发展中高校微生物学教学体系建设

丁 栋， 谢占玲， 李长忠， 张得钧

(青海大学 生态环境工程学院, 青海 西宁 810016)

微生物学是生命科学的主流与前沿课程之一，具有发展历史久、学科交织广、涉及研究领域多、教学内容抽象及信息更新快等特点，是当前倍受高校关注的生物学专业基础核心课程。教育方面，各高职院校群策群力，提出不同的方法及建议，为该课程教学从量变到质变奠定了坚实的基础[1-6]。围绕国家生态文明建设战略、“生态立省”战略以及青藏高原生物产业发展中的重大瓶颈问题，青海大学生态环境工程学院以培养高原动物、植物及微生物资源保护和利用等方面的科研及工作人才为教学目标，对不同学科构建符合发展规划的教学体系，并用于教学中，为学院实现教学目标，促进教育教学事业进步，起到了积极作用。微生物学属于我院核心学科专业基础课程之一，结合学院发展规划，借鉴不同院校微生物学教学改革经验，对微生物学教学体系进行优化，取得了不错的教学效果(图1)。本文就微生物学教学体系构建的几点认识进行归纳总结，以期为促进微生物学教育教学工作提供参考。

图1 微生物学教学体系Fig.1 The teaching system of Microbiology

1 为提高微生物学教学质量，提倡多元化理论教学方法

合理的教学方法是提高教学质量的前提。教学中遇到的主要问题包括：①教学时间有限，如何简化教学内容及教学过程；②如何加深抽象理论知识的理解；③如何整体提高学习成效；④如何夯实理论知识的应用基础；⑤如何系统培养学生实验技能。通过多年经验总结，为解决教学中的问题，除了要求教师充分备课和更新教学内容外，还要求多种教学方法相结合来提高教学质量。我们提倡“以多媒体教学为基础，简单、全面映射教学内容；采用多种教学方式相结合，提高教学成效；合理增加双语教学，为理论知识的进一步应用打下基础；理论向实践过渡，开展系统实验教学”的多元化教学方法。

1.1 多媒体在教学中的重要作用及应用

多媒体教学能够将微生物学这一静态、抽象的黑白世界变得更为直观、生动、形色兼备[7]。除了在课堂上采用的PPT、Flash动画及视频影音等教学方法，还发展了借助网络的"第二课堂"多媒体教学手段，包括微课教学、慕课教学、网站教学及通讯软件介导的教学(如微信教学)等[8-11]。既简化了教学内容及教学过程，又拓展了理论知识的学习途径。对于后者，我院属于试行阶段，就前者而言，要求多媒体课件设计遵循"内容全面、概括性强、有层次感、讲解内容要简单、针对性要强、尽量增加趣味性、尽量以高原微生物资源为出发点"的原则。以沈萍老师编写的《微生物学》(第8版)中原核微生物细胞壁结构为例，讲授内容包括：革兰阳性菌和革兰阴性菌细胞壁的结构组成；各组成单元的结构模型；革兰阳性菌和革兰阴性菌细胞壁的结构异同。知识点特征：内容多、抽象。遵循设计原则，以PPT作为授课方法，展示内容次序为革兰阳性菌细胞壁结构组成概况；革兰阴性菌细胞壁结构组成概况；革兰阳性菌细胞壁结构组成讲解；革兰阴性菌细胞壁结构组成讲解；革兰阳性菌与革兰阴性菌细胞壁的结构异同(图2)。通过PPT展示，课程整体具有层次感。图片展示使得教学内容简单、直观。抽样检测结果表明，学生对知识掌握较为扎实，对授课方法反响良好。除了介绍基础理论知识，需要多媒体介导的教学内容还包括“实验技术演示、国际相关事件报道、科研内容发展历史及进程、抽象知识点展示、概括性总结”等。如“微生物与基因工程”中Southern Blot技术，仅介绍技术原理和流程不能加深学生的理解，将该技术列入课程实验，周期长、经费高。因此选用生物秀网站制作的一段10分钟Southern Blot技术视频，既直观地展现了实验技术，又通过讲解让学生全面掌握该技术的流程、原理和实验注意事项，节约了教学时间，简化了教学内容，教学效果良好。

1.2 选择合理教学方式，整体提升学习成效

适宜的教学方式是提升教学效果的基础[12-14]。教学过程中，为避免单一的教师为主体的教学方式，应采用多种教学方式相结合提高教学效果。教学方式主要包括兴趣教学法、引导教学法、实践教学法、互动教学法及反转教学法等。

图2 遵循多媒体设计原则的PPT设计流程(以原核微生物细胞壁为例)Fig.2 The process followed the principle of PPT designment (Illustration by the example of the cell wall of prokaryotic microorganism)

开展形式包括场景模拟对话、专业竞赛、一问一答教学课堂、理论实验设计、课程知识点与科研问题PPT演示、兴趣问题小型讲座及综述写作等。对于教学方式的选择，需要遵循具体问题具体分析的原则(图3)：①教学内容的分析。教学内容依照其属性分为“精讲”与“泛讲”、“抽象”与“具体”、“理论”与“应用”。“精讲”内容即“教学内容极其重要，要求学生全面、扎实掌握的授课知识点”，该部分内容要求教师全面、系统的进行讲解。如“微生物细胞的结构与功能”章节，属于微生物学必须掌握的基本知识，属于精讲内容。“泛讲”内容即“教学内容与其它课程重复，教学内容脱离教学大纲要求范畴或学生已有的专业水平难以理解的知识点”，要求教师选择性讲解。如“微生物与基因工程”章节，与基因工程课程内容重复，同时微生物学属于二年级学生课程，基因工程属于三年级学生课程，超出学生专业知识水平，教师可以对内容进行选择性讲解，或者开展一问一答课堂对学生预习后存在的问题进行解答。根据是否能够被感官直接把握的特点，将知识点分为“抽象”与“具体”，如“微生物细胞结构”与“微生物菌体形态特征”。“理论”与“应用”是根据知识点是否属于理论基础或实际操作进行划分，如“微生物生长的影响因素”与“微生物生长繁殖的控制”。通过对教学内容进行分析，再结合多种教学方式完成教学，能够起到非常好的效果。如微生物学中的“感染与免疫章节”，课程内容抽象，与我院开设的免疫学课程重复，可以选择对本章节进行泛讲，同时加入相关免疫学Flash兴趣动画、视频及参观医院展板等教学方法，能够起到对免疫学知识前期铺垫的作用。②教学主体的分析。教学主体包括教师和学生。教师是知识的传授者。教师团队中，不同教师擅长的教学方式不同，对于知识点讲授的方式方法也不同。在教学过程中，教师应当严格遵循教学基本准则，根据个人能力选择合理的教学方式。学生是知识的接受者。不同的学生，就其知识基础、专业兴趣、对专业课程的见解及对专业未来发展方向看法的不同，在学习过程中对知识的理解、学习及接受程度也不同。通过对学生群体分析完成教学，也是教学中的重要环节。比如，通过成绩查询了解到，某班级学生整体基础扎实，学习能力强，可以选择反转教学法，教学中以学生为主体，开展一问一答教学课堂、课程知识点PPT讲解、综述写作、兴趣问题5分钟讲演等，既能够通过学生自学提高学习成效，又能够保证解决问题。如果整体水平较低，则要求精讲内容多于泛讲内容，同时还要加入兴趣教学或引导教学以提升学生学习兴趣。因此，对于教学方式的选择一定要具体分析再做实施。

图3 教学方法实施要求Fig.3 Requirements for the implementation of teaching methods

1.3 为未来发展打下基础，开展双语教学

微生物学教学，除了要求学生能熟练应用专业基础理论知识，还应当促使学生具有运用第二专业外语思考问题、搜集信息、工作交流及书写研究内容的能力。双语教学是基于专业理论知识之上，培养学生运用第二专业外语能力的教学方法之一[15-19]。但是双语教学难度大，如何合理、有效地开展双语教学是当前高校教育的思考问题之一。目前，我院以微生物学为试点课程，尝试采用三步渗透法，包括大学英语教学、专业英语教学及微生物学双语教学，完成本科双语教学内容，效果良好。针对微生物学双语教学中的问题，总结出以下几点经验：①选择重要章节，开展双语教学。对于本科教育而言，双语教学属于启发式教学，教学深度不能太大，要基本保证学生掌握专业名词、概念及相关功能特征的双语知识。因此在教学过程中，主要选择基础知识章节及基础应用章节为双语教学的重点(如微生物的代谢及微生物的纯培养等)，以保证今后涉及到相关双语知识，学生能够应用并在此基础上取得更好的拓展。②中英文比例合理搭配，降低教学难度。合理的中英文比例搭配是保证教学质量的前提[20-22]。教学过程中，全英文式教育容易导致教学内容枯燥乏味及教学内容难度增加等问题。应当调整中英文比例，调整教学方式。采取中英对照方法教学，对课程各知识点分别进行讲解，再以全英文对讲授内容进行总结。这样既保证了对专业基础知识的讲解及向双语的过渡，又保证了英文教学覆盖面及教学内容简单易懂，是理想的教学方式。以原核微生物基本细胞结构为例，授课知识点包括细胞膜、细胞壁及拟核等基本细胞结构的功能及组成。讲解过程首先以中英文对照分别对各细胞结构内容进行讲解，最终以覆盖授课内容进行全英文提问、交流或概括总结，既保证掌握知识要点，又保证了双语过渡。③学习资料多样化，拓展教学内容。教学中，除了选择课堂使用的更新较快的中英文对照书籍及全英文书籍为主要讲义以外，还使用了全英文多媒体影音及外文文献。通过外文文献的阅读，了解专业前沿信息，学习文献的选择方法，掌握文献的写作手法及避免文献写作中经常出现的问题。全英文多媒体影音让学生能够更简单、具体地了解学习内容。比如“T4噬菌体装配”教学内容抽象，选择Flash为主要教学工具，视频为全英文，时长5 min。在讲解过程中，教师需要提取“Baseplate assembly, Tail tube and tail sheath assembly, Head morphogenesis, Whisker and long tail fiber assembly”等关键词，针对噬菌体装配的不同程序，根据视频播放顺序逐一进行交流讲解，学生既明白了双语中关键词提取的重要性，又学会了噬菌体装配的名词及流程的双语内容。

1.4 理论向实践过渡，开展系统实验教学

除理论教学内容，实验是学生理论用于实践的第一步。本教学体系中，要求同一专业开设的实验课程相辅相承，基础实验要为更系统的综合性大实验打基础。微生物学实验属于基础实验，教授学生基本实验技能，实验内容包括：水体、空气、土壤中微生物分离培养；菌种形态观察；菌种生物化学检测；菌种生长曲线制作；菌种活性筛选及抗性筛选等。通过基础实验训练，让学生了解实验基本技能操作方法、实验需要注意问题及培养良好的实验习惯，为之后的发酵工程(如，菌种的发酵条件优化)、基因工程(如，感受态细胞培养)及微生物工程(如，酶活性菌种的培养及筛选)等综合性大实验中微生物实验的严谨操作打下基础。

2 为保证教学基础，合理规划教学资源建设

教学资源是与教学和课程有着直接或间接关系的物质与人力。教学资源的建设不仅限于单一的教材或校内资源，应包括一切与教学规划及发展规划有关的资源。不同院校对于教学资源建设的出发点不同，包括：①以学生为出发点的教学资源建设。其宗旨是以学生为主体，结合学生素质现状和兴趣，用于调动学生学习积极性和促进学生创新性的教学资源；②以教师为出发点的教学资源建设。结合师资力量和水平，针对学校擅长的或缺失的专业，推动专业发展的教学资源；③以学校特色为出发点的教学资源建设。依据学校的发展历史、地理位置、发展方向及特色文化，推动学校特色发展的教学资源；④以社会需求为出发点的教学资源建设。根据社会需求，解决社会问题及为社会发展服务的教学资源。我院地处青藏高原，围绕国家生态文明建设战略、“生态立省”战略以及青藏高原生物产业发展中的重大瓶颈问题，以培养高原动物、植物及微生物资源保护和利用等方面的科研及工作人才为教学目标，建设具有学院特色且为社会服务的教学资源，总体包括基础资源建设及教学团队建设(图4)。

图4 课程资源建设Fig.4 The construction of the curriculum resources

2.1 基础资源建设

2.1.1 教材建设 教材是教学的载体，选择教材时要求教材内容覆盖面广，深度符合本科教学要求，能够结合教材中的内容，根据教学要求加入相应的拓展知识。目前我院比较青睐的教材包括：沈萍老师编写的《微生物学》及《微生物学实验》，Kathleen PT 等编写的《Foundations in Microbiology》。教材内容覆盖面广、深入浅出、图文并茂、版本更新快，能够根据教学要求适度增加或改变相关知识点。除了购买书籍，我院还自编完成微生物学讲义、微生物学双语教学讲义、微生物学实验讲义及微生物学题库。在自编教材中加入了与青藏高原微生物资源(如黄蘑菇、牦牛瘤胃微生物、冬虫夏草、嗜盐菌等)有关的知识内容，为特色教学奠定了基础。

2.1.2 实验室建设 实验室是高职院校用于培养学生实践能力的主要场所，是高级专门人才培养的必备条件。在高等院校中，实验室建设的资金投入量和固定资产额占有极大比例，也间接的反映了学校建设整体规划和技术基础。依托学校三江源国家重点实验室，与微生物学相关，以教学及应用为出发点，我院建设了分子生物学及生物化学省级重点实验室、微生物学实验室、极端环境微生物研究室及发酵工程实验室，为学院人才培养奠定了坚实的物质基础。

2.1.3 实习基地建设 实习基地是全方位检测教学成效的基石，是学生初步体验社会，并将理论用于实践的铺垫。在我院，实习基地的建设并非是单向性、只为微生物学服务，而是系统的、以学院发展规划为基础、以企事业单位为依托、多个学科相交联的教学资源建设，建设方向包括生物制药、环境保护、生物技术及发酵工程，实习地点属于地方企事业单位(如可可西里药业)。通过实习基地建设，提供实习地点，以此检验学生整体能力，让学生了解理论与实践的区别，了解工作单位与校园环境的区别，为学生工作能力的培养打下坚实的基础。

2.2 教学团队建设

教师是教学的主体，是保证教学质量的前提。教学团队建设要求职称分配均匀，包括高级、副高、中级及初级职称教师。选择“传、帮、带”的方式方法建设团队，即以高级职称教师或经验丰富教师为中心，对新进教师的教学方法进行修正和指导，使其尽快进入教学角色中。同时，通过参加教学会议及教学培训，学习优秀院校相关课程的教育教学体系和方法，提高教师教学能力水平。对于团队成员，要求积极申报国家及省部级课程建设项目，以获取资金用于建设教学课程。鼓励优秀青年教师积极参加教学竞赛，通过竞赛检验个人水平。除教学团队人力资源建设和人才培养，教学团队需要针对学院发展规划研究教学内容，制定教学大纲，包括：①基本知识点的界定。对于必须要讲解的基本知识点，通过教学团队整体讨论，列入教学大纲及教学进程计划。教学知识点分布根据不同专业方向，依照要求的熟练掌握、一般掌握、简单了解等三个级别归纳总结，以便于教学内容保证专业需求。②加入授课内容的合理性分析。对于教师个人加入的授课内容，应当属于个人研究领域内容，或经过文献考证准确无误的科研内容。加入内容的难易程度，应当符合本科教学的要求。加入内容前，应当经过教学团队讨论。目前，已加入的教学内容主要针对青藏高原微生物资源的研究方向、研究意义、研究方法及研究内容等(如冬虫夏草内生菌的分离培养方法、分离内生菌的种类及发酵代谢产物研究，加入章节“微生物发酵培养”；黄绿蜜环菌菌丝体形态，加入章节“真菌形态结构”等)。③已有教学内容的优化。教学内容优化，主要包括教学内容难易程度分析及精简重复教学内容。授课内容的难易程度，影响学生对知识点的理解与掌握。针对不同年级，要求根据学习能力来分析教学内容的难易程度，以保证授课内容深入浅出。重复教学内容要求精简，要保留基础内容，去除多门课程重复讲授的知识内容。目前，微生物学教学团队教师包括高级职称教师3名，副高级职称教师3名，中级职称教师2名，初级职称教师1名。

3 考核体系构建，以实践检验教学及学习成效

考核是检验学生能力、学习成效、教学质量的方法之一，考核体系构建要求具有以下几个特点：①综合性。要求考核方法与考核内容整体反应学生的能力和学习的成效，包括理论知识的掌握程度、应用能力及实践能力等。②合理性。要求考核体系符合本科教学要求，考核内容属于能力水平之内，具有可行性，不受其他因素干扰。③有效性。考核内容能够客观、有效地映射学生学习成效。④准确性。考核成绩能够准确衡量考核对象能力水平，不会因考核对象不同而改变。本教学体系中，考核体系包括多个方面。

3.1 科研成绩映射学生综合素质

通过参与科研，将学生取得的成绩(参加学术交流会议、发表论文、会议志愿者、申请校级大学生创新项目等)列入学生综合考评内容中，能够全面、合理、有效的评定学生学习成效。让学生加入课题组，参与科研工作，是检验教学质量、修正学生学习成果最有效、最直接的方法。通过参与科研工作，能够促使学生更多的去思考与应用专业理论知识。课题组的研讨会及国际交流会议，对研究内容及前沿专业知识的讨论，能够加深学生对专业知识的理解，拓展学生的专业知识内容。通过科研论文的写作，让学生能够准确掌握专业理论知识在解释科学问题中的作用和方法。通过科研实验，让学生明白理论与实验相互辅助完成科学问题验证的过程。在我院，学生的毕业设计并非由学生个人设计完成，而是与教师所持有的科研基金相关，由教师参与指导。通过设计及完成毕业论文，达到综合检验学生能力的目的，包括：应用能力、实验技术的操作能力及科学问题解决能力。

3.2 理论与实验考核，展示学习成效

理论考核要求考核内容能够反映学生基本知识掌握程度、举一反三的能力。考核方法包括：①试题考核。根据教学大纲规定知识点，以多种题型考核学生知识点的掌握程度。为防止学生“只背不想”，考核试题要求客观题占60%，主观题占40%。②其他考核办法。除试题考核，可根据教师要求、课程属性(必修课、选修课)及课程大纲安排其他方式的考核。包括综述写作、展板制作、知识点5分钟讲解等。与大纲要求的知识点考核不同，这些考核方法只能用于激发学生思路、拓展学习内容，可作为辅助考核方法。如综述写作，学生通过文献查阅，对学习过程中积累的科研问题，选择其一，撰写综述文章。教师根据其写作格式、用词是否得当、讨论问题是否深入、创新性等多个方面进行评分。这些考核办法不仅锻炼了学生信息搜集能力、论文写作能力、理论知识的应用能力，还展示了学生的能力水平，考核成绩科学、有效，属于较为轻松、合理的考核方法。实验考核是对学生实验技能的考核。考核内容包括基础操作、实验记录、实验结果处理。通过实验过程中学生操作是否熟练、严谨，实验记录是否规范、整齐，实验结果是否准确、精美进行评分。系统的实验技能考核还培养了学生良好的实验态度和习惯。

3.3 实践检验知识的应用能力

实习指导教师对于学生整体工作能力的肯定即是最好的评价。实习基地的建设为实践考核服务。与课程考核不同，实践考核属于系统、全面的考核方法，只能间接反应学生的学习成效。在实习中，微生物学在其中起到提供理论知识的作用，如药品中超标微生物检测及药物抗性筛选，发酵工程中微生物菌种的筛选及培养，环境保护中微生物对水质监测的作用，这些都与微生物学理论知识有关，良好的工作成绩与熟练掌握的微生物学理论知识息息相关。通过实习不仅能够为地方企业服务，让学生感受工作和社会氛围，还能够间接检验微生物学的教学成效及学生理论知识的应用能力。

4 结 语

教学体系构建是保证本科教学系统、有序进行的前提。通过我院对微生物学教学体系构建的实践及经验总结，针对教学方法建设、教学资源建设及考核体系建设，提出合理、有效、系统的建设思路，取得了理想的教学效果。通过系统的培养，学生对微生物学知识的掌握及应用达到并超出本科教学的要求，为研究单位及用人单位人才输送保证了质量。依靠多年的教学成绩，教学团队先后申报、获批并完成教育教学改革项目5项，为我院微生物学教学夯实了基础。

伴随着信息、技术方法及人员知识层次的更新，合理的教育教学方法永远是一个值得讨论的问题。微生物学教学体系构建的经验总结，需要不断进行探讨与分析，以保证教育教学与时俱进、面向未来。