农学类专业微生物学课程多元化教学改革实践

王春伟　王燕　胡春艳　贺冰　王美琴

［摘 要］微生物学是农学类专业的专业基础课，其特点是授课内容知识点多、部分概念较为抽象、理论性和实用性较强。文章通过课前线上教学、课堂重构教学和课后反馈教学，将线上与线下教学相融合，将最新的微生物学研究成果引入教学，引入抛锚式教学和案例教学法，通过“现象+问题+讨论”的互动教学模式，将理论知识融入实践教学，并建立多维度的教学评价体系，从而构建多元化的微生物学教学模式。该教学模式可以发挥学生学习的主体作用，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新思维，也可以为微生物学相关课程的教学改革提供思路和参考。

［关键词］微生物学；多元化教学模式；抛锚式教学；案例教学法；多维度教学评价

［中图分类号］ G642.0Q93-3 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2022）10-0131-04

微生物学作为农学类专业的一门专业基础课，课程内容繁多，知识点较为分散，不易理解识记。该课程与植物学、细胞生物学、生物化学、普通植物病理学、农业植物病理学、病害流行学、昆虫病理学等专业课程关系密切，是学习其他专业课程的基础。微生物学课程包括理论部分和实验部分，其中实验部分所用到的实验技术，也广泛应用于其他学科领域。传统的“填鸭式”教学模式侧重于基本知识点的机械识记，学生在教学活动中参与度低，学习积极性不高。我们认为，对于微生物学课程的教学不应局限于记忆、理解和应用的初级认知阶段，而应该着重培养学生的分析、评价及创造能力。因此，如何将现代技术手段用于教学活动，培养学生的创新意识与分析解决问题的能力，是现阶段微生物学教学中亟待解决的问题。

近年来，随着中国大学MOOC、超星泛雅网络教学平台、雨课堂和智慧树等网络教学平台的相继出现，教育信息化水平不断提高，为优化课堂教学结构、改变教学模式提供了新的思路[1]。本项目组通过课前线上教学、课堂重构教学和课后反馈教学，建立了多元化的教学模式，并用于教学活动，取得了一定成效，对农学类专业微生物学相关课程的教学有一定的参考价值。

一、农学类专业微生物学教学现状

微生物学是一门理论与实践结合紧密的课程，是农学类专业的专业基础课，授课人数多，覆盖面广，涉及农学、园艺、植物科学、植物保护、制药工程和植物检疫等多个专业，山西农业大学植物保护学院（以下简称“我校”）微生物学教学主要存在以下问题：

（一）教学体系以基础理论为主，对微生物学前沿的关注度不够

微生物在自然界广泛存在，数量大、种类多，与粮食增产增收、生物能源开发、环境保护及人类健康等密切相关[2-4]。随着分子生物学技术在微生物学领域的广泛应用，新的研究成果不断涌现，学生学习难度进一步增大[5]。而微生物学教材更新速度相对滞后，教学大纲更新不及时，不能满足学生汲取最新知识的需求。

（二）学生学习主观能动性差、课堂参与度低

传统的微生物课程教学主要通过PPT结合板书、教师分章节解析知识点，教学方法较为单一，学生接受知识被动，思维方式逐渐固化；学生在教学活动中参与度低，学习主观能动性较差[7-9]。

（三）考核标准单一，考核方式不全面

在我校最新版的教学大纲中，微生物课程考核方式为闭卷考试，成绩构成为10%平时成绩+90%期末成绩。平时成绩包括考勤、课堂提问及课后作业等，期末考试考查学生对重要知识点的掌握程度，考核方式单一，不能全面反映学生的学习过程及状态。

（四）理论教学和实践教学相脱节

微生物学课程共32学时，包括理论教学（23学时）和实验教学（9学时）。实验教学分为3个实验，均为验证性实验，分别为真菌的菌落及显微形态观察、细菌及放线菌的形态特征观察、培养基的制作。理论教学中的知识点在实验教学中很少体现，实验教学相对独立，均为验证性实验，不能激发学生的学习热情及兴趣。

二、微生物学课程多元化教学模式的建立

（一）将最新的微生物学科研究成果引入课堂

微生物学分支学科众多，新的研究成果不断出现，与微生物学相关的事件也能成为社会热点[9]，如2020年诺贝尔医学或生理奖颁发给了在丙型肝炎病毒（HCV）领域有突出贡献的三位科学家。在课堂教学中，我们将最新科研动态及研究成果与相关章节融合，如将具有降解、固氮、生防等作用的功能微生物的分离、鉴定及作用机制方面的科研思路融入教学，将功能微生物发酵工艺方面的研究论文与微生物的营养这一章的内容结合，对已发表的微生物学方面的研究论文的科研思路及研究内容进行详细解析，着重训练学生的科研思路与创新思维。以固氮微生物的分离鉴定为例，教学内容包括：（1）介绍背景——化学肥料氮肥过量施用会降低有机质含量，污染环境，影响人类健康。而生物固氮能有效地降低化肥使用量、减少环境污染、提高农作物产量。（2）怎样分离鉴定固氮微生物？根据“微生物的营养”这一节所学知识，营养要素中氮源是微生物生长必不可少的，因此，制作不含氮源的培养基，普通的微生物就不能生长。但如果微生物可以正常生長，说明该微生物很有可能是自生固氮微生物。（3）微生物的固氮效果怎么样？将微生物分离纯化后，测定固氮酶活性，进一步证实其固氮效果。（4）如何鉴定微生物？通过微生物的形态学特征（菌落形态及菌体显微形态）和16S rRNA序列分析，完成微生物的鉴定。每一个问题提出后，教师先让学生自己思考，然后学生分小组讨论，引导学生逐渐形成缜密的科研思路。

（二）多措并举，构建以学生为中心的多元化教学模式

一是开展线上与线下互动式教学。制作微课并上传至超星泛雅网络教学平台，每个微课讲解一个知识点，时间为10～15分钟，将知识点片段化呈现，便于学生利用课余时间进行有效学习。我们在微生物教学中共制作微课55个，发布知识点79个。课前线上教学通过三部分展开：（1）引导学生利用线上资源，在课后时间完成相关知识点的学习，学生章节学习次数达14872次，通过超星泛雅网络教学平台的自动评价功能，实时了解学生学习进展。（2）利用超星泛雅网络教学平台的讨论功能和微信群与学生讨论交流，教师引导学生自主学习，拓展学习空间。（3）发布章节测验作业，要求学生在规定时间内完成，并通过微信群、超星泛雅网络教学平台进行讨论和答疑。教师通过学生学习反馈，制订调整课堂授课计划。

二是将抛锚式教学法引入课堂。该教学方式强调真实性，创设真实情境，引导学生利用已有知识，积极主动地思考、分析和解决实际问题[10]。以 “微生物的特点”这一节为例，分四步开展教学：（1）创设情境，即“设锚”。例如，针对豆浆这一生活中常见的事物展开学习，设定以下情境：在学校谷园餐厅一楼就有一家专门卖豆浆的早餐店，有同学早上着急上课，买了边走边喝，到教室没喝完就上课了，那下课后还能喝么？下课忘了，中午还能喝么？中午没喝，到晚上还能喝么？同学们想想是否遇到过这一问题呢？（2）抛出问题，即“抛锚”。通过中央电视台《是真的吗》节目中的一期《鲜榨豆浆常温保存6小时以上不宜食用，是真的吗》（视频长度约6分钟）引出问题：鲜榨豆浆常温保存6小时以上能不能食用？（3）解决问题，即“解锚”。教师课堂讲授相关知识点：微生物体积小；吸收多，转化快；生长旺盛，繁殖速度快；适应性强，易变异；分布广，种类多。然后学生以小组为单元展开讨论，教师引导学生自主分析问题，让学生总结豆浆常温保存时间长了就不能吃了，主要是因为豆浆里面的微生物会迅速繁殖；引导学生观看视频后半部分，揭示豆浆常温保存6小时以上不能食用的原因，是因为微生物大量繁殖，数量已远远超出食品安全标准对微生物含量的规定。（4）评价反思，即“起锚”。引导学生理解并掌握豆浆常温保存6小时以上不能食用，其中所蕴含的微生物相关知识点，并引导学生举一反三，豆浆营养丰富，存在的微生物能大量繁殖，那么牛奶、果汁等其他食物放置时间久不能食用，也是微生物大量繁殖后数量超标导致的。教师引导学生对存在的问题进行反思，巩固所学知识点。同时教师应及时总结教学经验，一定要注意把握课堂的活跃度，保证学生能够感兴趣，积极思考，参与课堂讨论，但也要做好引导工作，避免课堂过于活跃，偏离正常教学轨迹。

三是引入案例教学法。微生物学课程中有些知识点抽象难懂、不易理解，在教学过程中，教师可引入案例教学法，精选一些典型案例，在课堂上通过案例解析相关知识点，引发学生学习兴趣。例如：（1）在学习“微生物灭菌方法”这部分内容时，以巴氏灭菌奶为例，引导学生掌握灭菌的几种常用方法；根据巴氏灭菌的特点，引导学生明白为什么奶制品加工过程中使用巴氏灭菌法。（2）学习“真菌的危害”这部分内容时，引入爱尔兰大饥馑的事例，让学生了解晚疫病对马铃薯的危害；学习“真菌病害防治”时，引入葡萄霜霉病的常用药剂波尔多液被发现的故事，激发学生的学习兴趣。（3）学习病毒这部分内容时，以非洲猪瘟或者新型冠状病毒的事例引入，介绍病毒的结构及特点，让学生明白为什么病毒传播快、难防控。

我们通过课前线上教学、课堂重构教学和课后反馈教学，构建了微生物学多元化教学模式：（1）在上课前，通过学习通平台向学生开放微课学习视频，发布学习任务，引导学生自主学习，并完成自测习题。（2）在课堂上，不再一味地采用“填鸭式”教学模式，而应针对不同的教学内容，采用多种方式开展教学。将最新的微生物学研究成果引入教学，采用抛锚式教学、案例教学法、“现象+问题+讨论”的互动教学等多种模式，优化考核方式，不再以期末考试成绩为主评价学生学习效果，增加过程性评价比重，对学生学习过程进行全面考核。（3）课后教师凝练学习重点，帮助学生梳理相关知识，发布课后习题，设置一些开放性试题，鼓励学生自主分析、解决问题。根据学生教学中的反馈，适当调整教学。课前线上教学是课堂教学开展的前提与基础，课堂教学是学习的主体，是课前学习的延伸；课后反馈是对课堂教学的补充与反馈。这三部分互为依托，相互补充，是一个有机结合的整体（见图1）。

（三）优化考核方式，建立多维度的教学评价体系

根据学生学习方式的变化，在教学活动中加大过程性评价的权重，弱化结果性评价，成绩构成调整为40%平时成绩+60%期末成绩。而对平时成绩的考核分为课前线上自主学习、课堂主动学习和课后自测反馈三部分。学生课前线上学习效果通过超星泛雅网络教学平台的统计功能完成，包括学生学习进度、视频观看时长、章节自测题正确率等（10%），课堂主动学习包括课堂考勤、提问、教学活动参与度等课堂上的表现（20%），课后自测反馈是指课后反馈情况（10%），实现课前、课中和课后多维度考核体系（占总成绩的40%），对学生的学习过程及效果进行全面评价。

（四）采用“现象+问题+讨论”的模式，将理论教学和实践教学相融合

在传统微生物学教学活动中，理论教学和实践教学相对独立，理论教学中较少涉及实验部分的内容，实验中也不赘述课堂中已有的理论知识。在教学活动中，二者应该是相辅相成的有机整体。传统教学中的实验项目均为验证性实验，我们尝试增加探索性实验项目，引导学生理解并运用课堂所学的理论知识（见表1）。针对实验中出现的问题开展分组讨论，分析原因，巩固相关知識点。将“真菌的菌落及显微形态观察”和“细菌及放线菌的形态特征观察”这两个实验整合成一个“常见微生物的识别及形态观察”，将不同微生物放在一起观察，通过比较，使学生能更直观地掌握不同种类微生物的区别。将“培养基的制作”改为“培养基的制作及微生物的检测”，让学生将做好的培养基及培养皿灭菌，倒PDA和NA平板，然后将平板分为3组处理：（1）在自然环境中打开平板，将衣服在平板上方抖动10秒，然后盖上；（2）对着平板吹口气，然后盖上；（3）在平板上按手印，然后盖上。在培养箱中培养3～4天后观察结果。实验完成后，在课堂上通过分组讨论的形式，让各组学生讲述实验中分离获得的微生物种类，不同处理方式所获得的微生物种类各不相同，并分析原因。增加“豆浆及生牛乳中微生物群落检测及安全性评价”实验，将日常生活中常见的豆浆及牛奶引入实验，通过学生亲自动手操作，于不同的时间段吸取液体样品加入培养基平板，于培养箱中培养3～4天后计数长出的微生物菌落个数，通过平板计数法换算出豆浆及牛奶中微生物的活菌个数，并与食品中微生物的安全标准相比较，对豆浆及牛奶的安全性进行评价。

三、微生物学课程多元化教学模式的实施与反馈

（一）微生物学课程多元化教学模式的实施方法

本文综合运用文献分析法、行动研究法、比较研究法、问卷调查法和经验总结法等多种方法，重构教学体系，建立多元化教学模式。具体方法如下：

1.文献分析法：收集微生物学研究及课程改革相关的文献资料，借鉴已有研究成果和经验，为教学改革的开展提供教学素材，理清研究的框架和思路。

2.行动研究法：制订新的教学计划，在授课班级中实行，收集学生的评价信息，并进行反思改进。

3.比较研究法：通过开展多元化的教学模式，并与传统教学班级对比分析，以评价该项目的应用效果，制订新的课程体系及采取新的课堂组织形式。

4.问卷调查法：在每学期课程结束时，采用无记名方式进行问卷调查，将学生对课程的评价信息进行分析、比较和整合，根据学生反馈及时调整优化教学形式。

5.经验总结法：以教学实践为基础，积极探索课程改革的有效途径，并依据项目的实际应用效果，总结项目研究成果及经验，建立可操作性强的微生物学课程多元化改革实施方案。

（二）微生物学课程多元化教学模式的效果反馈

微生物学课程多元化教学模式建立后，在我校制药工程和植物保护专业实施。通过无记名问卷调查的方式对学生满意度进行调查（见表2），并与传统教学班级在出勤率、挂科率、期末成绩等方面进行评价及对此（见图2）。本次调查在植物保护和制药工程专业2019级学生共168人中展开，收回有效问卷165份。传统班级为植物保护2016级，共98人，多元化教学模式班级为植物保护2017级，共83人。结果表明：学生的整体满意度和对各教学环节的满意度均在90%以上，其中非常满意的占比为84.39%，比较满意的占比为12.72%，不满意的占比为2.89%。各环节的满意度中科研成果与教学融合、抛锚式教学和案例教学法较受学生欢迎，满意度均在95%以上。将多元化教学模式班级与传统教学班级在出勤率、挂科率、期末平均成绩等方面进行比较，发现多元化教学模式班级的出勤率（96.54%）和期末平均成绩（81.60分）较传统教学班级的出勤率（89.25%）和期末平均成绩（71.70分）有明显提高，而挂科率从传统教学班级的8.16%降至2.41%。由此说明该多元化教学模式适用于微生物教学，对学生学习有一定促进作用。

四、结论

微生物学是农学类专业的一门理论性、实用性均较强的专业基础课程，其教學质量对后续专业课的学习乃至专业人才的培养至关重要。我们尝试将信息技术与教学相融合，开展线上与线下互动式教学，将最新的研究成果引入教学，拓展知识的广度与深度，在课堂上通过抛锚式教学和案例教学法展开教学，实践教学中通过“现象+问题+讨论”的模式，构建多元化教学模式。经过连续三个学期的探索与实践，发现该教学模式能够激发学生的学习兴趣，发挥学生学习的主体作用，培养学生的创新思维及实际动手能力，对其他农林类高校微生物学课程教学也有一定借鉴意义和参考价值。

［ 参 考 文 献 ］

［1］ 党辉，张宝善，高贵田，等.基于混合式教学的食品微生物学课程教学模式创新研究[J].安徽农业科学，2020（2）：275-277.

[2］ Pess?a M G，Vespermann K A C，Paulino B N，et al. Newly isolated microorganisms with potential application in biotechnology[J]. Biotechnology Advances，2019（2）：319-339.

[3］ Lugtenberg B， Kamilova F. Plant-growth-promoting rhizobacteria[J]. Annual Review of Microbiology，2009（1）：541-556.

[4］ Wang X，Hou X，Liang S， et al. Biodegradation of fungicide Tebuconazole by Serratia marcescens strain B1 and its application in bioremediation of contaminated soil[J]. International Biodeterioration & Biodegradation，2018（127）：185-191.

[5］ 陈卫民，陈春，林雁冰.基于微生物前沿理论与创新技术提升本科生科研思维能力的教学探讨[J].科教文汇（中旬刊），2019（10）：64-66.

[6］ 宋琳琳，周晓君.微生物学实验课程教改与实践：以农学专业为例[J].当代教育实践与教学研究，2020（4）：198-199.

[7］ 李云洲，郑寅，赵志博，等.植物保护专业本科农业微生物教学模式的探索[J].教育教学论坛，2020（5）：248-249.

[8］ 潘建刚，石春芳，姜志艳，等.新工科背景下《微生物学》课程教改中的探索与实践[J].微生物学杂志，2020（4）：114-118.

[9］ 何进，唐清，陈雯莉，等.基于创新能力培养的“微生物学”研究型教学模式探索[J].微生物学通报，2018（3）：635-641.

[10］ 夏晓蕾.抛锚式教学模式在高中生物学教学中的应用研究[D].南昌：江西师范大学，2020.

［责任编辑：刘凤华］