微生物学实验教学培养学生综合技能策略探索

【摘 要】 在微生物学实验教学中，应以培养学生实践能力和创新能力为目标，优化完善实验课程设置，探索新的教学模式，构建微生物学实验教学体系，引导学生全程参与实验教学过程，以学生自己动手为主，以提高学生实验的综合技能。

【关键词】 微生物学实验教学；学生综合技能；培养策略

微生物学是高等院校生命科学专业的专业必修基础课程，也是现代生物技术的重要基础。而微生物学实验是微生物学的重要组成部分，实验教学对学生的综合素质的提高和创新能力的培养是非常重要的教学环节。传统微生物学实验教学时间安排主要是以理论教学内容为基础，而且实验课程容量少，实验单元内容单一，且单元之间相对独立以及综合性创新性实验较少等弊端。在整个实验教学过程中，学生的参与程度较低，对实验的方法原理和步骤等理解不透，学生表现出的动手实践能力差，毕业后不能适应现代社会需求。[1-3]笔者近些年来在微生物学实验教学上进行了多方面的探索与研究，取得了明显成效。

一、传统微生物学实验教学中常见问题

微生物学在整体教学中占有非常重要的地位，而微生物学实验教学在教学环节中把理论和实践进行了有机结合，进一步提高了学生的综合技能，但是原有教学模式及教学内容已远远不能适应现代社会需求，主要存在以下若干问题。

1、学生实验单元容量少

现代高等教育对高校学生综合能力有着更高的要求，提高学生实验技能尤为重要，对高校微生物学实验教学而言，学生实验内容设置上还存在诸多问题，[4]所开设实验课教学内容多为基础实验，如高压蒸汽灭菌、培养基制备、简单染色或革兰氏染色、微生物的培养、微生物形态观察等，而且每个实验单元相对独立，缺乏联系。内容设置简单无序，占用课时相对较多，一学期所学内容相对较少，学生得不到实践能力的提高，创新也就无从谈起。因此，不利于学生动手能力和创新能力的提高。

2、实验教学模式单一及学生参与程度低

以往的实验教学一直沿用由实验员将实验课所需的仪器、耗材、器皿均在课前准备齐全，知道教师讲授实验目的、实验原理、方法步骤和注意事项。使学生形成了依赖心理，学生进入课堂后只是简单地按照实验教程所示实验步骤进行操作，整堂课基本上是处于机械被动状态，导致学生對实验原理理解深度不够，实验过程不认真，实验步骤模糊不清，也不能发现问题并解决问题，对产生的实验结果及实验现象分析不透彻不全面，甚至得出错误结论。学生宏观设计实验能力得不到相应提高，不能很好地独立完成整个实验操作，将来不能很好从事科学研究工作

二、实验课教学体系的建立

德州学院生命科学学院实验中心根据多年实验教学经验，一改传统实验教学完全依附于理论课程且只有一套简单独立实验教学体系的状况，2008年始，根据不同专业人才培养方案对微生物学实验教学体系进行了优化和整合。建立了一套微生物学实验教学体系。

1、实验课程模块的设置与优化

在整个学期期间，先将微生物学实验分为三个模块：基础实验技能训练、综合实验技能训练和研究创新实验技能训练。基础性实验主要完成对实验室安全及基本实验技能训练；综合性实验主要训练学生运用已学知识和技能进行综合性实验能力；研究创新实验训练主要是学生可以通过自选给定实验题目或自行设计应用型实验题目，以小组为单位由学生自主共同完成整个实验项目。一般情况下，微生物学实验在时间上是按照一定顺序紧密安排，保证实验有效递进和衔接，实验内容安排顺序是：掌握如何培养微生物→如何检查微生物的存在→如何分离和纯化目的微生物→如何筛选区分和鉴定目的微生物→如何应用微生物。

2、课程内实验单元的整合与优化

微生物学实验课程中有些实验单元的实验原理或者实验结果之间存在必然联系，在教学大纲范围内，打破各个实验单元的之间的界限，根据教学目标，把实验内容、技术、方法等进行有机组合，以达到在较短时间内最大程度地提高学生的实验技能。在把微生物学实验课程分成了3个模块基础上，每个模块下设置若干实验项目。在基础实验技能模块中，内容包括6个基础性整合实验，每个整合实验又包含若干内容相对简单但必须要掌握的实验项目，主要内容涵盖了微生物学要求的基本能力训练。要求学生必须掌握每个实验的基本原理，熟练掌握实验器材的使用方法，对实验结果和实验现象能夠进行分析并解决实验过程中遇到的问题。综合实验技能训练阶段主要锻炼学生自主实验能力，在教师引导下，根据实验课程实际需要，设计了若干综合性的实验项目。其目的主要培养学生学习生物科学的基本理论、基本知识，训练学生应用基础研究和技术开发方面的科学思维及科学实验能力，进而可以进行初步的教学、科研及技术开发。研究创新实验技能训练阶段主要使学生达到利用已学知识探究未知结果能力目的。本阶段主要是以当地社会需求或教师科研课题为基础，设置若干与微生物学密切相关，可操作性和应用性要强的实验题目。由学生共同查阅相关文献，设计实验技术路线，以共同完成实验项目。

通过对微生物学实验模块设置、实验项目的整合，初步建立了一套微生物学实验课程体系。学生实践能力和创新能力明显提高，同时培养了学生学习兴趣，使人才培养的质量和规格得到很大提高。

三、全程参与实验教学，有效提高学生实验技能

要想达到理想的教学效果，必须有一套科学的实验教学课程体系，同时，更多的还需要学生主体的主动参与。学生要想得到较高的实验操作技能必须要经过一个综合过程。在教师的正确引导和标准示范作用下，学生的认真思考、亲身动手体验、对仪器设备的正确使用以及对实验现象和实验结果的理性分析等是圆满完成实验的必要条件。在整个的实验教学过程中，突出以学生为主体，打破由教师准备实验，学生只在课堂上操作的传统做法，在教师的统一指导下，按照设置的模块和实验课程计划，学生从文献资料的查阅、制定实验技术路线、实施实验过程、记录实验现象和结果、分析整理实验数据、形成实验报告的整个实验过程。尤其是加强学生参与实验前的准备工作，让学生自己动手参与试剂的配置、所需培养基和玻璃器皿的灭菌、仪器的调试使用等，完全要求学生独立完成。在基础实验模块中，无菌操作是最基础的核心内容，要想完全做到无菌操作，必须使学生在思想上要建立一个无菌操作意识，这个过程的建立需要一个相当长的时间段，通常涉及到学生行为习惯的培养、实验思路是否清晰及学生动手能力的强弱等因素直接相关。每次做实验前，学生必须认真预习实验内容，了解实验原理及实验中的注意事项。如在从土壤中分离微生物这一实验中，需对土壤进行稀释，需用到一些无菌水、无菌玻璃珠、无菌移液管或移液枪头、无菌试管等，这些物品在实验教程上所需试剂耗材并未给出，但实验过程中又必须用到，如果学生对整个实验过程没有一个清晰的认识，在课前往往就不会对这些物品进行灭菌处理，导致在实验过程中才意识到实验准备的不足，最终直接影响实验结果。在革兰氏染色这一经典实验中，取样的大肠杆菌和葡萄球菌一般处于对数生长期，染色的效果最佳，这就需要根据实验所需菌种的时间，从菌种的转接、活化、扩大培养这一培养过程完成后最终使其正好处于对数生长期。培养时间过短或过长都会使实验结果容易产生假阴性或假阳性。因此，在实验准备阶段忽略了这一点，实验结果很容易失败。因此，让学生全程参与整个实验教学过程有助于培养学生的宏观设计能力，有助于学生形成严谨的工作态度，大大提高了学生综合素养。

四、微信公众平台在微生物学实验课程教学中的应用

随着现代网络技术的飞速发展，网络平台建立在教学上也显示其巨大优势，其中，微信具有推送对象精准、参与程度高、支持多种格式文件的发送和下载、信息传播方便快捷等特点，教师与学生通过朋友圈、公众平台、扫二维码等功能进行适时交流或获得资讯。在高校中，大学生是微信用户的主要群体、高校网络硬件设施已经具备。因此，微信平台在高校课程教学中的应用成为可能。[5]为了提高教学效果，根据学生的基本学情，利用微信公众平台网站注册一个订阅号，微信平台公众号为“微生物学微课平台”，并让学生通过手机客戶端添加关注，让学生更及时了解课程的信息变化。公众号平台分为理论基础、实践实验、答疑辅导三个基本模块及15个接口，整合了包括文字、图片、微视频、链接等多种文件形式的信息资源。实践实验模块与理论基础模块紧密结合，通过对微生物学实验的学习与练习，学生将来可以从事与微生物学相关的科研工作或实际生产的职业。在实践实验模块中，包含5个接口，分别为基础实验、综合实验、创新实验、视频资料、实践应用。这些接口分别与微生物学实验课程体系模块形成一一对应关系。通过基础实验的学习，使学生树立起无菌观念，能分离、纯化、保藏微生物，且能宏观区别典型微生；学生通过综合实验的学习，可以培养自我学习能力以及独立进行科学研究的能力；创新实验的学习主要目的是首先建立一个课题，然后学生自行思考设计实验技术路线，其主体是学生。通过这种实验改革，可以有效激发学生的创新意识，学生可以在实验操作过程中逐渐掌握了分析问题、解决问题的方法，其创新实践的能力得到了大大提高。视频资料接口主要包含一些实验室的基础性规范操作，如十倍稀释法、稀释倒平皿、平皿划线接种、斜面转接、油镜使用等，使学生有直官感受，以提高其掌握基本规范操作技能。教师与学生在微信平台上可以进行信息交流，可以通过好友、群聊、朋友圈等多种形式的指导，充分利用学生的碎片化时间，及时了解学生对知识的掌握情况，并及时解答学生的疑惑以提高教学效率。在实践教学中，微信融入的多种宣传方式弥补了传统课堂教学受到场地和时间限制的不足、开拓了学生的学习视野、提高了教学资源的利用率、激发了学生的学习兴趣，对于改革微生物学实验教学具有重要意义。

五、成果与实效

1、课程体系的建立

经过多年的教学实践，在微生物学实验教学中构建了科学的实验教学体系，包括对实验内容体系的优化、科学的实验顺序安排、增设综合性及创新性实验。大大增加了学生对本课程各个实验原理的深刻理解，有效提高了微生物学实验教学质量。

2、提高学生综合能力

学生通过参与实验准备工作，对实验原理方法和实验步骤有了更全面的深刻认识，对整个实验操作过程的思路更加清晰，对实验结果及现象的分析更加全面透彻。同时也培养了学生严谨的科学态度、团队互助的品质，独立思考能力增强，为学生在今后的学习、科研、工作打下良好基础。因此，学生通过参与整个实验准备工作可以大大提高学生综合能力。

3、微信平台的建立提高了微生物学实验课程的教学效果

微信公众平台应用在教学中是一种新型的教学模式的尝试，其利用微信平台的优势，弥补了传统课堂教学受到场地和时间限制的不足，加强了师生之间的融洽关系。实践证明，微信公众平台的应用拓展了学生的学习视野，提高了教学资源的利用效率，激发了学生的学习兴趣，对于微生物学实验的教学改革具有重要的意义。

【参考文献】

[1] 陈永富，朱秋华，尹尚军.高校实验教学中学生能力的培养[J].教育理论与实践，2009（9）54-56.

[2] 马丽光.全程参与化学实验方法的总结与进一步提高[J].卫生教育，2015（25）50-52.

[3] 魏振林，焦德杰.生物化学“4+3+3”实验教学改革探索[J].科教导刊，2016（1）134-135.

[4] 殷培峰，向玉勇，张维柱，朱双杰.微生物学实验教学改革探索[J].菏泽学院学报，2011（5）119-122.

[5] 许禔森.基于微信平台的高校微生物学课程教学设计[J].安徽农学通报，2016（16）151-154.

【作者简介】

许禔森，山东德州人，职称：副教授.