探究式教学模式在“食品微生物学”实验教学中的实践

李雪玲，胡文锋，廖振林，钟青萍

（华南农业大学食品学院，广东广州 510642）

探究式教学模式在“食品微生物学”实验教学中的实践

李雪玲，胡文锋，廖振林，*钟青萍

（华南农业大学食品学院，广东广州 510642）

将探究式教学模式应用于“食品微生物学”实验课程教学中，通过调整基础性实验的顺序，探究“未知菌”；通过设置问题情境探究实验原理、关键实验环节及实验现象的因果关系；通过自主选题、分组设计课内探究式实验项目，并结合课外科技创新开展综合性设计性实验。探究式教学模式的实践使学生从着重知识的积累和传承向知识的探究过程转变，从被动接受知识向主动获取知识转变，培养学生求实、严谨的科学态度和勇于探索、勇于创新的精神，提升了学生的综合实践技能，实验教学也取得了良好的效果。

探究式模式；食品微生物学；实验教学；创新能力

探究式教学（Inquiry teaching）是指使学生用类似科学研究的方法，通过自己阅读、观察、实验、讨论和思考等途径独立探究、自主寻找并发现相应的原理和结论的一种教学方法。在探究式教学模式中，学生通过主动探索，自主发现问题并掌握解决问题的步骤和方法，探究事物发展的起因和内部联系，找出其中的规律，从而获取知识并发展能力[1]。

“食品微生物学”作为微生物学的一个分支学科，是食品科学与工程、食品质量与安全等专业必修的专业基础课程，该课程实践性强，对食品的安全生产、微生物资源的开发与利用、农副产品的综合开发利用具有重要的作用。实验教学除了证实、巩固理论教学传授的知识，让学生掌握基本的实验操作技术外，还应该提升学生的科学思维能力和综合实践技能，培养学生的探索精神和创新能力[2]，而且其课堂形式更有利于教师与学生的互动。近年来，依据学生身心特点、教学内容和学科特点，将探究式教学模式融入“食品微生物学”实验教学课堂中，无论是基础的验证性实验还是综合性设计性实验，学生在过程中自主参与实验，学会观察与思考、学会发现与探索，不断提高学习兴趣及创新能力。

1 基础性实验中的探究式教学

以往教师在讲授基础验证性实验时多采用模仿式教学模式，首先讲解实验原理及方法，然后要求学生严格按照讲解的内容和实验指导中的实验步骤完成实验，而探究式教学的目的是为了使学生更好地理解和运用科学概念、原理，更有效地进行学习，从而提高科学研究能力及综合素质[3]。

1.1 调整实验顺序，探究“未知菌”

“食品微生物学”实验教学的材料以往都是教师准备好，实验内容多是单一的演示验证性实验，连贯性也较差，学生按照事先设定好的实验步骤按部就班，分析思考的空间较少。这种机械化实验教学模式容易导致学生思维定势，学生以一种被动接受知识的方式进行学习，将实验当成任务来完成，缺乏主动性和积极性，更谈不上探究。例如，微生物的染色及形态观察，教师准备好实验材料和已知菌种，学生只是按照实验步骤操作，至于菌种是否被污染，染色结果是否正确，大部分学生不会在意，也不会分析结果和失败原因。

虽然普通的验证性实验在培养学生的基本实验技能上具有重要的作用，但是每个普通实验之间缺乏有效的衔接，学生不能清楚地认识各个实验之间的相互联系，难于激发学生的学习兴趣和主观能动性。选取部分班级采用探究式教学模式，通过适当调整实验的前后顺序，对现有的部分普通验证性实验进行整合，构建因果连锁反应机制[4]。例如，第1次实验调整为培养基的制备及灭菌；第2次实验是从不同的市售食品材料中分离、纯化微生物；第3次实验对获得的“未知”微生物进行菌落计数、形态观察；第4次实验学习光学显微镜的使用及微生物个体形态观察；第5次实验学习简单染色法和革兰氏染色法；第6次实验考察物理、化学因素对微生物的影响。而第1次实验制作哪种培养基，要根据第2次实验内容而定，学生采用自己分离的“未知菌”作为实验菌种，同时以教师提供的已知菌种作为对照，学生会积极关注自己每一次实验的结果，考查分离微生物所用的培养基是否合适，从不同的食品材料中分离获得的微生物的数量如何，培养出的微生物菌落形态和个体形态是什么样的[4]。学生对自己选择的“未知菌”进行一步一步的探究，可增加学习兴趣，增强责任感，掌握的知识点也更牢固。

1.2 设置问题情境，探究实验原理

如何让验证性实验起到激发学生思维的作用？有针对性地选择一些操作性强、接近学生生活的特色实验用于探究，选取某一个关键的实验步骤进行探究，巧妙设置问题情境，激活学生的思维，使学生边实验边思考，多问为什么，而不是机械地按照实验步骤进行实验。学生实验探究的经历与科学家进行科学探究的过程相似，可以让学生深入理解、掌握食品微生物学实验的基本原理与操作技术，体验探究性学习的乐趣，领悟科学探究的精神[3]。

传统的实验教学中，学生被动地接受实验方法，机械地照搬步骤，而对原理的追问往往十分缺乏。采用探究式教学模式，教师不再是灌输实验原理，而是让学生通过实验、讨论等途径获得对实验原理的推论及验证[5]。例如，在探究教学模式中，教师可以通过设置思考题让学生探究实验现象与原理的关系：“紫外线对微生物的影响实验中，无菌五角星纸片遮盖的部分能长出菌落吗？那没有遮盖的部分能否长出菌落？”通过设置问题，让学生探究是否有紫外线不能杀死的菌株。如有，其能生长的原因是什么？这些问题既包含了对已有理论的验证，也含有一定程度的理论探索。原理的追问会让学生对实验现象的本质产生好奇心，认真思考引起该现象的原因，而不仅是被动接受教材中的知识。学生通过实际操作实践和思考，对紫外线具有杀菌及DNA损伤的光修复机制的掌握会更具体化、更透彻。

1.3 探究实验现象因果关系，纠正常见错误

“食品微生物学”实验课程中包含了不同类型的多种微生物的形态结构的观察和细致复杂的实验操作技术，在教学中可把学生的实际操作进行拍摄录像并放映，如展示涂片、平板划线、平板涂布、斜面试管接种等具体操作及其结果（培养的平板、试管、染色照片、作业等形式），让学生通过观察、实验、思考、讨论等途径探究实验现象及原因，一起参与评价，并提供规范性的操作视频供大家比较学习，纠正常见的操作错误。如果学生观察不到清晰的细菌个体，尝试追问学生：为什么不同的微生物要用不同倍数的物镜观察？怎样的微生物必须使用油镜才能看清楚？在镜头和载玻片上滴加香柏油，起什么作用？在革兰氏染色实验中，当学生染色结果不一致时，可以提出“为什么同一种细菌，一些同学经革兰氏染色的结果是阳性菌，而一些却是阴性菌？怎样证明结果的正确与否？”通过运用观察、比较、假设、抓主要因素等方法，使学生学会质疑、分析和总结，揭示出现不同实验现象的因果关系。学生通过主动参与实验操作获得感性知识，在实验中体验成功与失败，凭自己的能力解决问题、寻求结论、获取知识，理解力和判断力得到了提高。

2 综合设计性实验中的探究式教学

综合设计性实验的探究式教学过程主要以学生的探究活动为主，鼓励学生根据自己日常生活的常识及经验，收集有关资料，用自己喜欢的方式去寻找问题、发现问题和解决问题，将“教实验”转变为“用实验教”[2]。

2.1 学生自主选择综合性设计性实验项目

在学生掌握了“食品微生物学”的基本操作后，综合无菌操作技术、微生物纯培养技术，染色、显微观察技术及微生物的菌种鉴定等实验手段，结合实际生活和生产中的一些热点问题，引导学生联系现实生活，通过共同实施一个探究式实验项目进行教学活动，开展灵活的项目式综合设计性实验。

项目的选题可以与“食品微生物学”理论教学环节相结合，让学生大量阅读相关的参考文献，熟悉相关领域的研究进展，增强选题的目的性和可行性。学生以4人为1个小组，自主选择感兴趣的综合设计性实验项目：如“常见发酵食品（酸奶、泡菜、纳豆、果醋、甜酒酿等）的制备及相关微生物的分离纯化、鉴定”“功能微生物菌种资源（抗菌、抗氧化、生物转化等）筛选平台”“引起食品腐败变质微生物的筛选鉴定及不同防腐剂对其生长的影响”等，让学生在自主活动中学会发现、学会探索、学会创新，在实验中探讨并深刻地认识到微生物的关键作用，使有限的实验教学活动不断拓展和延伸，激发了学生的探究兴趣。

2.2 学生设计实验方案，互助完成项目

思维的过程往往是提出问题、分析问题、解决问题的过程。在实验设计过程中，教师的作用是给学生提供实验的大方向，不提供成熟的方案，学生选定探究的项目后，议定实验目标及任务，而教师引导学生以小组形式组织讨论，查阅文献资料及参考教材，对其中相近的实验方案进行对比及改进，设计可行的实验方案。教师通过提出问题的方式与学生共同探讨方案，引导学生思考，找出解决的办法。然后学生根据实验方案准备实验器材，进行样本采集，完成培养基的配制和灭菌、微生物的分离与培养、微生物的形态观察等整合在一起的综合实验，如果在综合实验过程中遇到难于理解的问题，学生学会通过不同的方法互相探讨，解决难题，互相协作共同完成实验。

例如，学生通过文献检索的方式了解不同酸奶的制作原理，尝试让学生自己设计实验进行探究“为什么不同酸奶的口感和风味差别很大”，引导学生从不同来源的酸奶材料中分别分离相关微生物，将这些微生物的特点进行比较分析，从而总结出关键的原因，增强解决日常生活问题的能力。整个教学过程中始终以学生为中心，突出探究的整个过程而不是结果，让学生从被动地接受知识转变成主动探究的实践者。

探究性实验项目的设计方案不同，获取的数据也会千差万别，最终所得的结论也不同。在设计方案确定后，学生还要自己设计详细记录实验现象和原始数据的表格，便于进行实验数据的处理和分析，进一步完成实验结果的阐述，得出实验结论[3]，并写成科技小论文。教师选取完成效果好的小组代表制作幻灯片，回顾与总结整个实验过程，并在全班进行讲解交流，其他学生和教师就汇报内容进行提问交流。

2.3 有机结合课外科技创新活动

在以上综合设计性实验项目筛选获得一些功能微生物资源的基础上，鼓励感兴趣的学生主动参与到更深入的探究式学习中。教师会给学生提供一些思路，根据具体情况确定下一步的研究方案，如进一步测定功能微生物代谢产物的生物学活性，并进行相关功能分析等[6]，将课内综合设计性实验与“大学生创新创业训练计划项目”“挑战杯”等课外科技创新项目，以及教师的科研活动衔接，进一步深化教学内容，巩固探究式模式的教学效果，推动探究式实验项目的提升。

把教师的科研工作融入教学，及时关注食品微生物学科发展的动态，跟踪有科学价值的研究，不断地充实教学内涵。比如，近2年开展的“源于动物肠道的降解亚硝酸盐乳酸菌的筛选及初步应用”“唾液乳杆菌所产细菌素应用于水产品防腐的研究”“类布氏乳杆菌发酵果蔬汁”“紫甘蓝蔬汁发酵原儿茶酸的工艺研究”“忍冬藤混菌共发酵用于果蔬保鲜的研究”“一种祛痘抗菌肽及其生产方法”“利用真菌生产快速可再生材料的研究”“以沙石为原料的微生物培养法制砖的关键技术研究”等创新项目，是教师目前承担的科研任务和多年的研究方向，让学生参与到这些课外科技创新活动，指导学生结合科学研究项目开展进一步的探究，在项目中加深对专业知识的理解，形式更为生动，往往会达到事半功倍的效果。

3 结语

在“食品微生物学”实验课程的探究式教学模式实践中，实验教学的重点不是机械地讲授实验，而是让学生应用不同的探究方法在教师的指导下完成实验。实验过程中学生查阅资料、带着问题观察，边思考边实验，遇到问题学会质疑，学会分析讨论。实验不再枯燥乏味，整个过程充满挑战，学生的主动性和积极性都明显提高了，兴趣也更浓厚了，实验教学的课堂气氛也活跃起来，使学生更为灵活、扎实地掌握食品微生物学实验的基本知识和操作技能，提升了学生自我获取知识和解决问题的能力，实验课程的教学质量及教学效果有了明显的提高。

[1]陈海敏，吴芳丽，李欧，等.微生物学探究式实验教学的反思 [J].实验科学与技术，2016，14（3）：85-88，118.

[2]尹乐斌，赵良忠.“食品微生物学”实验教学体系的改革与实践 [J].农产品加工，2016（4）：67-69.

[3]李雪玲，廖振林，罗文华，等.探究式教学模式在“生物技术制药”课程中的实践 [J].中国科教创新导刊，2013 （7）：45-46.

[4]姜明，王立凤，陈欢.提高高校学生微生物学学习兴趣的教学方法探讨 [J].安徽农业科学，2013，41（17）：7 729-7 730，7 732.

[5]姚舒，崔荣荣.论证探究式教学模式对我国生物学实验教学的启示 [J].生物学教学，2017，42（6）：61-62.

[6]陈海敏，南旭莹，丁先锋，等.微生物学探究式实验教学模式的建立与实践 [J].高校生物学教学研究，2012（4）：23-26.◇

Practices of Inquiry Teaching Mode in Experimental Course of Food Microbiology

LI Xueling，HU Wenfeng，LIAO Zhenlin，*ZHONG Qingping
（College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou，Guangdong 510642，China）

Inquiry teaching methods were applied in the teaching process of Food Microbiology experiment， which were exploring the unknown bacteria through adjusting the order of foundational experiments，setting the problem situation to investigate the experimental principle，the key points of the procedure and the causality of the phenomena.The comprehensive design experiments were carried out through selecting and designing exploratory experiment projects in groups，combined with extracurricular innovation research.The teaching methods can change the core of students'study from overemphasizing the inheritance and accumulation of knowledge to the inquiring of knowledge，from receiving knowledge passively to learning knowledge actively.The methods developed honest scientific attitude and innovation spirit for the students.The practical skills of the students were enhanced，and the better results have been achieved in experiment teaching.

inquiry teaching；Food Microbiology；experimental teaching；innovation ability

G642

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.12.049

1671-9646（2017） 12b-0074-03

2017-10-25

李雪玲（1978— ），女，博士，讲师，研究方向为食品微生物学。

*通讯作者：钟青萍（1967— ），女，博士，副教授，研究方向为食品微生物学、食品质量与安全。