激励研究生创新思维，探索高级微生物学教学改革

余秀梅, 辜运富, 向泉桔, 赵珂, 陈强, 马孟根

(四川农业大学 资源学院, 雅安 611130)

创新是人类特有的认识能力和实践能力，是推动社会发展、民族进步的动力和源泉，也是高素质人才发展的必然要求[1]。创新包括思维创新、知识创新、技能创新，其中思维创新在人才培养中举足轻重。研究生教育是我国培养高层次人才的主要途径，其目的是培养具有科学精神和原始创新能力的专业人才。研究生教育将理论教育和科学研究相结合，其中科学研究形成毕业论文是研究生教育的主要部分。研究的两大基本特点就是“求真”和“解惑”，即要提出有意义并能够通过实证来研究的问题。科研工作者提出有意义的问题是研究是否成功的灵魂和基础，也是激发科研工作者兴趣的动力和源泉。目前，研究生教育存在的问题是学生思想惰性下，创新意识薄弱，发现问题的能力缺乏，更提不出有意义的研究问题，这必将导致研究生的科研工作停留在低重复性水平，最终因缺乏创新性且质量差不能形成并发表高水平的学术论文。因此，研究生教育需要高度重视学生创新思维的培养[1]。

微生物学是生命科学领域中一门重要的专业基础课程，也是当前生命科学中极其活跃、生命力极为旺盛的学科[2]。微生物学涉及面广、发展迅速，在生物科学、生物技术、生物质资源和环境保护等方面有着广泛的应用。高级微生物学是微生物学硕士研究生的专业基础课，也是面向我校环境类、农学类和生物科学类硕士研究生的选修课。在当前的本科教育体系下，“普通微生物学”课程教学以教授系统的课本知识为核心而导致专业内容被弱化、学生创新能力得不到训练。因此，在研究生阶段应加强学生对微生物学知识的专业化训练和创新性训练，从以往的以教授理论知识为重心转变为以培养研究生的创新思维为核心，提升研究生科研素养，为研究生的科学研究打下基础。

目前，生物教育硕士培养模式存在诸多问题，如：教学目标不明确、重学术、轻实践、教学模式与方法少特色、教学内容陈旧等[3]，这些问题导致研究生出现科研兴趣不高、创新思维缺乏、科研素养低等现象。陈亮和王玉国[4]论述了学术活动在研究生创新能力培养中的作用，而课程教学作为研究生教育的主体部分之一，更应该在授课过程中培养研究生的创新能力，提高研究生的专业素养。近年来，教师们在教学过程中不断探究新的教学模式，如南京农业大学的于汉寿等针对研究生在高级微生物学课程学习中的定位不准确、学习目的不明确、态度不端正、微生物学知识背景差异大、师生交流不够等问题进行了课程改革[5]；贵州大学的韩丽珍等人通过丰富教学内容、改进教学方法、改革实验教学模式和成绩考核方式来提升学生的兴趣和自主学习的能力[6]。然而，还鲜见依托高级微生物学课程教学来提高研究生创新思维的改革探究尚无。因此，本文主要针对农业院校的专业特色，依托“高级微生物学”课程教学改革来培养研究生的创新思维。

1 教师队伍年轻化

高级微生物学授课专业范围广、上课难度大。近年来，高校师资队伍学历层次和职称结构都在提高，但是仍然存在学历和能力不对称、科研和教学不对称的现象，进而导致部分教师仍然存在创新素质缺乏等问题[7]。为保证高级微生物学课程教学质量，本门课程由具有教授职称的教师负责，以教学水平高、经验丰富、阅历广泛的老教师为主力，同时配备精力充沛、创新思维活跃的年轻副教授。授课教师均具有博士学位，有1年以上出国留学经历，并在微生物学相关专业领域的研究工作中成绩突出，发表过高水平的学术论文，具备开阔的国际视野，他们能够将国际微生物领域前沿科学问题与成果引入到课程教学中，为培养学生的创新思维添砖加瓦。教师队伍将针对选课学生的专业方向进行专业化组建，例如2015学年，当环境类专业学生的选课比例上升至35%而农学类专业的学生选课比例降低至0%时，教师队伍中从事环境微生物学教学研究工作的教师上调增至2位，而从事农业微生物教学科研工作的教师开课在此学期被暂停。将经验阅历丰富的老教师与思维精力活跃的年轻导师进行组合以弥补各自的不足，打破了这门课程过去只偏重于有经验和职称高的老教师的教师队伍组建方式，通过授课教师们的课前讨论制定相应的授课计划，在高级微生物课程教学中注入新活力。

2 课程设计专业化

课程组精心设计课程内容，充分利用我校微生物学科的优势和特色，增加前沿动态及最新成果，提高教学质量。高级微生物学课程设计的创新重点是教学内容的优化，本课程以国际优秀教材BrockBiologyofMicroorganisms(14th Edition)为主要教材。英文版教材给研究生提出了更高的专业英语学习要求，为国际期刊学术论文的阅读与撰写打基础。BrockBiologyofMicroorganisms(14th Edition)是生命科学名著，涵盖了微生物学的新进展，知识全面，内容丰富[8]。

高级微生物学的开课对象主要集中在微生物学专业的硕士研究生及我校环境类、农学类、动科类和生物科学类的硕士研究生，这些专业的硕士研究生在本科已经开设有微生物学课程，且通过硕士研究生入学考试，已经对微生物学基础知识有了基本的认知和理解，因此高级微生物学的授课内容应将基础理论教学与学科发展前沿结合，在有限的32授课学时中讲授更加专业化和前沿化的内容。依据BrockBiologyofMicroorganisms(14th Edition)教材目录提纲及授课专业特色选择专业针对性强的内容结合学科前沿进行授课，并根据难易程度和主次内容进行大纲的制定和课时的分配。高级微生物学的主要授课内容及课时分配如下：高级微生物学课程介绍(2学时)；进化微生物学与微生物的多样性(6学时)；微生物生态学与环境保护(6学时)；微生物学原理与基因工程(6学时)；微生物代谢多样性与工业生产(6学时)；微生物病原、免疫与寄主的响应(6学时)。

3 教学方式多样化

教学方法的改革已成为研究生教学改革的一项重要内容。课堂教学的主要功能是立德树人、启迪思维、激发兴趣、调动学习积极性、培养主动学习的能力并解答疑惑。高级微生物学内容繁多、难于理解和记忆，采用传统的灌输式教学方式易使抽象的理论变得更加乏味，学生丧失学习兴趣。石慧等[9]比较研究认为讲授式教学方法适用于易理解型章节的教学，问题式教学方法适用于难理解型章节教学，讨论式为主讲授为辅的教学方法更适用于综合性应用型章节的教学。根据学生的认知能力和专业背景，构建“互动启发式”(图1)的多样化教学模式能克服传统教学缺陷，激发学生的学习兴趣。

图1 “互动启发式”教学模式

为了提高学生的兴趣、激发学生的创新思维、提高教学质量，在高级微生物学教学过程应注重“教师为主导、学生为主体[10]；学生参与、教学互动[11]；学思结合、知行统一[12]”的教学模式(图1)。授课教师在课堂授课过程中引入讨论式、提问式、报告式、案例分析式等多种互动式教学方法，以调动学生的学习兴趣、激发学生的创新思维。

3.1 教师为主导、学生为主体

高等教育的课堂教学是大学培养人才的主要阵地，因此只有课堂教学质量提高了，人才培养质量才能从根本上得到提升。传统的灌输式教学更容易使学生的主体地位被削弱，而在高质量的教学课堂中学生一定是主体。因此，在“高级微生物学”创新思维培养教学课程设计中体现出了学生的主体地位和老师的引导作用。

高级微生物学的专业化课程设置中凝练了BrockBiologyofMicroorganisms(14th Edition)教材中专业性强、应用性广且适合我校微生物学科发展的5个部分授课，每个部分都由从事相关领域研究工作的老师进行更加专业化的授课，因为这些老师必然会引入更多相关领域的热点问题和前沿发展。课程的课时分配上也体现学生的主体地位，对于已经完成本科学习的研究生们更加需要“授之以渔”，而不应该像本科教学那样“授之以鱼”。课程设置了5个部分的授课内容，每个部分的授课安排6学时完成，其中2学时是老师的理论授课，4学时是多样化课程训练，如热点问题的讨论、案例分析、科研问题的探讨与解决方案设计等。授课老师在有限的2学时中主要通过“抛砖引玉”的方法讲解授课内容的重点与难点，尤其是提出教学内容相关的热点问题、学术前沿及应用前景，启发学生自主学习，为在后期安排的4学时课程训练中积极参与教学互动打基础，实现学生在课堂教学中的主体地位，以达到激发学生创新思维的目的。

3.2 学生参与、教学互动

在课堂教学中学生是否能够积极主动地参与是教学互动成功与否的关键，这也是高等教学课堂的一个难点。然而，研究生教学常常表现为本科化，即教师满堂灌、学生记笔记、考试考笔记、考完扔笔记，这种培养方式显然不能培养出具有创新思维的高层次人才[13]。同时，部分研究生尚存在的不足之处，如动手能力差、交流和表达能力欠佳、创造力和想象力不够丰富、解决问题和领导能力欠缺、国际观念不够等[13]。因此，授课老师在课程训练当中一定要以激发学生学习兴趣、调动学生学习积极性为基础，以促进学生学习角色的转变、培养学生主动学习的能力、充分发挥学生的能动性，以激励学生积极参与教学互动，实现研究生创新思维的培养。同时，在课程考核当中对每个环节都设置考核，实行“环环相扣、能者多得”的考核制度，间接地督促学生积极参与教学互动，更好地启发学生创新思维的形成。“说不，提问与探索”与创新思维之间存在十分紧密的关系 (图2)，因此研究生创新思维的培养关键在于让学生能说不、能提问、能自主探索。在高级微生物学的课程教学中应该如何通过多样化的“互动启发式”教学方式来帮助学生形成这种创新思维呢？

1)说“不”。研究生教育的主要任务是培养学生批判性思维和创造力，说“不”就是一种批判的精神。大部分研究生往往习惯了现有的知识定律，墨守成规，而少了批判精神，少了那份能够勇敢说不的勇气，而说“不”是创新思维形成的第一步。因此，在课堂讨论环节中尽量偏重于设置训练学生的批判性思维，要求每位学生针对提出的讨论主题说出不一样的看法，形成自己独特的见解。在高级微生物学的课堂互动教学中，每一个专题中设置一个与主题相关的说“不”讨论，让每个同学通过查阅资料和思考，提出自己独到的见解，并指出自己认为“不”对的地方。在说“不”的课程讨论中实行全体同学参与打分，让同学自己评选能够勇敢说“不”而且能够说好“不”的同学，这个考核的过程也给予了全体学生思考批判性思维的机会，以帮助学生锻炼自己的创新思维。

2)提问。一个成功的教学过程，教师是导演，学生是演员，而多媒体课件只是舞台背景。然而，在大部分的研究生课堂教学过程中，老师忽略了自己的主导作用，而学生没有意识到自己的主体作用。因此，在整个课堂教学中基本上都是“老师提问学生回答”，而缺少“学生提问老师回答”的环节。研究生教育的目标是培养具有科学精神的专业人才，而科学研究就是一个提出问题并解答问题的过程。科研工作者提出一个好的问题是科研工作成功与否的基础，也就意味着创新是是否能够发表高水平论文、是否能够形成科研成果的关键。然而，当代研究生很难提出一个好的问题，也就是缺乏所谓的创新意识，而更多的是听从导师的安排和建议来开展自己的科学研究工作。因此，在高级微生物教学过程中适当地在每堂课中都设置一些提问环节，让学生提问，老师或同学回答，锻炼研究生提问的能力，培养研究生的创新思维。老师在课程考核中，也对这些主动提问，以及能够提出好的问题的同学进行加分，激励学生参与教学互动，学会提问并提好问题。

3)探索。探索指的是探查未知事物的精神或多方寻求答案解决疑问的过程。众所周知，提出问题容易，解答疑问难，科学研究更是如此，仅知其然是不够的，更需要知其所以然。有些人为了解答一个科学问题可能会用其三年五载，甚至是毕生心血。当今社会，部分科研工作者因巨大的生存压力而浮躁，少了那份笃定而平淡的科研精神，少了那份对科学研究持之以恒的态度。在科研工作中经常会遇到一些困难，而好多研究者因急于求成而“另辟蹊径”，这样不能持之以恒地开展科学研究必然会导致科学研究的失败还费时费力。因此，作为高层次科研素质培养教育，研究生教育应该高度重视学生的创新思维以及对科学研究的探索精神。那么，如何在高级微生物学的教学过程中来培养学生的探索精神呢？第一，让学生系统的学习和理解高级微生物学的教学内容，认知微生物在整个生命科学中的重要作用，掌握微生物研究领域的前沿动态，激发学生的学习和研究兴趣；第二，让学生结合自己的科研方向，寻找自己最感兴趣的问题进行实验方案的设计并提出可能遇到的问题，形成报告后在课堂上进行讲解和探讨，通过讨论来帮助学生解决在科研过程中遇到的问题并分析研究的可行性，以使研究生能够持之以恒地探索科学问题。

3.3 引导学生说“不”、提问和探索的案例

根据课程的专业化设计，我校将开设的高级微生物学课程教学的专业化内容分为了5个章节，每个章节由一位以上的专业化老师负责教学，要求每个章节至少设计一个课程讨论形式的互动环节，并在课程讨论中引导学生说“不”、提问和探索。例如在“微生物生态学与环境保护”章节中，老师设置了一个以“环境中的微生物是一把‘双刃剑’”为主题的课程讨论，有意识地将学生分成了甲、乙两个大组，甲组主要辩论环境中微生物的利，乙组主要辩论环境中微生物的弊，通过双方辩论最终得出结论“环境中的微生物是利大于弊还是弊大于利”。老师给予学生至少一周时间查阅资料，尤其要求学生查阅环境微生物相关国际顶级期刊的研究论文，待双方准备充分后再进行课程讨论。辩论时，要求甲乙两组各自为辩证自己的观点做到能说不、能提问，并对在辩论过程中产生的大家都比较感兴趣的问题进行探索性的学习讨论。开展课程讨论后，学生们普遍认为这种形式避免了枯燥的填鸭式教学，提升了大家的学习兴趣，学生们在查阅资料和辩论过程中学到了课本以外更加丰富的专业知识，尤其对环境微生物研究的前沿动态有了一定的了解，这为科学研究的创新起到了很好的铺垫作用。

3.4 学思结合、知行统一

古人云：“学而不思则罔，思而不学则殆；行成于思，毁于随。”因此，学思知行有机结合是教育教学改革的主要内容和基本方向，是教学追求的理想状态和学习成功的必然途径。高级微生物学课程面向具有科学精神和原始创新能力的研究生开课，因此在高级微生物学课程教学过程中必然要求学生做到学思结合、知行统一。学思结合要求研究生认真学习和掌握高级微生物学课程教学内容，同时还要求学生勤于思考，尤其是结合自己的科学研究方向来思考。研究生培养的基础和精髓在于科学研究，因此微生物学专业的硕士研究生更应该通过高级微生物学的学习，思考如何更好地开展科学研究、如何创新科研方向，以及思考如何利用专业知识来解答微生物学研究领域的难题。知行统一要求学生们知道并理解高级微生物学知识点、重点、难点及不同微生物学领域的前沿动态，以帮助我们在后期的科学研究中能够有效地化理论为方法，能够将科研与生产应用、社会实践相结合，能够让自己的科研成果造福人类。

在高级微生物学的课程教学过程中作为主导角色的教师应该如何引导学生学思结合、知行统一呢？1)以针对性、启发性、简洁性[8]为原则设置课程训练主题，激发学生积极主动的思考；2)以灵活性、趣味性、互动性为原则设置课程训练的参与方式，可通过热点新闻、趣味动画、生活点滴等为题材引出课程训练的主题，调动学生参与教学互动的积极性，激发学生开动大脑思考问题，以实现引导学生学思结合；3)以探讨性、答疑性、互助性为原则设置课程训练内容，探讨学生们科学研究中面临的难题及研究内容的应用前景，引导学生们将科学研究与应用创新相结合，以帮助学生实现知行统一。

4 考核方式灵活化

高级微生物学的考核方式不再以卷面考核为主体，而是以课程设置内容实行灵活性考核，以完善高级微生物学的考核制度。由于多样化互动启发式课堂教学是课程改革的主体内容之一，因此在课程考核中将实行多环节灵活打分、打分环节环环相扣、能者多得鼓励加分的原则进行考核，主要考核学生的参与度与互动表现，考核分值比例为40%，主要目的在于间接激励学生积极参与课程互动，激发学生的学习主动性，启发学生创新思维。在整个课程教学过程中老师理论教学的时间比例只占三分之一，课程理论教学部分希望学生在老师提出理论教学板块中的重点和难点之后自学教材内容，以提高学生自主学习的能力，此部分内容主要以课程习题或作业的形式进行考核，考核分值占30%。根据课程改革的核心内容是培养学生的创新思维，课程教学完成后应对研究生的创新思维进行考核，因此高级微生物学将以“如何在微生物学科学研究中创新？”为主题的课程论文取代卷面考核，课程论文要求不低于3000字，考核分值占30%。

5 小结

经过为期两年的改革，高级微生物学课程形成了基本稳定的教学模式和结构，并且受到了学生的喜爱和老师的好评。学生们认为：这种新型的教育模式打破了传统灌输式教学方式，体现了学生的主体地位，激励了学生积极参与互动教学，并在自主学习能力和科研创新能力方面得到一定的提升。导师认为：这种“互动启发式”教学模式和创新思维的培养给学生后期开展的科学研究打下了基础，为发表高水平科研论文奠定了基础，激励了学生对微生物相关领域研究的科研兴趣，在一定程度上提高了研究生的科研素养，提升了学生适应新形势下创新科学研究的综合能力。

高级微生物学作为微生物学专业硕士研究生的专业基础课，在教授微生物学专业理论知识与培养学生创新思维、提高研究生科研素养等方面有着重要的作用。针对当前研究生在面临巨大的社会压力下存在的浮躁心态、急于求成、思想懒惰、创新意识薄弱、科研素养不高等问题，在高级微生物学课程教学中实行教师队伍年轻化、课程设置专业化、教学方式多样化、考核方式灵活化等多方面的改革，能够激励学生的创新思维，培养适应社会发展的高科技人才，为我国科技发展输送科研素养高、综合能力强的高层次人才。