吳 斐，張林平，陳伏生，孟文燕

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，江西 南昌 330045；2.山東水利職業(yè)學(xué)院，山東 日照 276826)

大學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高校的核心任務(wù)之一[1]。2021年4月，習(xí)近平總書(shū)記在清華大學(xué)考察時(shí)強(qiáng)調(diào)，我國(guó)高等教育要培養(yǎng)勇于創(chuàng)新、敢為人先、敢于突破的創(chuàng)新型人才[2]。2021年5月，習(xí)近平總書(shū)記在兩院院士大會(huì)、中國(guó)科協(xié)十大上的講話(huà)中再次強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是國(guó)家、民族長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的大計(jì)[3]。創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展現(xiàn)已成為國(guó)家戰(zhàn)略，而創(chuàng)新型人才是其根本支撐[4]。新形勢(shì)下，如何對(duì)專(zhuān)業(yè)課進(jìn)行教學(xué)改革，以完成培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)，仍然是當(dāng)下高等院校面對(duì)的重要問(wèn)題。

學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不能僅靠課堂授課，需要將理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐練習(xí)相結(jié)合[5]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，為學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握專(zhuān)業(yè)技能、鞏固和應(yīng)用理論知識(shí)、自主探索和創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供實(shí)踐平臺(tái)，是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的有效載體[6]。林業(yè)微生物學(xué)是面向林學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修或選修課程，主要研究微生物與林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)間的關(guān)系，兼具很強(qiáng)的理論性和應(yīng)用性。林業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是林業(yè)微生物學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和發(fā)散思維的關(guān)鍵[7]。然而，以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在學(xué)生參與程度低、缺乏創(chuàng)新性和探究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、考核方式不合理等問(wèn)題。基于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求，本文以林業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程為研究對(duì)象，對(duì)課程的教學(xué)現(xiàn)狀和改革方式進(jìn)行探討，以期為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的教學(xué)改革提供參考。

1 林業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)面臨的問(wèn)題

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容脫離林學(xué)專(zhuān)業(yè)背景，缺乏創(chuàng)新和探究型實(shí)驗(yàn)

林業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程多以《微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》(沈萍和陳向東主編)[8]、《微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》(徐德強(qiáng)等主編)[9]、《現(xiàn)代微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)》(朱旭芬主編)[10]為參考教材，設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括微生物的分離培養(yǎng)、革蘭氏染色法和顯微觀察等基本微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有設(shè)置設(shè)計(jì)性和綜合性的實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容脫離了林學(xué)專(zhuān)業(yè)背景，削弱了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，不利于學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間設(shè)置不合理

林業(yè)微生物學(xué)大多以選修課的形式開(kāi)設(shè)，其配套的實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)數(shù)較少，很多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容無(wú)法開(kāi)展[7]。為了在有限的課時(shí)完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，需要教師提前為學(xué)生準(zhǔn)備一部分實(shí)驗(yàn)，造成教師包辦多，學(xué)生動(dòng)手少的現(xiàn)象。此外，微生物的培養(yǎng)需要一定時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果難以在一次實(shí)驗(yàn)課觀察到，教師通常安排學(xué)生在課余時(shí)間觀察結(jié)果，這無(wú)法保證所有學(xué)生都有時(shí)間，影響學(xué)生對(duì)結(jié)果的觀察和討論。學(xué)生往往不能操作完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生對(duì)沒(méi)有自己動(dòng)手做過(guò)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容印象不深，不能充分掌握實(shí)驗(yàn)要領(lǐng)，不具備獨(dú)立開(kāi)展類(lèi)似實(shí)驗(yàn)的能力。

1.3 教學(xué)方法落后，教學(xué)設(shè)備滯后

傳統(tǒng)的林業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)常采用“教師講解演示+學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作+撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的模式。學(xué)生僅需按照實(shí)驗(yàn)步驟操作即可，無(wú)需自主設(shè)計(jì)和查閱資料，更不用自主創(chuàng)新。這種灌輸式的教學(xué)方法使學(xué)生學(xué)習(xí)十分被動(dòng)，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。

林業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作需要專(zhuān)用的設(shè)備，如無(wú)菌操作需要在超凈工作臺(tái)里進(jìn)行。然而，由于教室空間和硬件設(shè)施的限制，超凈工作臺(tái)、天平等設(shè)備常常不足,影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和參與實(shí)驗(yàn)的積極性，不利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作技能的掌握。

1.4 實(shí)驗(yàn)考核方式單一

林業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程大多從屬于理論課程，其考核成績(jī)按一定比例記入林業(yè)微生物學(xué)課程總成績(jī)。實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占比往往較小，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視程度不夠。此外，林業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)考核大多重結(jié)果、輕過(guò)程，教師主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出實(shí)驗(yàn)課成績(jī)。這種考核方式下，學(xué)生只要提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告即可得到滿(mǎn)意的成績(jī)，難以衡量學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作技能的掌握情況和對(duì)知識(shí)的運(yùn)用情況，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2 林業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革

2.1 引入信息技術(shù)輔助教學(xué)

以多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的信息技術(shù)為教學(xué)帶來(lái)了諸多便利[11]。2018年，教育部首次推出了490門(mén)“國(guó)家精品在線(xiàn)開(kāi)放課程”，推進(jìn)了信息技術(shù)與教學(xué)的深度融合[12]。在林業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，信息技術(shù)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了新的素材、教學(xué)手段和平臺(tái)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不再拘泥于教材內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生了解最新技術(shù)和學(xué)科前沿，活躍創(chuàng)新思維，助推創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.1.1 利用網(wǎng)絡(luò)資源豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)素材

在講解實(shí)驗(yàn)原理時(shí)，教師可將從網(wǎng)絡(luò)資源中收集的視頻、圖片等資源整理制作成短視頻、動(dòng)畫(huà)等材料，拓寬教學(xué)廣度，增加講解的趣味性和生動(dòng)性。例如，在講解稀釋平板法分離土壤微生物時(shí)，可以將微生物從土壤中到平板上生長(zhǎng)的過(guò)程制作為動(dòng)畫(huà)，直觀地展示微生物被分離的過(guò)程，并通過(guò)圖片形象地展示適宜的菌落形成單位的數(shù)目，讓學(xué)生領(lǐng)悟涂板的要點(diǎn)，同時(shí)認(rèn)識(shí)細(xì)菌、放線(xiàn)菌和真菌的菌落形態(tài)特征。此外，教師可以利用網(wǎng)絡(luò)資源向?qū)W生講述課本之外的知識(shí)，讓學(xué)生了解最新實(shí)驗(yàn)技術(shù)，如微生物的靶向培養(yǎng)和高通量培養(yǎng)技術(shù)[13]、微生物高通量測(cè)序技術(shù)[14]等。

2.1.2 利用信息技術(shù)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供新的教學(xué)手段

針對(duì)實(shí)驗(yàn)室難以開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)，教師可借助虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，VR)技術(shù)，制作VR課件，還原實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，讓學(xué)生通過(guò)交互式和沉浸式模擬實(shí)驗(yàn)，掌握實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)操技術(shù)。例如，在利用Illumina測(cè)序技術(shù)分析微生物群落多樣性實(shí)驗(yàn)中，借助VR課件，學(xué)生通過(guò)交互式操作體驗(yàn)DNA提取、PCR擴(kuò)增、文庫(kù)構(gòu)建和測(cè)序的操作流程，并觀看利用熒光對(duì)DNA測(cè)序的過(guò)程，通過(guò)身臨其境的微觀體驗(yàn)，深入理解實(shí)驗(yàn)原理。

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)擴(kuò)展平臺(tái)

教師通過(guò)將實(shí)驗(yàn)操作錄制成教學(xué)視頻，建立教學(xué)資源庫(kù)，使教學(xué)演示不受課時(shí)和教學(xué)空間的限制。通過(guò)錄制的教學(xué)視頻，學(xué)生可根據(jù)自身情況及時(shí)鞏固理解薄弱的教學(xué)內(nèi)容。

2.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行重新規(guī)劃整合，開(kāi)發(fā)集基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為一體的綜合實(shí)驗(yàn)體系(圖1)。掌握扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)實(shí)操技能是學(xué)生學(xué)以致用和創(chuàng)新的前提，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的實(shí)操技能，在實(shí)驗(yàn)體系中非常重要[15]。這部分可以設(shè)置培養(yǎng)基的配制和土壤微生物的分離、微生物的純化和保藏技術(shù)、革蘭氏染色和常見(jiàn)微生物顯微觀察技術(shù)這幾部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這部分實(shí)驗(yàn)主要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)微生物，掌握規(guī)范的器皿滅菌、無(wú)菌操作、顯微鏡的使用等基本實(shí)操技能，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)打下良好基礎(chǔ)。

圖1 林業(yè)微生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)體系

綜合性實(shí)驗(yàn)開(kāi)展與林學(xué)專(zhuān)業(yè)相關(guān)的內(nèi)容，可以開(kāi)設(shè)林木內(nèi)生菌的分離、功能微生物的篩選等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這部分實(shí)驗(yàn)與學(xué)生專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)密切相關(guān)，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。如在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行林木根、莖、葉內(nèi)生菌的分離實(shí)驗(yàn)時(shí)，有學(xué)生主動(dòng)提出要分離花中的微生物。通過(guò)綜合性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將零散的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整合在一起，提高學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生接軌前沿科學(xué)研究，學(xué)生組成興趣小組，可選擇教師給出的實(shí)驗(yàn)題目，或者依據(jù)興趣擬定題目交由教師審核。這部分實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過(guò)查找資料、擬定實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)室實(shí)操、結(jié)果分析等一系列環(huán)節(jié)，提高了主動(dòng)性和探索欲，同時(shí)提高了分析和解決問(wèn)題的綜合能力，有利于助推學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.3 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，靈活安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間

實(shí)驗(yàn)室是開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)、提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要場(chǎng)所[16]。建立開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室制度，是整合實(shí)驗(yàn)室資源、提高設(shè)備使用效率和學(xué)生自主性的有效手段[17]。在林業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)中，對(duì)于理論講解部分，可集中統(tǒng)一教學(xué)。對(duì)于學(xué)生操作部分，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備情況，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，每次一組同學(xué)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室練習(xí)實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生可根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，提前在線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)協(xié)調(diào)預(yù)約進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間。教師可統(tǒng)計(jì)每位學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間，保證每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能得到有效時(shí)數(shù)的練習(xí)。

2.4 調(diào)整成績(jī)占比，建立多元化考核方式

考核是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)，是判定培養(yǎng)目標(biāo)是否達(dá)成的標(biāo)準(zhǔn)?？茖W(xué)的考核方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)具有引導(dǎo)和激勵(lì)作用[18]。在成績(jī)占比方面，可以通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)課成績(jī)?cè)诹謽I(yè)微生物學(xué)課程總成績(jī)中所占的比例，提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的重視。

在考核方式上，改變單以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為標(biāo)準(zhǔn)的考核方式，設(shè)置實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告三位一體的考核方式。具體成績(jī)?cè)u(píng)定可按“實(shí)驗(yàn)操作(50%)+實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(20%)+實(shí)驗(yàn)報(bào)告(30%)”的方式執(zhí)行。實(shí)驗(yàn)操作考核學(xué)生對(duì)實(shí)操技能的掌握情況，由教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行單獨(dú)考試，教師及時(shí)糾正學(xué)生的不規(guī)范操作，并給出實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)；在硬件設(shè)施等條件不允許時(shí)，可讓學(xué)生之間相互錄制幾分鐘的實(shí)驗(yàn)實(shí)操小視頻，上傳于課程網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)，由教師根據(jù)學(xué)生操作進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和評(píng)分，增強(qiáng)教師與學(xué)生之間的互動(dòng)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考核學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握和運(yùn)用情況，教師可結(jié)合科研項(xiàng)目，設(shè)計(jì)考題，學(xué)生經(jīng)過(guò)查閱文獻(xiàn)，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方案，這一過(guò)程既幫助學(xué)生主動(dòng)復(fù)習(xí)和掌握知識(shí)，又提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的綜合能力。通過(guò)多元化的考核方式，幫助學(xué)生掌握規(guī)范的操作技能和扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校人才培養(yǎng)的必要環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和習(xí)慣、引導(dǎo)學(xué)生自主探索和創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面發(fā)揮重要作用。林業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是林學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作技能、融會(huì)貫通林學(xué)知識(shí)的重要環(huán)節(jié)，其教學(xué)改革對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新型林學(xué)專(zhuān)業(yè)人才有重要意義。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的思路，開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。