项目驱动式教学在微生物实验课程中的应用探索

2021-09-09杜林娜

吉林蔬菜 2021年3期

吴铭董浩杜林娜

（吉林农业大学吉林·长春 130118）

微生物学实验课是高校生物学及相关专业的专业基础课程，其教学目标在于通过实验，使学生掌握微生物学基本知识和微生物实验操作基本技能。

近年来，科学技术飞速发展，为克服传统验证性实验教学模式对学生思维束缚，各高校都在开展“微生物学”实验教学改革，我们课题组实践了项目驱动式教学在微生物实验课程中的应用，通过综合性项目设计，锻炼学生独立思考、综合分析和主动探索的能力，最终提升学生的综合素质。与传统验证性实验教学相比，项目驱动式实验教学的开展取得了一些较好的效果，但同时也存在一些待解决的问题。吉林农业大学生命科学学院微生物学教学团队对当前实验教学中存在的问题进行了剖析，探索了基于项目驱动式教学的微生物实验教学模式，并取得了良好的教学效果。

1 项目驱动式教学

所谓项目驱动式教学，就是以课程内容的教学大纲为主线，教师设立真实或接近真实的项目任务，让学生们分组进行学习并通过小组协作制定方案，最终进行项目评价的新型教学模式[1-2]。我课题组教师通过讨论把项目驱动式教学应用于我院生物科学类本科生的微生物实验课教学过程中。因为这种教学方式主张在项目设计和实施过程中完成教学任务，因此我们教师团队首先制定一种类型的微生物筛选实验设计方案，然后给学生讲解，然后让学生分组进行自主选题、项目设计、实际操作、结果观察以及反思项目设计。教师是该过程的指导者和促进者，学生是该过程的设计者和实践者。通过应用项目驱动式微生物实验教学，使学生能自主地进行项目设计和实验操作，不仅可以巩固和扩展微生物学理论课讲授的知识，同时提高了学生动手操作的能力，提升团队协作和沟通能力，增强创新和实践能力[3-5]。当前，项目驱动式教学在我校生命科学学院生物类本科生中有较好的应用。

2 项目驱动式微生物实验课教学的特点

2.1 以学生为中心的实验课教学模式

在传统实验课教学模式中，老师讲授实验相关知识，学生是知识的被动接受者，处于被动学习的地位。这种教学模式下学生不会主动思考实验设计目的是什么，容易扼制学生的动脑思考力能，课程接受度低，实验相关操作技术掌握不牢。实验操作学完就忘，本科毕业论文不会自主设计的现象频频发生。

在项目驱动式微生物实验课教学模式中，我们把学生作为实验课程主体，让学生自主设计成为实验课课堂重心，把学生能独立完成正确操作实验作为实验课的目的，最终达到让学生成为学习的主人，教师则转变为辅导者和促进者，教师在学生设计和操作过程进行恰当的答疑解惑，及时指点学生的项目设计。通过设计项目，提高学生们学习的主动性和自觉性，调动学生学习的兴趣，同时学生们也能更好的吸收和理解微生物学的理论知识。

2.2 建立微生物学实验课的多元评价体系。

传统的微生物实验课教学模式主要采取的是平时出勤、实验报告和一次革兰氏染色实验操作考试的来判断学生对实验技能的掌握程度。面对这种评价方式，学生往往只是糊弄过关，因为实验操作考试也只占总成绩20%，而实验报告都是采取互相抄袭。这种考核方式导致学生知识掌握度低，微生物相关实验技能掌握不牢，理论联系实际能力不强，不利于学生创新思维和综合素质提高。而微生物学实验课项目驱动式教学设计的是多元评价体系。最综成绩包括平时成绩、项目设计成绩、项目实施结果成绩、项目合作成绩、组间成员互评、组内成员互评以及实验技能考试成绩组成，评价体系更注重学生平时自主学习情况。根据学生分组项目设计及完成情况，对知识掌握程度进行评价，同时把学生创新思维能力、小组合作能力等纳入考核评价体系。多元化考核评价让学生更加注重理论联系实际，评价结果更为科学和客观。

2.3 重视小组组员间的合作式学习

学生被学习通随机划分为多个小组来完成项目设计和实施。面对多元评价体系中组间成员互评和组内成员互评，组员会更加重视整个小组的合作效果，加强组间成员沟通、交流、互助、分工和合作。每个小组需要从查找文献开始，然后进行设计项目方案、探讨项目方案、优化项目方案、实施项目方案、观察结果、记录和分析结果，最后进行成果展示。每一个环节都需要学生进行独立思考，最终逐步使学生形成独立思考习惯；激发学生大胆猜想和谨慎求证的科学研究精神；培养学生的责任感和团队合作意识。

3 项目驱动式教学在生物学类本科微生物学实验课程中的应用

《微生物学实验》是吉林农业大学生物工程专业、生物技术专业和制药工程专业本科生的一门专业基础课，授课对象是大二第一学期的学生，本课程在人才培养方案里是一门承上启下的核心课，要求学生在牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识的前提下，熟练操作本微生物学操作技能和方法，为后续的发酵工程、酶工程、基因工程、生物反应工程、生物分离工程等专业课打下良好的基础，调动学生对本专业的兴趣，对学生尽快了解本专业的具体内容做到切实的支持。我们课程组基于项目驱动式的教学模式，突出学生和教师的双重主体地位，以课堂讲授的知识为基石，以项目设计为手段，激发学生的知识运用能力和微生物实验操作动手能力，重视使学生掌握微生物学的基本研究方法及扎实的实验技能，提高学生在科学研究和生产实践中遇到问题的分析和解决能力，逐步培养学生的科研意识和能力，真正实现创新型高级技术人才的培养目标。

具体教学设计、教学内容、组织方案及评价体系如下：

3.1 教学设计

微生物学理论课程主要通过教师讲授的方式进行，系统的讲授微生物的形态结构、生理生化、生长繁殖、遗传变异、基因表达调控、生态分布、分类鉴定以及微生物与其他生物的相互关系及其多样性，使学生牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识。在此基础上，微生物实验课开展相应的项目设计，并进行实验操作，目的在于培养学生的动手操作能力和思维能力。实验课程在项目设计时主要考虑以下几方面因素：首先，项目设计要围绕教学重点和难点设计，实现在有限的课时范围内高效地完成微生物实验课的教学目标。其次，考查并提升学生对知识的综合应用能力。这就要求学生在进行项目设计时要严谨并且系统掌握多个教学单元的知识点，而不是单个零碎知识点的记忆。通过设计与实际应用相关的项目，使学生们能了解知识体系间的关联性，通过把大项目拆分为多个小实验来完成对知识的掌握。最后，不同知识点的考核及评价方式不同，方式要多样化。例如第二章和第三章主要讲原核微生物和真核微生物的结构特征，那么就要让学生在进行第一次实验项目设计式，要设计比较原核微生物和真核微生物的对比，通过显微镜观察记录，展开总结讨论等。再如，土壤中微生物的筛选实验是考察学生理论联系实际的能力。因此让每个小组通过项目设计、讨论设计方案、实验方案的实施、最终筛选不同的微生物，从而达到教学目的。通过以上三点，微生物实验课的项目设计要难易适中，循序渐进。以项目作为驱动，通过老师讲授、学生自主学习、学生设计项目，学生动手操作、组间成员互评和组内成员互评等多种方式很好地将知识串联起来，激发了学生对微生物的学习兴趣。

3.2 教学内容及安排

我校生物学类微生物学实验课程周课时为4学时，共32学时共7个教学内容（表1微生物实验课教学内容），最后一次课进行实验操作考试。为了达成教学目标，我们依照微生物学理论教学进度将实验学时安排在理论课教授之后，能加强学习效果。理论课的每部分知识单元都通过一个项目设计来实现知识点的理论联系实际。首先每个项目学生都通过学习通进行随机分组，然后进行小组讨论、角色分配、设计方案、讨论方案、实施方案、观察结果、记录分析、反思设计等，通过理论和实践真正掌握微生物学的基础知识和实验技能。

表1 微生物实验课教学内容Table The teaching content of microorganism experiment course

3.3 方案实施

项目主要通过小组学习的方式实施，通过学习通进行随机分组，每组3～4人。每组推选一名组长，负责统筹项目安排，组内成员要进行分工合作。每名组员均有自己的对应任务，任务完成度和合作能力均计入评价体系。合作能力评价通过组内成员互评打分。例如，“土壤中微生物的筛选”这一项目在完成过程中需要有人查阅当前土壤中微生物筛选方法的各种文献，有人对文献进行归纳和分类，有人进行提炼和项目设计方案，集体讨论项目设计方案进行讨论修订，然后组员合作实施完成项目设计，最后组员合作记录实验结果并进行反思总结。每个环节的执行效果和时间管理都会对整个项目产生影响，因此要求组员之间实现高效的沟通和配合。整个过程中的个人表现又组内成员互评成绩决定，最后项目的完成结果关系到组内每个人的成绩，所以实验课项目驱动式的分组学习可以有效提高教学质量。

3.4 评价体系

微生物实验课程的项目驱动式教学改革的评价体系更加客观和科学有效（见表2）。通过过程式考核更加关注学生理论联系实际能力，每个章节知识都有对应的项目设计内容，学生只有主动学习、积极思考、相互交流、及时沟通、分工合作才能更好地完成项目内容，在整个完成过程中要阅读相关文献和进行自主设计试验方案，达到让学生对知识的理解更加清晰和透彻的宗旨。