草地微生物学教学改革思考和实践——以甘肃农业大学为例

张振粉，姚 博，陈秀蓉，师尚礼

（甘肃农业大学 草业学院，甘肃 兰州 730070）

草地作为我国最大的绿色生态系统之一，是陆地表面安全的绿色屏障[1]。关于其研究多集中在宏观的植物和动物层面，但随着国家统筹山水林田湖草系统治理，建立祁连山、三江源国家公园等发展契机和草地研究的深入，现对草地生态系统的微观层面—草地微生物也逐渐认识起来[2]。为了推动草地微生物学方面的研究，兰州大学于2019年2月成立了中国第一个草地微生物研究中心，也是最早开设草地微生物学课程的高校之一，甘肃农业大学草业学院也是最早开设该课程的高校之一。

随着学科发展及教学内容改革的需要，其他高等院校的草业学院也陆续开设了此课程。然而，草地微生物学尚属于一门“年轻”的学科，课题体系还不是十分成熟，课程教学内容也需优化。甘肃农业大学草业学院开设的草地微生物学课程为专业选修课，是针对甘肃农业大学草业科学本科专业，理论学时为22学时，实验学时为10学时，授课时间是第3学期，选用高等教育出版社的《微生物学》（邓子新、陈峰主编）作为参考教材。其中，分子生物学、遗传学和生物化学开设在草地微生物学课程之前，作为本门课程的基础，另外牧草病理学是作为本门课程的延伸与补充。该课程的核心是启蒙学生对草地微生物学及相关科学研究的兴趣，全面认识我国草原特色微生物资源及其在草地生态中的功能，掌握草地资源微生物研究及开发的一般方法和流程，并将它应用于保护草地微生物资源及近自然恢复草原生态等相关领域。现以“甘肃农业大学”教学为例，根据该课程的任务和特点，进行了本课程教学的一系列改革和探索，为全面提高教学质量，以及为培养“有扎实专业基础、有深厚学科情怀、有实践能力和创新精神”的草业人才开辟新的教学模式和实践途径。

1 教学内容改革

1.1 精选教学内容

教学内容是课程的灵魂，它体现的是该课程的思想精髓，是课程教学的核心。教师在全面吃透教学内容的同时，追踪该学科最新研究前沿，时刻补充教学内容，在学生的培养上才能坚持正确的知识和技能传授、专业的思想和观点灌输、良好的习惯和行为培养[3]。在教学改革过程中，教学内容现具体表现为在教学过程中与师生互动、为服务教学目标而生成的材料和信息；其中教材作为课程内容最重要的载体，是教师教学和学生学习的基础材料，它的选择对教学效果有重要影响[4]。在草地微生物学领域，目前并没有国家统编教材，甘肃农业大学草业科学专业选用的参考教材是高等教育出版社的《微生物学》(第2版)，该书把握了微生物学近几十年来迅猛发展的脉络，以基础微生物学为引线，密切关注现代微生物学和微生物生物技术向各个微生物领域如微生物生理学、微生物生态学（草地微生物、土壤微生物和植物微生物学等）和微生物演化的渗透，力求把握现代微生物学发展的主流，反映最新的学科进展[5]。对于草地微生物学这一学科，不仅涵盖了微生物学的内容，而且侧重于草地微生物的资源开发和在草地生态系统中的应用，并且更倾向于微生物在草地上的研究和应用领域。所以，在教学内容上，以微生物学内容为基础，围绕草地微生物教学内容展开，如表1所示。注重学生自主学习及理论联系草地微生物资源的研究和应用，图1体现了草地微生物学教学内容学时的分配情况。在草地微生物学专业基础课教学过程中，也会及时吸纳微生物研究中最新成果，引导学生自主学习和讨论当前微生物学研究中存在的问题和发展方向，配合“模块化”教学、创新教学方法以及考核方式多元化等一系列改革措施，使学生具备微生物学以及微生物生态学的思维，学会从微生物的角度去分析草业科学生产及研究中的现象与问题。教学实践证明，精选的“草地微生物学”课程教学内容不仅增强了课程内容的基础性、系统性、适用性、启发性和新颖性，而且显著提高了课堂教学质量，实现了个性化的学习目标。

表1 教学内容

图1 草地微生物学教学内容学时分配

1.2 丰富教学内容

尽管“草地微生物学”最直接参考的教材目前还没有，但是关于微生物学的参考资料品类众多，如《微生物学》（陈雯莉，农业出版社，2019年）、《微生物学》第二版（沈萍，高等教育出版社，2006年）、《微生物学》第二版（诸葛健，科学出版社，2020年）、《农业微生物实验技术》（张玉苗，化学工业出版社，2019年）和《农业微生物学及实验教程概述》（袁红莉、王贺祥，中国农业大学出版社出版，2009年）等书目，这些都可以作为辅助教学参考书。其次，为了落实核心素养目标，教师也需要正视微生物的发现和微生物学的建立与发展问题，微生物学发展过程中的重要事件如表2所示，以此更好的了解微生物学学科的历史沿革及其发展方向。

表2 微生物学发展过程中的重要事件

搜集前沿素材，更新教学内容。通过学术数据库等在《微生物学杂志》《微生物学报》《微生物学通报》《草 业 学 报》《Science》《Nature》《Plant Cell》《Molecular Plant-Microbe Interactions》《Molecular Plant Pathology》和《Molecular Microbiology》等一些国内国际知名期刊和微信公众号如Ad植物微生物、植物微生物组、生物信息学习和草堂心语等搜集有关草地微生物学最新研究成果和突破性进展，教学过程中采用这些成果进行课堂分享。除此之外，通过班级微信群或QQ群，将最新报道的草业科学学科的最新动态、举办的学术会议及草地微生物学的研究成果及时推送，不仅可以让学生了解草业科学学科发展，树立学科自信，而且可以了解草地微生物学研究的发展动态，对所学知识进一步拓展，巩固和提高学习效果。

1.3 课堂笔记提交

草地微生物学内容多、涉列范围广和逻辑性强，且没有最直接的参考书目，所以课堂笔记是一种可以选择的良好的学习方法，既能增强学生对新知识的收集、记录及加工过程，又可以提高学生对教学内容的转化效率。第一章至第九章课堂笔记提交率均在85%以上，第三章至第五章课堂笔记提交率达90%以上；第九章85-100分得分率最高，为50%；第一章85-100分得分率最低，为30%，如图2所示。以第五章为例，学生课堂笔记提交率为93%，通过线上评阅70-85分数段占比54%，85-100分数段占比42%，并选出优秀作品达20%。说明课堂笔记提交情况良好，课堂笔记质量较高，学生学习态度认真。

图2 草地微生物学课堂笔记提交情况

2 实验教学改革

2.1 精选技能性和验证性的实验内容

精选技能性和验证性的实验，调整重复的实验内容以便适于学科设置的需要。甘肃农业大学草业科学学科，草地微生物学课程的实验教学学时约占总学时的1/3，包括技能性实验和验证性实验。其中，技能性实验主要涉及微生物染色及显微观察、微生物接种及培养和草地资源微生物的分离，验证性实验包括草地土壤三大微生物计数，通过整合有交叉重合的实验内容，让学生在非常有限的学时内掌握微生物学的一般操作技能，学会草地资源微生物开发的一般技能，掌握草地微生物生态研究和调控的方法。

2.2 推行多样式的实验教学模式

第一，推行开放式的实验室制度。摒弃老师讲解实验步骤和单独演示讲解的方式，鼓励学生进实验室自主进行基本实验技术操作训练，增强学生的实验操作能力和理论知识向实践转化的能力，也能够有效培养学生的创新意识和探究能力[6]。第二，实施“翻转课堂”的实验教学模式。“翻转课堂”是近年来广泛应用于各学科教学中的一种新型教学理念，该理念由教育学家萨尔曼汗提出，其有利于推动学生的个性化学习和提高独立思考的能力，也可以使学生和老师之间获得更多的交流时间[7]。在翻转课堂中，教师应根据学生的相关情况将学生分组，以便学生能够独立完成实验并展示实验结果。在实验过程中，教师应给予他们合理的评价，并指出他们在实验过程中的错误。另外，老师也应该主动发现和挖掘一部分对微生物感兴趣的学生来并引入自己的课题组来培养他们。第三，设置开放式的实验项目。实行本科生导师制，允许对微生物学感兴趣的学生参与大学生科研训练项目（SRTP）和导师科研项目，让学生在导师的指导下完成文献查阅、方案设计和论文撰写等工作，提升实践教学水平。通过这些方式，可以有效推动草原微生物学实验课程教学模式改革创新，从而有效提高实验课程教学效果，满足培养创新人才的要求。

3 教学方法改革

3.1 应用现代教学手段，提高教学质量

草地微生物学是一门基础性和抽象性很强的学科，课程信息量大，内容基本上是微观层面。传统的教学模式无法为学生呈现如此大量的课程内容，也容易导致学生在课程懈怠，降低学习兴趣，影响教学效果。为了提高教学效果，应注重任课教师的专业技能和教学方法培训，使教师紧跟当前学习方式的变化，强化“纸质教材+数字课程”线上线下教学相结合的形式。在教学过程中，教师以计算机等智能电子设备为工具，通过多媒体、教学录像和网络视频教学资源等多种现代化教学手段，既可以注重知识的提炼和更新，还能提供更加美观的人机交互界面，向学生提供并呈现丰富多彩的教学信息，使那些抽象的、肉眼下难以观察到的微生物直观而形象地展示出来。同时，也可以激发学生的学习兴趣和注意力，拓展学生科技视野和技术应用能力，以达到提高教学质量的目的[8]。而学生可以将教材或者在线课程如慕课（https://www.icourse163.org/）和哔哩哔哩（https://www.bilibili.com/）等网站作为学生课前预习和课后知识巩固和复习的重要工具。

3.2 应用多元化教学方法，激发学生学习兴趣

“疑是思之始，学之端”。在传统的教学模式中，学生主要通过听与记被动地接受知识，而在新型教育模式中，教师可以通过问题式教学法与探讨式教学法，诱导学生从不同的方面去思考，寻求多种解决问题的思路和方法。该模式下的教育方式不仅能够调动学生的主观能动性、提高学生思维的广阔性、灵活性和创造性，还能有效培养学生分析和解决问题的能力[9]。同时，利用信息化平台，采用线上线下相结合的方式将教学重点、难点以及精心设计的问题和讨论贯穿于教学过程中顺应了新课改的要求[10]。除此之外课后教师要经常反思教程和更新知识库；而学生可以通过微生物学等相关公众号补充课外知识，扩展知识面，其间若有问题，可以通过班级微信群或者QQ群与老师互动答疑，具体教学方法见下图3。例如“草地病毒”这一章节，教师可以用当前新冠病毒的常识类问题引出“病毒”这一主体，而后允许学生讨论新冠病毒如何变异、传染途径及其对人类社会造成的影响，老师总结后结合草地病毒的知识体系进入主题，让学生在常识回顾与求知欲的双重驱动下主动探索知识，从而激发其学习兴趣和提高其自主学习能力和对知识的应用能力，培养出掌握专业理论和实践操作技能、综合素质高、能力强的复合型人才[11]。

图3 教学过程整体设计图

4 结束语

草地微生物学课程教学核心是普及草业科学专业本科生认识我国草原特色微生物资源及其在草地生态中的功能，掌握草地资源微生物研究及开发的一般方法和流程，并将它应用于保护草地微生物资源及近自然恢复草原生态等相关领域。本文针对甘肃农业大学草地微生物学课程的改革实践探索旨在提升教学效果和稳固学生掌握该课程知识的基础，为甘肃农业大学持续推进该课程知识体系建设奠定理论和实践基础。