“微生物学”实验课探究性教学模式的探索

侯靖，朱琳，崔恒林

“微生物学”实验课探究性教学模式的探索

侯靖，朱琳，*崔恒林

（江苏大学食品与生物工程学院，江苏镇江212013）

为了使学生能够掌握“微生物学”基本实验技能，并能运用这些技能解决实际问题，尝试将探究性教学模式“学生为主体，教师为主导”引入“微生物学”实验课程。实验单元以科学研究项目的形式进行串联，在教师指导下，学生以“自主、探究、合作”的方式完成实验。多元、全面的综合考核方式，突出对学生动手能力、综合能力和创新能力的评价。探究性教学模式既注重实验技能的掌握，又重视探究性学习的引导，深受学生欢迎。

微生物学实验课；探究性教学模式；考核方式

“微生物学”是国内理工科高等院校生物学相关专业的必修课程，通过学习微生物学基础理论知识，了解该学科的发展前沿和热点问题及其在工业、农业、医学等领域的应用，为工作实践打下深厚基础。“微生物学”实验课具有直观性、实践性、探索性和启发性等特点，能够加深对微生物学理论知识的理解，并且为“分子生物学”“基因工程”等课程奠定良好的实验操作基础；更重要的是，能够培养学生运用微生物学知识解决实际问题的能力[1-2]。因此，实验课是“微生物学”课程不可或缺的重要组成部分，与理论课并重。作为“微生物学”理论课和实验课的授课教师，深刻认识到实验课和理论课相辅相成的关系。理论课与实验课教学进度一致，理论课为实验课奠定理论基础，实验课加深对理论知识的理解；同时，在实验课中发现学生难以理解的理论知识，在理论课的讲授中能够有的放矢，从而提高“微生物学”整体教学水平。

传统“微生物学”实验课程由10多个独立的单元实验组成，教师课前准备实验、课堂讲解实验原理及操作步骤，学生按步完成实验、撰写实验报告。教学目的主要是验证理论课教学内容，教授微生物学基本实验技能。这种培养知识型人才的教学模式忽略了“学生为主体”的教学理念，不利于培养学生自主学习、独立思考、综合应用的能力。因而，不适合培养社会真正需求的能够解决专业领域生产科研实际问题的高素质创新型人才。由知识型人才提升为创新型人才，正是高校培养人才的方向。同时，随着我国高等院校工程教育专业认证工作的推进，如何培养学生解决复杂工程问题的能力是需要每一位教师积极思考的问题。为此，很多高校开展了“微生物学”实验课程的教学改革，通过增强实验的研究性和探索性，激发学生的学习积极性，培养学生的独立思考和科研创新能力[3-6]。新的教学模式既需要继承传统教学模式的优点，保证学生对实验技能的掌握，同时能够激发学生的学习兴趣，提高学生解决实际问题的能力。授课教师借鉴国内外高校“微生物学”实验课程教学改革的实践经验，建立了“学生为主体，教师为主导”的探究性教学模式，将独立的单元实验以研究项目的形式进行串联，学生在教师指导下，自主、探究、合作地完成实验。

1 探究性教学模式引入“微生物学”实验课程

探究性教学模式要求充分发挥学生在学习过程中的主体地位，同时体现教师在教学过程中的主导地位。为此，从实验设计、实验内容、考核方式等方面进行了“微生物学”实验课教学改革。将独立的单元实验设计成3个综合性的研究项目，每个项目包含若干个单元实验，实验材料自取，实验结果未知。相比“一节课一实验”的传统教学模式，更具完整性、连续性和探究性等特点，更能激发学生的学习兴趣。研究项目的实验内容及教学目标提前告知学生，学生分成4人一组，各小组成员查阅资料、仔细商讨后制定实验方案，实验方案应包括前言、材料、操作步骤、可能存在的问题和参考文献5个部分。指导教师认真审阅实验方案后，与学生讨论，完善细节，制定出切实可行的实验方案。每堂实验课开始时，指导教师简明地讲解示范基本操作技能及注意事项，整个实验过程由学生自己完成，引入过程考核机制确保学生认真完成实验、掌握实验技能。每个研究项目结束后各自完成自己的实验报告，以实验结果和结果分析作为主要部分，指导教师对实验报告进行评判。探究性教学模式由学生自取感兴趣的实验材料，自己完成整个实验过程，因而更能激发学生的学习兴趣，培养学生的综合能力。

2 实验内容和考核方式改革

2.1 完整、连续的探究性实验内容

将10个独立的单元实验设计成3个研究项目，基本实验技能融合在各单元实验中，通过完整、连续、探究性的实训，学生不仅能够掌握“微生物学”基本实验技能，而且能够学会运用微生物学知识分析解决实际问题。

项目一：环境样品采集与微生物分离。该项目包含环境样品采集、培养基配置和灭菌、微生物分离纯化、微生物菌落观察及微生物显微形态特征观察5个单元实验。具体实验内容为采集校园土壤、果园土壤、校园水体、酸奶等不同环境样品，配置细菌、放线菌、酵母、霉菌等不同微生物所需培养基，稀释涂布与划线分离纯化微生物，进行菌落观察，通过革兰氏染色、芽孢染色、荚膜染色和鞭毛染色等方法观察和鉴定微生物的显微形态结构，并进行微生物显微计数和大小测定。该项目涉及无菌操作、纯种分离与培养、染色和显微技术，要求学生能够从菌落形态和个体形态区分细菌、放线菌、酵母、霉菌四大类微生物，并且通过比较不同环境中微生物类群及数量的差异，了解不同自然生长环境中微生物的多样性，从而学会有目的地采集环境样品。由于学生自己设计实验方案、采集感兴趣的样品，因此能够提高学习的主动性和积极性。

项目二：产蛋白酶菌株的筛选鉴定。该项目包含产蛋白酶菌株的筛选和产蛋白酶菌株的鉴定2个单元实验。具体实验内容为通过酪蛋白平板筛选项目一分离的微生物中产蛋白酶菌株，基于16S和18S rRNA基因序列的系统发育分析与革兰氏染色鉴定微生物。此项目进一步巩固项目一中培养基配置和灭菌、微生物无菌接种、革兰氏染色等技术，同时需要掌握聚合酶链式反应（PCR）及基于16S和18S rRNA基因序列的系统发育分析技术。由于学生未学习过分子生物学操作技术，PCR及系统发育分析技术具有一定的挑战性，但同时具有很强的实用性。因此，要求学生熟练掌握相关实验技术并且学会应用这些技术解决科学研究和生产实践中的问题。

项目三：水质的细菌学检测及噬菌体分离。该项目包含水中细菌总数测定、大肠菌群检测和噬菌体分离纯化3个单元实验。具体实验内容为采集校园不同水体样品，采用平板菌落计数法测定水中细菌总数，通过伊红美蓝鉴别性培养基和革兰氏染色法鉴定大肠菌群，并扩增、纯化及检测水体中的噬菌体。学生可对照国家标准判定校园不同水体的水质，样品不同，结果各异，因此增加了学生的探索欲。噬菌体是一类无法获得纯培养的特殊微生物，只能在宿主细胞中复制，区别于项目一中四大类微生物的分离培养方法。因此，噬菌体分离纯化是学生必须掌握的重要实验技术。

2.2 多元、全面的综合考核方式

传统“微生物学”实验教学模式中，总评成绩主要依据学生完成实验后上交的实验报告。然而，由于实验材料由教师提供，实验结果预知和实验报告往往是照抄教材上的目的、材料、实验步骤，忽视对实验结果的分析和讨论。这种“一实验一报告”的考核方式不能充分反映学生对实验内容的理解程度、操作技能的掌握情况及应用基本操作技术解决实际问题的能力，与探究性教学模式培养学生综合能力、创新能力的初衷相违背。因此，在实验教学改革中完善了考核方式，考核内容涵盖从实验方案、实验技能、实验结果到实验报告的整个过程。这种多元、全面的综合考核方式能够使学生真正理解和掌握实验相关的理论知识及操作技能，并且能够锻炼学生的科研思维。

考核一：实验方案。探究性教学模式要求各小组成员在课程开始前制定详尽的实验方案；教师对上交的实验方案认真审阅，评判实验方案的规范性、可行性、创新性，包括格式的规范性、前言介绍的准确性、准备材料的充分性、操作步骤的具体性、方案的可行性和创新性等。对于格式不规范、可行性不强的实验方案，经教师指导后进行修改，重新制定一份清晰规范、切实可行的实验方案。实验方案占总评成绩的20%。

考核二：实验技能。“微生物学”实验课程最基本的要求是教会学生微生物学的基本操作技能，因为操作技能是综合能力和创新能力的基础。因此，在“提高学生综合创新能力”的呼声下，更要高度重视学生对基本实验技能的掌握情况。教师采用课堂抽查制度，即教师在课堂上花不多的时间抽查考核已经学习过的实验操作技能，每次抽查几名学生，课程结束时每位学生会被抽查1～2次。由于操作技能考核记录到总评成绩中，学生能够意识到重要性，在平时的操作中注意养成良好的操作习惯，同时教师也能发现学生容易出现的不规范操作，并及时纠正。“以考促学”的方式，有利于学生牢固掌握基本实验技能。实验技能占总评成绩的30%。

考核三：实验结果。探究性教学模式实验样品均为学生自取，各小组采集的样品不同，实验结果大不相同，要求学生详尽、真实地描述或记录观察到的实验现象和结果。如革兰氏染色，除了描述菌体颜色，还要记录细胞形态、大小、排列方式等；芽孢染色，应包括芽孢颜色、相对大小、着生位置、数量、游离芽孢的存在与否等。每个单元实验结束后，教师逐组观察实验结果，检查和确认学生记录的实验现象是否准确详细并记载各小组实验结果的合理与否；对于不合理的实验结果，帮助学生一起分析。教师对实验结果的记录情况和合理性进行评分。实验结果占总评成绩的20%。

考核四：实验报告。传统实验课教学模式的实验报告大量篇幅用于照抄实验教材上的目的要求、材料、操作步骤部分，结果和分析只占很少一部分。探究性教学模式中，课程前制定的实验方案已经详细地描述了前言、材料、操作步骤，因此实验报告仅需包含实验方案的修改、实验结果和分析。要求学生认真记录实验过程中实验方案的修改，整理实验结果，查阅相关资料，分析实验结果，完成实验报告。教师对结果展示的美观度和规范性、结果分析的全面性和合理性进行判定。实验报告占总评成绩的30%。

3 基础技能和综合能力两举并重

3.1 探究性教学模式重视基本实验技能的掌握

3个研究项目具有相对的独立性和完整性，基本操作技能融合在单元实验中。比如，整个课程安排了3次革兰氏染色实验，项目一的“微生物显微形态特征观察”单元实验中，要求学生对分离的微生物进行革兰氏染色和显微油镜观察，教师提供革兰氏阴性和阳性标准菌株作为对照。目的是使学生能够了解革兰氏染色的操作要点和注意事项，同时培养学生“科学实验需要设置对照”的科研思维。项目二的“产蛋白酶菌株的鉴定”单元实验中，要求学生基于16S，18SrRNA基因序列进行系统发育分析并结合革兰氏染色结果，查阅资料，鉴定菌株。项目三的“大肠菌群检测”单元实验，要求学生筛选革兰氏阴性的大肠菌群。通过反复强化，使学生能够熟练掌握相关实验技术。3次革兰氏染色的实验目的均不一样，旨在拓展学生思路、提高运用微生物学技术解决实际问题的能力。同时，无菌接种、培养基配置和灭菌、显微观察等微生物学重要的操作技能贯穿于整个实验课程。另外，探究性教学模式中实验技能占总评成绩的30%，学生能够充分意识到操作技能的重要性，在平时的操作中注意养成正确的操作习惯。因此，探究性教学模式相比传统教学模式，更能培养学生的操作技能。

3.2 探究性教学模式注重综合能力的培养

探究性教学模式中，实验方案的设计、实验的实施、实验结果的分析均由学生自己完成。实验内容为综合性的研究项目，提高了实验的连贯性和整体性，调动了学生的积极性。实验报告注重对实验结果的分析，能够引导学生进行探究性学习。通过完整地开展从环境中分离特定用途的微生物、水质检测等实训，学生在熟练掌握基本实验技能的基础上，动手能力、创新能力和理论联系实际的能力均得到了培养。另外，探究性教学模式中，学生分成4人一组，各小组成员合作完成整个实验，能够锻炼学生分工合作的能力。

4学生为主体的探究性教学模式受学生欢迎

探究性教学模式以学生为主体，学生自己完成选题、查阅资料、制定方案、实验实施、结果总结和分析等环节，从而初步了解了开展科学研究的全过程，为毕业设计积累一定经验。对上过“微生物学”实验课的学生开展了一次不记名问卷调查，结果表明探究性教学模式深受学生欢迎，92.5%的学生赞同此项改革；93.3%的学生认为此项改革能够提高微生物实验课教学质量，有助于牢固掌握微生物学的理论知识和实验技能；94.1%的学生认为有助于培养团结合作、独立思考、分析问题、解决问题的能力，为今后的实际生产或科学研究打下良好基础。整个实验过程由学生自己完成，考核方式更为严苛，因此学生的学习任务增加了。但是，从学生反馈来看，学生并没有表示学习负荷过重，反而觉得能够真正学到知识。探究性教学模式极大地激发了学生对“微生物学”实验课程的热情，学生更愿意参与微生物学相关的创新性研究课题，了解学科领域科学研究的现状，促进教学与科研的良好互动。

5 结语

在生物科技迅猛发展的今天，微生物学实验技术显示出举足轻重的作用。社会发展要求高校培养具有综合能力、创新能力的高素质人才，作为高校教育工作者，深感“微生物学”实验课程教学改革的重要性。探究性教学模式的初衷是激发学生的学习兴趣、培养学生的创新能力、提高理论与实践相结合的能力，若要使这种模式发挥更大的作用，需要教师加强自身修养，不断丰富自己的专业知识，深入系统地研究与实践教学艺术。

[1]苏文金，周常义，蔡慧农.微生物学实验教学改革的若干实践[J].微生物学通报，2008，35（6）：983-985.

[2]崔恒林.“微生物学”课程立体化教学模式的探索与实践[J].高校教育管理，2005，27（4）：78-80.

[3]洪龙.北京大学微生物学实验课模块化教学的探索[J].微生物学通报，2014，41（4）：744-747.

[4]周宜君，刘越，戴景峰，等.微生物学实验教学改革探索与实践[J].微生物学通报，2009，36（10）：1609-1613.

[5]刘志伟，屈年瑞，高大威.微生物学开放性实验的探索与研究[J].微生物学通报，2011，38（1）：118-122.

[6]袁生，徐旭士，戴传超，等.微生物学实验课程的改革与实践[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

江苏大学精品在线开放课程立项建设项目（重点项目）“微生物学”（201503）；江苏大学高级人才启动基金（15JDG062）。

侯靖（1988—），女，博士，讲师，研究方向为极端环境微生物资源。

*通讯作者：崔恒林（1970—），男，博士，教授，研究方向为微生物资源与应用。