基于高校创新型人才培养的微生物学课程教学改革与实践

李云霞，苏鸿雁，佘容，罗宗龙，杨晓燕

（1.大理大学农学与生物科学学院，云南大理 671003；2.大理大学东喜玛拉雅研究院，云南大理 671003）

创新包括知识创新、思维创新和技能创新，创新人才教育作为一种新兴教育模式，是教育理念、内容、方法、形式等多途径、多方面的创新。国务院办公厅印发的《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》提出，各地方和高校应加强对创新创业的重视，将创新创业与专业教育相结合，紧密联系实践，健全创新创业教育体系，进一步推动“大众创业、万众创新”[1-2]。同时高校在服务地方经济建设和区域社会发展中又肩负着重要使命，须寻求一种行之有效、普适性强的高校大学生创新能力培养模式来满足社会发展的需要[3-4]。

高校人才培养过程主要由一系列课程体系中不同的课程教学构成[3]，微生物学作为一门集理论性和应用性为一体，以实验为基础的课程，对理、工、农、医等学科多个专业的人才培养都起着非常重要的支撑作用。一方面，微生物学课程与这些专业人才培养方案中的许多课程密切相关，教学效果直接影响学生对其他课程的理论学习和实践技能训练； 同时微生物学与人类的生产生活联系紧密，将枯燥的理论知识结合实例、联系地方经济发展进行讲述，容易使学生将理论知识具象化，产生专业学习兴趣；此外，生命科学研究领域的许多重大突破源于微生物，在学生的创新思维训练方面具有突出优势。因此，基于高校实际，开展微生物学课程改革在创新型人才培养方面的探索和实践很有必要。本文以大理大学应用示范课程建设项目为支撑，对微生物学课程从教学内容、教学方法和手段、实验教学模式、课程评价体系及科研促进教学等方面进行了改革探索和实践，在学生专业学习和创新能力培养方面取得较好效果。

1 以课程思政为基础，重构课程教学内容

微生物学课程在教学内容组织上结合思政育人，实现知识、能力和价值观统一的教学目标。教学过程中注重挖掘中华文化中的微生物元素，如在古代农业种植、食品加工与保存方面介绍中华民族在认识自然、与自然和谐共处中的智慧，强化学生的文化自信，加强对传统文化的理解和感悟； 同时作为位于云南的地方性大学，结合云南将全力打造世界一流的“绿色能源牌”“绿色食品牌”“健康生活目的地牌”三张牌，以及云南省大力发展的八大产业中的生物医药和大健康产业、高原特色现代农业等当地经济发展政策，引导学生认知专业学习的重要性。

同时本课程紧跟学科前沿，将最新的理论和技术创新融入理论教学，激发探索欲望，以实践性强的教学内容激发和培养学生的创新思维。如以肠道微生物与人类健康、土壤微生物与植物、全球气温变化与土壤微生物之间的相互关系研究进展，介绍功能类群、功能基因等前沿知识，比较宏基因技术和传统纯培养技术的优缺点，引导辩证思考，激发创新思维；增加微生物菌肥、生防菌剂研发与绿色食品需求和生态保护等内容，引导学生从实践的角度，思考在国家实行生态文明战略的当下，如何应用生物学、生态学知识去服务生态文明及经济建设。

2 多手段改变教学方式，激发学生学习热情

2.1 学情调查及分析

在每次课程教学正式开展之前，微生物学教学团队会对教学班级进行整体调查，因材施教。调查分两个层级，第一个层级的调查对象为班主任及已为该班级上过专业课的教师，调查内容为班级整体学习状态、学生对专业的认识、个体学习状况及需要重点关注的学生； 第二个层级的调查对象为学生，通过班级学习委员，匿名征集班级内学生对已经开设课程尤其是对微生物学先导课程的学习心得，对微生物学课程的认知，对教学内容、教学方法及考核办法等的建议和意见。

以往调查发现学生对专业的认可度普遍较低，学习目标模糊，缺乏对未知领域的探索精神，对常见的灌输式教学反感但又习惯被动式教学，对已经开设的课程之间的相互关系不理解，无系统化掌握知识的能力，故而产生课程学而无用的心理。学生动手能力差，希望增加应用型实践课内容，增加讨论环节，让学生参与教学过程等。

2.2 以学生为中心，优化教学模式

结合学情调查及往届学生对微生物学课程的教学反馈，微生物学教学团队以学生为中心，以课程教学目标为导向，采用多种教学模式，引导学生积极参与课程教学的过程，培养终生学习的能力，激发学习热情。

2.2.1 以课程学习小组形式组织课堂内外、线上线下的教学

网络时代学生获取知识的方式更加多样，课前借助QQ、钉钉和雨课堂等网络平台，以课程学习小组为单元，开展课前预习、自学、资料查阅、PPT 和展板制作及讲解、课堂讨论、实验课准备、实验操作和考核，培养学生的团队协作精神。学习小组以组长负责制推进课程学习，组长向教师汇报组员的参与情况和学习状态。学生根据各自特长、自学情况、兴趣爱好和延展性探索开展课外学习，以小组为单位制作PPT 或展板，并在课堂上展示和讲解，组织学生进行相互评价后教师再做点评，同时课后以小组形式进行归纳总结，这种方式体现了课程的高阶性、创新性和挑战度，极大地激发了学生的学习热情，充分调动了学生的学习自主性，也培养和锻炼了团队协作能力、动手能力和创新思维。

2.2.2 重用创新思维培养的启发式案例和讨论式教学

创新人才培养的关键是在教育过程中为学生植入创新的意识和理念，让学生养成善于思考的习惯，掌握科学的方法并贯穿整个大学学习阶段乃至以后的工作中。启发式教学不仅可以激发学生的学习兴趣，还可以培养学生的创新思维能力，讨论式教学可充分调动学生的积极性和主动性，激发学生的探索和求知欲望[5-7]。微生物学以课程学习小组为单位，课前预习、查阅并整理资料，在开始学习新章节知识之前，课前有知识导读并布置任务，提出一些具体的现象和问题，根据学生回答情况结合章节重难点进行讲授，从而将学生的思维引导至所要学习的内容，并尝试在不同知识点、课程之间建立联系。例如，在理论课第八章微生物生态学的教学中，以专题讨论的形式，结合全球气温升高的挑战，介绍了微生物在生态系统中的功能、微生物在这个过程中发挥了什么作用。在课程学习小组针对这些问题进行集体准备后，再开始新内容的学习。鉴于学生还未进行生态学课程的学习，在课前还会提前要求学生去查阅相关资料，预习相关内容。结合导入部分的讨论及课前资料查阅和整理的情况，课堂上请学习小组结合课前准备回答以下几个问题：生态学研究的主要对象？三大生物中谁是生态学的主角？ 为什么？ 生态学的未来？通过对这些问题的分析和讨论，引导学生去发现问题、分析问题和解决问题，并了解生态学的研究前沿。学生的思考、分析和对问题的观点凝练贯穿在整个专题讨论过程中，学生的学习积极性被充分调动，还能体会理论和实践之间的联系，进一步激发学生对专业课的学习兴趣，锻炼其团队协作、组织和表达能力，培养创新思维。

2.2.3 课后结合科技前沿和社会热点设置综合能力提升型思考题

鉴于目前学生缺乏系统化知识和创新思维等问题，我们有针对性地设置了作业题目，旨在改变学生的学习态度和对课程学习的固有认识、拓展学科视野，促使学生正确认知课程价值和专业价值。设置了知识应用能力提升型题目，如：（1）土壤微生物与土壤肥力，（2）微生物与环境保护；知识系统化能力提升型题目，如：（1）比较微生物与动植物在能量代谢方面的异同点，（2）试阐述生防菌剂的概念、种类及研发现状和面临的问题；热点及前沿问题，如：（1）从耐药菌的角度论述世界医疗面临的问题及应对策略，（2）结合传染与免疫学知识，谈谈你对新冠疫情的认识。这些题目的设置虽然在课程开设初期让学生不习惯，觉得难以回答，但在引导学生系统化知识学习、理论指导实践和创新思维锻炼方面发挥着非常重要的作用，实现教书和育人的融合。

3 在实践中培养动手能力和创新思维

实验课是学生动手能力培养的基本平台，也是创新思维形成的孵化器，但目前大多数实验课都是实验教师准备、学生不问为什么的机械化操作，学生主动性和参与度都不足，上完实验课无法独立完成核心实验的全程操作，也无法实现创新和实践能力培养的人才目标。因此，微生物学实验课仍以课程学习小组为单位的自主学习为主，学生需要从实验准备阶段即开始进入实验课学习过程。实验课的准备部分，由实验准备教师直接负责技术指导和评价，研究生协助，分组、分实验项目循环指导。不仅必修实验课中综合实验项目所需用品在教师的指导下自行准备，课外以开放实验室等方式进行实验，如大型真菌栽培试验，从菌袋制备、各类试剂和多种培养基、消毒器皿等也都由学生按组参与准备。这样学生不仅能熟悉相关仪器与使用方法、准备步骤、注意事项，也能强化操作技能，知其然、也知其所以然，还可以激发学生的实验兴趣，为实验课的探究做好思想准备。在实验过程中，鼓励学生的创新想法并支持实践，操作技能好的学生有适当加分并现场表扬，永久收藏染色质量好的片子，以激励学生自觉提高操作技能。这充分体现了以学生为主体的教育方针，发挥学生在学习过程中的主观能动性，达到事半功倍的效果。

长期以来，学生的实践和创新能力培养一直受限于专业课程实验项目数量、课时、授课人数等，使实践课程的教学效果非常有限。开放实验室作为一种弥补传统课堂教学不足的全新实验室管理模式，可以有效地整合教育教学资源，发展探究式实验教学[8-10]。实行全年开放的微生物实验室开放模式，支持学生在课外基于微生物学课程的实验项目开展延展性探索、实验室开放项目和大学生科研基金申报和实施等。近五年来微生物实验室支持微生物方向的各类学生项目100余项，获奖50 余项。

4 优化课程成绩评价体系，重过程考核

为了实现课程在人才培养中的作用，改变学生的学习习惯，团队还对课程考核方式进行优化。理论成绩部分的课堂及期末测试重点考查学生系统化知识掌握情况及应用知识解决问题的能力，占60%； 而课前预习、课堂讨论、课堂笔记、PPT 展板制作及讲解和作业共占20%；实践成绩不只看实验报告（10%），实验操作技术和团队协作能力（10%）也作为学生成绩的重要组成部分，这样将单一依靠考试、作业进行成绩评定的方式改为以学生学习能力为核心的评价方式，着重考核学生的课程参与度、作业完成度、思想独立性、创新性和团队协作性。

5 以科研促教学，激励创新

科研促教学，是提高高校教育水平的重要途径[11]。微生物学课程教学依托团队科研，紧跟科学前沿，关注社会热点问题，及时更新知识体系和教学技法，理论联系实际，使学生从更加全面的视野理解所学专业的价值，提高专业认同感和学习热情，激励和培养学生的创新思维。在实践教学中，团队充分发挥教师科研优势，支持学生进行独立探索和实践，激励学生的自主探索，进行创新性思维的锻炼，以点带面，带动教学班级内学生的学习热情，通过拓展学习和自主探索，促使学生独立思考，引导学生围绕地方和民族特色需求开展创新实践。如指导学生申请的大学生科研基金——大型真菌（灵芝、平菇等）的栽培、洱海高效聚磷菌的筛选等结合地方经济发展的项目，在课程结束后继续深入研究，进而参加创赛科赛等各级各类创新创业比赛，获得国家级奖励6 项，省级奖励11 项。通过微生物课程教学，越来越多的学生主动参与教师科研项目，教学团队近5年来指导的大学生科研项目70 余项、开放实验室项目41 项、创新创业项目78 项、毕业论文数量60 余篇。

教学相长，近年来教师团队获得“云岭学者”“云南省中青年学术带头人称号”、云南省自然科学奖三等奖等奖励。科研为教学团队的教学带来多样性、趣味性、可持续性和权威性，课程教学质量得到了学生和校院两级督导的高度评价，2020年本课程入选云南省首批省级一流本科课程（线下课程）。此外，近5年来教学团队成员还获得云南省教学成果奖1 项，大理大学教学质量特等奖2 项，其他校级教学奖励9 项。

6 课程改革在创新型人才培养中取得初步成效

通过微生物学课程学习中、学习后的跟踪调查，本门课程的学习使学生的综合能力、专业认可度、自信度及创新能力有了明显的提升，具体表现为学生对课程的评价非常好，参与课程教学团队教师科研的比例高（40%），以微生物为研究对象的科赛项目和创赛项目多、获得国家及省级奖励的项目明显增加，国家级奖励有了突破；考研报考微生物方向的比例高（占报考比例的30%）；课后毕业论文选择微生物方向的比例高（约40%），获大理大学优秀毕业论文的比例也较高，学生以第一作者发表微生物方向研究论文数量和质量明显提高，近5年共发表13 篇，其中SCI1 篇，核心期刊4篇。

尽管微生物课程改革在本校已经取得了一定成效，但针对大学生实践创新能力培养的改革还存在一些问题和不足，例如课程教学信息化不足，学生参与科研的人数受限于教师团队数量，部分学生的创新思路受限于师资、实验条件和经费等尚不能得到实施、课程影响力不足等。今后在团队梯队建设时不仅要规划塑造团队特色科学研究方向，增加线上教学内容和互动、构建课程网上教学系统，还要增加区域民族特色实验环节，继续探索学生参与科研的模式，加强实验室开放和指导力度，带动更多教师和学生参与课程教学过程，扩大本门课程的影响力。