“微生物学”实验教学改革与科研性思维能力培养

任志强，卫春会，黄 丹，方春玉，邓 杰

（四川轻化工大学生物工程学院，四川自贡 643000）

衡量“微生物学教学”效果的标准主要是看学生在进一步学习专业课程、课题研究和实际生产中运用微生物学知识和实验技能解决有关实际问题的能力。因此，在开设“微生物学”课程的同时必然开设“微生物学”实验课程[1]。“微生物学”实验课程不仅是学生掌握微生物学实验的基本方法和操作技术的学习过程，也是进一步深入学习专业课程的基础[2]。此外，实验教学在提高学生的综合素质、培养学生实践能力和创新意识等方面具有特殊的作用[3]。“微生物学”实验是一门实用性很强的工具课程，具有其独特的实验方法和技术，其教学效果会影响后续专业课程的学习[4]。许多高校教师根据各自高校的特点和存在的问题，在“微生物学”实验教学方面进行了改革尝试，获得了较好的效果[5-8]。目前，学校“微生物学”实验是生物技术、生物工程、酿酒工程、食品科学与工程、食品质量与安全专业的必修课，与“微生物学”理论课同步开课，实验课为32学时。每年约有500人进行该课程的学习。近年来，根据专业培养需要，以培养学生科研思维能力、提高综合素质为目标，学习和借鉴其他高校相关经验，在“微生物学”实验中进行了教学方法的改革。

1 调整考核指标量化实验成绩

成绩考核是否合理，关系到学生学习的积极性。考核指标中掺杂了许多的不可量化因素，必然影响成绩的公平性，将会挫伤学生学习的积极性；客观公正的考核方式会促进学生学习的积极性，有利于学生平时更认真地掌握实验操作，从而巩固和提高学生的动手能力。

实验名称及占总成绩的权重系数见表1。

1.1 教学改革前的情况

实验课成绩总评为每次实验成绩乘以权重系数后，再加合；每次实验成绩又分为实验理论、实验态度、操作技能和实验报告4个部分。

每次实验成绩=70%实验过程综合成绩+30%实验报告成绩

其中：实验过程综合成绩=实验态度+实验理论+实验技能

表1 实验名称及占总成绩的权重系数

1.2 存在的问题

实验过程综合成绩占70%。其中实验态度指课堂纪律、学生预习情况及实验是否认真；实验理论通过教师提问和预习实验报告所反映的对实验原理的掌握情况；实验技能考核学生的实验过程，操作是否正确规范。但这3个部分内容的成绩都不便于量化。

态度是否认真不便于评判等级，且将该项目作为实验成绩的考核指标之一也不科学。实验理论部分中的教师提问不可能覆盖每一个学生，也无法保证每一个学生所回答的问题难易程度相当；关于预习实验报告，学生更多地将实验指导书上的实验目的、实验要求、实验原理、实验内容和操作步骤等部分抄写一遍；以此来衡量学生的实验理论掌握情况并不科学。操作技能虽然重要，但不便于量化考核，且操作技能都是由不会到会、由生疏到熟练，应该考核完成当次实验后对实验操作的掌握情况；但一个实验班大约有30名学生，要做到逐一考核学生对实验操作的掌握情况又无法实现。

1.3 教学改革后的情况

调整每次实验所占的权重系数，使其分布更加合理；每次实验成绩分为实验报告、实验理论、实验操作3个部分，各部分占比如下：

每次实验成绩=60%实验报告+20%实验理论+20%实验操作

将预习实验报告放入实验报告中，变2次抄书为1次。学生在做实验以前完成实验报告的实验目的、实验原理和实验步骤；具体要求实验步骤必须细化、具有可操作性，学生不但要明白每一步怎么做，还要明白为什么这么做。

在每次实验开始前，用10~15 min对学生的预习情况进行检测，考查学生对实验理论的掌握情况，检测以随堂测验的方式进行，题型主要以填空或简答题为主。

改革后的实验操作考查学生的实验结果，即学生完成实验后，教师检查其实验结果，达到实验要求后给出成绩，没有达到的则重新一次，直到合格为止。

2 将手机引入课堂加强过程监测

智能化手机时代已经来临，学生人手一台手机已经实现。教师谈机色变，单纯地阻止学生将手机带入课堂已经不可能。因此，教师应该转换思路，将手机引入到教学中，为“微生物学”实验课堂服务。

2.1 丰富课堂知识

“微生物学”实验课是通过一些实验的教学使学生掌握相应的方法，即不单单掌握这些实验，更重要的是了解这些实验所涉及的研究方法。如革兰氏染色和微生物形态观察的2个实验中，学生观察到的微生物是什么大类？这些大类有什么形态特点？它们的特化结构是什么样的？这些都可以通过网络进行搜索，对比自己观察到的有何不同。

2.2 加强过程监测

“微生物学”实验往往一个实验涉及到多个监测点，如丝状微生物的形态观察涉及到5类微生物（青霉、曲霉、毛霉、根霉和放线菌），每类微生物监测4个点（肉眼观察菌落形态，40倍放大观察菌落形态，选择2个合适的放大倍数观察个体形态和特化结构），一共需监测20个点。没有将手机引入课堂以前，更多的是学生自己观察后、以手绘的方式描述观测到的实验现象。但大多数学生并不能准确地描绘出来，影响实验课的教学效果。将手机引入课堂，学生在每一个监测点拍照，在实验结束时由指导教师检查实验结果，并根据实验结果给出实验操作成绩。这样一来学生不得不认真地完成实验相关的内容，达到相应的教学要求。

2.3 规范的实验报告

在拍摄的照片中，选择能够反映此次实验现象的图片打印，附在实验报告册中，并标清楚内容，描述实验现象，对形成的实验现象进行原因分析，培养学生科研表达能力。如在显微镜使用的实验中，以酿酒酵母为研究对象，建议学生选择放大400倍观察酵母菌的生存状态。图片需标注培养多长时间的酿酒酵母、放大倍数、染料种类等基本信息。图中酵母（美兰染液）有2种形态，蓝色和无色；学生需要讨论形成这一现象的原因。

2.4 实验数据处理更合理

手机拍摄的实验照片，如实记录了实验现象，再对其进行数据处理，结果更可靠。如在微生物大小测定的实验中，将图片拍摄下来，图片中包含了细胞大小和标尺。随机选择某一特定区域（可以画一个圆圈，不少于30个细胞），测量该区域内所有细胞的大小。这样可以尽量减少人为误差，在没有引入手机以前，该实验为学生随机选择15个细胞测量大小，存在人为因素影响实验结果。

2.5 记录实验过程中的现象

在“微生物学”实验中，涉及许多的实验现象，手机的引入可以有效记录这些实验现象。如在微生物分离纯化中，不同时间观察微生物的生长情况，就可以用拍照的方式予以记录。通过比较不同时间同一菌落的形态大小，可以直观地反映微生物生长的速度。在培养基的消毒与灭菌实验中，需要排尽手提式灭菌锅中的空气，学生可以利用录像功能记录蒸汽的喷出声音和影像，从而帮助学生理解排除灭菌锅内空气的这一过程。

3 重视基础强化操作全面提升学生的综合能力

“微生物学”实验是专业基础性实验。其任务应该是为学生打好基础，为下一步的专业课程服务。正所谓万丈高楼平地起，如若增加了综合性实验和研究性必然减少学生基础性实验的锻炼机会。“基础不牢，地动山摇”；只有打好基础才有可能建好专业知识的大厦，才能更好地学习后续的专业课程。因此，在此次教改过程中，采用了重视基础、强化操作的方式来提升学生的综合能力。

学院开设的所有实验均为基础性实验，但在实验要求上提出了相应的调整。如在微生物分离纯化实验中，要求一个学生都要熟练地掌握2种常用分离方法（划线分离和涂布分离），在实验前告知学生实验结果的评分细则，实验结束时根据学生的分离结果来评定实验操作成绩。对于那些实验操作不合格的学生，则要求再做一次，直到合格为止。每一次实验都有具体的实验操作要求，要达到这些要求需要学生进行大量重复的练习，注意每一个实验细节，进而达到精益求精的状态。

4 科研性思维能力的培养

科研思维能力可以粗略的分为4个层次：快速学习的能力、实验设计能力、基本的动手能力和发现问题的能力。做研究必须要站在基于前人的研究成果上，站在巨人的肩膀上，对于实验理论的学习就是了解前人的基础、巨人的积淀。理论掌握透彻与否，是进行科学实验设计的基础，设计好实验之后就需要基本的动手能力来实现，在整个过程中都需要具有发现问题的能力。

预习实验报告，将有助于学生科研能力的培养。主要涉及到学习能力和实验设计能力。

要求学生能发现问题，并根据所学的知识解释所发现的问题将有助于学生科研能力的培养。当学生不能发现问题的时候，要善于引导学生发现问题。如在细菌菌落形态观察的实验中，要引导学生观察大肠杆菌和枯草芽孢杆菌菌落的干湿程度，并要求学生解释这一现象形成的原因。

动手能力的增强，将有助于学生科研能力的培养。科研过程中形成的猜想，需要实验进行验证，即使有好的想法，如果实验能力无法与想法匹配，也只能是纸上谈兵。动手能力的增强，有助于增强学生的自信心，有助于理解实验原理和实验设计。

5 结语

科研性思维能力是新时代对大学生的新要求，“万众创新”和“人人创新”的新态势要求大学生具备科研性思维能力。“微生物学”实验教学中采用“重视基础、强化操作”“加强过程监测”和“量化实验成绩的教学模式”可有效培养学生的科研性思维能力。该教学方式真正使学生掌握了“微生物学”实验技术最基本的操作技能，培养了学生的动手能力、综合运用知识的能力和发现问题、思考问题的能力；更重要的是学生获得了科研性思维能力，将有助于创新思维的进一步形成。