入固態(tài)平板分離培養(yǎng)，最后轉(zhuǎn)接到EMB平板進(jìn)行鑒別培養(yǎng)和乳糖培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，記錄每一步實驗的結(jié)果。在對實驗結(jié)果的分析過程中圍繞大腸桿菌的個體形態(tài)和菌落形態(tài)、營養(yǎng)元素、代謝特點(diǎn)進(jìn)行知識點(diǎn)的講解和分析，并提出相關(guān)問題，例如大腸桿菌生長需要哪些營養(yǎng)物質(zhì)？固態(tài)培養(yǎng)和液態(tài)培養(yǎng)的區(qū)別和適用性？如何制定培養(yǎng)基？如何設(shè)計實驗檢驗微生物生長過程中的產(chǎn)酸產(chǎn)氣？等等。學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象充分理解相應(yīng)理論知識，最后讓學(xué)生（分組，2人一組）給出“酵母對不同碳源、氮源的利用情況分析”實驗設(shè)計并進(jìn)行實踐操作，得出實驗結(jié)果。教師在整個實驗操作和教學(xué)過程中給出專業(yè)輔導(dǎo)、糾正和評價。

1.3評價方式

兩個組的評價均從兩個方向進(jìn)行考核：理論知識考核采用試卷考核，主要考查學(xué)生對理論知識的理解與掌握情況用以考查知識點(diǎn)的教學(xué)效果；能力考核則由教師根據(jù)學(xué)生制定的實驗方案和所得到的實驗結(jié)果進(jìn)行考核，主要考核實驗方案的科學(xué)可行性、對實驗結(jié)果的分析和解決方案，同時參考整個學(xué)習(xí)過程中的學(xué)生體現(xiàn)出來的教學(xué)互動與反饋，用以評價學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識等綜合能力。

1.4教學(xué)效果分析

試卷考核成績采用SSPS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，從均值+標(biāo)準(zhǔn)差兩個統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)反映兩個班的得分情況，組間則均采用t檢驗中的成對檢驗。學(xué)生的教學(xué)感受與教學(xué)滿意度分析采用在線不記名問卷調(diào)查[9]的方式進(jìn)行。

2實驗結(jié)果

通過對試卷考核成績、實操評價的分析，實驗組的成績與實驗設(shè)計水平明顯高于對照組（表1），兩組的成績差異顯著（P<0.05）。兩組的得分差異在實驗設(shè)計評價方面（13.65）要高于試卷考核（10.92），這說明通過這種問題引導(dǎo)的PBL教學(xué)模式，不僅學(xué)生的理論知識學(xué)習(xí)效果得到了提升，實驗動手能力和創(chuàng)新能力則得到了更大的提高。

實驗章節(jié)教學(xué)完成后，58名學(xué)生均參與了教學(xué)滿意度的不記名問卷調(diào)查，此次問卷調(diào)查的有效率為100%。從問卷調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，實驗組對教學(xué)的滿意度顯著高于對照組（表2），分析差異顯著（P<0.05），說明PBL教學(xué)模式得到了學(xué)生的認(rèn)可。

3分析與討論

“微生物學(xué)”是生物學(xué)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)理論課程，而微生物學(xué)實驗技術(shù)是每一個生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生都必須具備的。因此，課程教學(xué)必須要實現(xiàn)理論知識牢固掌握和實驗技能靈活運(yùn)用這兩個最基本的目標(biāo)。

現(xiàn)今信息化技術(shù)發(fā)展迅猛，運(yùn)用信息技術(shù)手段進(jìn)行教學(xué)成了眾多教師尋求教學(xué)改革的路徑，筆者前期也進(jìn)行了相關(guān)方面的教學(xué)改革。[10]在教學(xué)改革中，筆者發(fā)現(xiàn)微課、慕課等教學(xué)模式和多種教學(xué)平臺為教學(xué)提供了非常多樣化的選擇，但是碎片化的微課、虛擬的實驗平臺還是相對比較分散和獨(dú)立，并不能真正讓學(xué)生體會到理論與實踐相結(jié)合后碰撞出來的巨大吸引力。因此，筆者引入“以問題為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體”的PBL教學(xué)模式，嘗試著將解決問題取代知識傳授放在首位，在實驗中發(fā)現(xiàn)問題之后再進(jìn)行理論知識的講授。在完成了理論知識和實驗操作后，再設(shè)置新的問題，讓學(xué)生利用學(xué)到的知識設(shè)計可行性的實驗方案并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析，對學(xué)生而言這是一種非常積極快速的學(xué)習(xí)成果反饋與評價方式，能讓他們在短時間內(nèi)驗證自己所掌握的知識水平，讓他們大膽地將理論知識運(yùn)用到實際操作中，同時提升他們的學(xué)習(xí)積極性，也培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新意識和能力，實現(xiàn)了教學(xué)的基本目標(biāo)。

在整個教學(xué)過程中，對比兩個組的學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和方式，對照組的學(xué)生更趨于安靜聆聽、記筆記和課后請教老師等方式，這可能源于在教學(xué)過程中教師依然充當(dāng)著主角，學(xué)生則自覺地選擇了配角的身份，于是他們更在乎教師對自己的評價，因此對于自己的成績與得分顯得更為關(guān)注。而實驗組學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯調(diào)動起來，他們第一時間想到的是尋找解決問題的方法，或者咨詢老師或者內(nèi)部討論或者查找資料，他們在嘗試依靠自己尋求解決問題的方法和路徑，這個過程其實就是學(xué)生創(chuàng)新意識的覺醒與發(fā)展過程。這源于PBL教學(xué)模式核心是以問題為中心，以學(xué)生自我學(xué)習(xí)為主體，教師僅僅是引導(dǎo)者，因此他們對教師的評價顯得不那么在意，對成績分?jǐn)?shù)的在意度要低于對照組，因為他們更多的從解決問題的探索過程中獲取愉悅感和成就感。

這種明顯的差別存在的原因，應(yīng)該是在實驗組的教學(xué)過程，教師讓學(xué)生帶著問題參與到學(xué)習(xí)中，學(xué)生很清楚他們最終是要給出問題的解決方案的，因此，他們更為積極，目標(biāo)性更強(qiáng)，解決問題成為他們學(xué)習(xí)過程中的核心與動力，也成了他們培養(yǎng)歸納、創(chuàng)新和解決問題等綜合能力的途徑。在這個過程中，學(xué)生通過各種探索，對知識進(jìn)行質(zhì)疑、判斷、比較、吸收、選擇及分析綜合，嘗試尋找解決問題的方法和路徑，極大地發(fā)揮了學(xué)生的能動性和創(chuàng)造性，有利于真正理解知識和逐步獲得綜合思考和解決問題能力。

在PBL教學(xué)過程中，筆者意識到教師的作用是引導(dǎo)、支持和監(jiān)督。因此，教師需要有力把握課堂，及時有效的進(jìn)行溝通和給予學(xué)生幫助。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中通常是以小組的形式進(jìn)行，因此，一方面教師需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)水平相當(dāng)?shù)姆纸M，另一方面教師還需要協(xié)調(diào)學(xué)生間的合作。同時建立多樣化的評價體系也是非常重要的，不同的評價方式在綜合考查學(xué)生學(xué)習(xí)效果之余能有效提高學(xué)生的積極性。

4總結(jié)

當(dāng)前由于信息技術(shù)高速發(fā)展，信息化已深入到社會生活的方方面面，大學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中信息獲取渠道非常豐富。但正是因為信息海量，學(xué)生學(xué)習(xí)過程有些偏快餐化，很多知識點(diǎn)并未深刻理解，加之早前的教育理念是“以教師為主，以講授為主”，導(dǎo)致很多學(xué)生積極性不足，人才培養(yǎng)過程目標(biāo)較為淺層。本研究嘗試借助“以學(xué)生為中心、以問題為導(dǎo)向”的PBL理念，翻轉(zhuǎn)理論課堂和實驗課堂的教學(xué)順序，進(jìn)行以“解決目標(biāo)問題”為主的混合式教學(xué)，通過對學(xué)生理論知識能力和綜合能力進(jìn)行訓(xùn)練，讓學(xué)生一步步地嘗試分析和解決問題，主要解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式中“重教師講述，輕能力培養(yǎng)”導(dǎo)致的知識與應(yīng)用脫節(jié)等問題，積極引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。

基金項目：武漢輕工大學(xué)校級金課建設(shè)項目、校級思政課程建設(shè)示范項目。

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