“以学生为中心”的卫生微生物学实验教学改革实践*

徐应丽 杨 艳 刘 静 刘青青

西南医科大学公共卫生学院卫生检验与检疫教研室,四川省泸州市 646000

卫生微生物学是卫生检验与检疫专业的一门有极强操作性和实践性的专业基础课程。课程教学包括理论和实验教学两部分。课程教学组在教学中不断研究、探索和改进,以提高教学效果[1-2],但发现实验教学效果不佳,通过常规教学很难有效改善,实验教学已成为制约课程教学效果的瓶颈。“以学生为中心”是一种基于能力范式的教学理念,以学生的学习和发展为中心,教学过程从“教师、课堂、教材”的教师“传授模式”向“学生、学习、学习过程”的学生“学习模式”转变,从而使学生的知识、能力和综合素质获得全面提升[3]。该教学理念在高校实验教学中应用较多,效果良好[4]。近年,课程教学组就实验教学存在的问题进行梳理并提出对策,从实验内容、教学方式、教学考核等开展“以学生为中心”的课程教学改革,突出学生自主学习能力、实践动手能力、创新意识和能力的培养,在2019级卫生检验与检疫本科学生教学中应用,取得一定成效。

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1 卫生微生物学实验教学中存在的问题

1.1 学生未完整参与实验过程,实验流程了解不足 卫生微生物学实验所需试剂耗材和仪器由教师课前准备好,学生直接使用。实验结束后,学生将污染的培养基、平皿、试管、试剂、手套等实验废弃物,丢弃在指定位置,最后由教师集中统一处理。实验准备(涉及消毒灭菌技术、试剂耗材用量的计算、培养基制备等)和实验废弃物的处理均体现微生物实验“有菌观念,无菌操作”的基本理念。学生由于不参与实验准备和废弃物处理,往往认为“有菌观念,无菌操作”就只涉及实验操作。学生对卫生微生物学的实验流程认知不全面,创新思维和自主学习能力也得不到良好锻炼。

1.2 学生预习不充分 实验课前,教师都会提醒学生预习。然而,很少有学生主动预习,部分学生走马观花只了解大概。实验预习充分的学生通常实验成功率较高,而没预习或预习不充分的学生会在实验时手脚忙乱,出错而返工,实验失败的可能性也随之增加。学生实验失败自信心受挫,学习积极性下降。学生反映预习的学习资源主要依赖于枯燥的教材,这也是预习不充分的原因之一。

1.3 学习积极性不高,主观能动性差 传统卫生微生物学的实验主要是验证性实验,采用“遵循式”教学方法,教师讲解整个实验过程并示范操作,学生被动机械地按照指定步骤进行实验操作、验证结果、撰写实验报告。这种教学注重教师的主体作用,忽略学生的主体作用,学生主要是模仿和验证,学习积极性不高,不利于学生独立思考能力的培养。

栽植前必须将土地进行深翻，以促进土壤中微生物的活动，保水保墒，打碎土块，将地整平，可施入充足的腐熟的有机肥作为基肥，使其与土壤充分混合。

为加快重大科技成果向现实生产力转化，促进科技与产业对接，加速推进产业向中高端迈进，2004年，江苏省在全国率先设立科技成果转化专项资金，组织实施重大科技成果转化专项，将省级财政科技经费的50%聚焦于成果转化环节，重点支持原创性重大科技成果、处于战略性新兴产业高端环节和关键节点的科技成果、能够显著提升产业技术水平和核心竞争力的科技成果转化［1］。实施十多年来，累计立项支持项目超过1 700项，吸引了一批具有国内领先、国际先进水平的重大科技成果落户江苏转移转化，培育形成南京生物医药、苏州医疗器械、江阴特种金属材料等具有影响力的特色产业，有力地推动了江苏重点产业的高端化发展。

2 提高卫生微生物学实验教学效果的对策

2.4 制定实验报告规范和实验报告评判标准 实验报告的质量是学生学习态度、能力和教师教学水平的综合体现,学生和教师均应重视实验报告的撰写[10]。教师先向学生公布实验报告的内容、具体要求和评判标准。实验报告内容应包括:实验目的、实验仪器试剂、实验步骤、实验记录和结果、实验讨论。教师及时批阅实验报告,在下一次实验课上对发现的问题及时总结,引导学生不断提高实验报告质量。

1.5 部分学生实验态度不端正 目前我校卫生微生物学实验课分小组进行实验,每组3～5人,每组有一套实验工具,每次只允许一个人操作,实验要求分工合作,轮流练习。在实验中,重视实验的学生把握机会,主动练手,但有个别学生不重视实验,不预习、不认真、不仔细,甚至滥竽充数,在实验中“打酱油”度过,抄袭实验报告。

近年来，品牌果蔬的优势逐渐显现。一方面，人民生活水平提高，消费者对优质果蔬产品的需求增长，提升了果蔬产品的市场影响力，使产品在激烈的市场竞争中立于不败之地，有效地增加了农民收入。另一方面，品牌化建设战略增强了果蔬产业竞争力，对于实现现代农业，推动经济社会发展有着重要的影响。山东是我国水果和蔬菜生产大省，在果蔬产业和果蔬产品品牌的发展方面积累了丰富的经验。自2000年以来，山东省果蔬产品出口额连续15年保持全国第一位，占比接近全国出口总额的1/3，素有“世界菜园”和“果篮”之称。在农业现代化发展的今天，实现果蔬品牌化是山东省的重要课题。

2.6 将实验过程考核纳入课程成绩 实验考核包括考勤、预习抽查、实验报告、实验操作考试,设计性综合实验。设计性综合实验从以下几个方面来考核:方案设计、准备,实施,实验报告和PPT汇报,团队协作能力。实验考核成绩在总成绩中按40%～50%的比例与理论课成绩(50%～60%)合并计入课程总成绩。

2.3 在实验课教学中应用线上线下相结合的混合式教学模式 在“互联网+教育”迅速发展背景下,线上线下混合式教学模式已成为高校教学发展的主要方向,这种教学模式可提高学生的自主学习能力,提升课程的教学质量[9]。基于“超星学习通”平台,教学组在卫生微生物学实验教学中进行线上线下相结合的混合式教学改革。教师把实验的PPT和相关视频、资料发布到超星学习通平台,让学生预习;通过实验课提问、线上随堂测验或学生演示来了解预习情况。学生在实验中可通过平台查阅已发布的信息,掌握操作要点,保证实验的顺利进行。教师可利用平台讨论及发帖功能编辑发布与实验相关论题,组织学生参与讨论,通过交流加深巩固所学。教师还可利用平台提供的多种签到方式进行签到,从后台的学情数据资料了解教与学的效果,及时调整教学方式,使教学更有针对性。

2.1 增加设计性综合实验 设计性综合实验应用于实验教学的报道较多,这种教学有利于激发学生的学习兴趣和科研兴趣,培养学生思考能力,锻炼和提高学生的实践动手能力和创新能力[6-8]。首先,教师针对公共卫生案例中有关卫生微生物的主要问题设计几个方向的课题,学生自由分组和选题。然后,在教师的指导下查阅文献、制定详细方案。学生到实验室清点实验试剂耗材,完成实验准备工作,如培养基的配制及无菌处理、相应试剂的配制以及仪器设备的调试等。根据设计方案,学生相对独立完成实验。最后,按照科研论文的格式要求学生以小组为单位完成一份完整的实验报告,对结果进行记录、分析和讨论,并课堂汇报。

3.1 评价方法 将上述对策形成完善的教学改革方案应用于2019级(39人)卫生检验与检疫专业本科生《卫生微生物学》课程教学。通过与2018级(35人)卫生检验与检疫专业本科生的实验操作考试成绩和期末卷面考试成绩分析比较,以及2019级学生课程教学改革满意度问卷调查和个别访谈等评价效果。

2.5 增加学生互评环节 教师预先设定互评标准,增加学生互评实验报告环节,同时在原有的实验操作考试基础上增加学生互评实验操作考试成绩环节,学生互评后教师再复核。及时向学生反馈结果,学生对结果有异议可申述。

2.2 增设实验助手 每个班设2名实验助手。教师在每学期实验课前对实验助手进行培训,培训内容包括:实验室安全注意事项、仪器设备的使用、科学摆放物品、无菌操作观念、试剂配制、消毒灭菌技术以及实验废弃物处置,发生病原微生物泄露后的应急处置预案等。实验助手把培训内容讲授给同班其他学生,并监督实施。实验助手还适当参与实验准备工作和预实验。

3 教学改革效果评价

根据胡广军关于汽车座椅研究[15]可知：在坐姿状态下，人体的共振频率在4～6Hz。其中，胸、腹部的共振频率在4～8Hz，头、颈部的共振频率在20～30Hz。结合图6可以得出以下结论：

2018级和2019级学生在最后一次实验课进行实验操作考试。考试前公布实验操作考试内容和评分标准,考试由1名学生(非本人)和教师共同评分(各10分),取平均分为实验操作考试成绩,师生评分相差超过2分,以教师评分为准。实验操作考试内容和评分标准两个年级一致。成绩以<8、8～<9、9～10分划分为低、中、高三个等级。课程结束2周后进行期末闭卷考试,卷面分100分,2018级和2019级试题中均有20%的分值涉及实验。2019级课程结束后,对学生进行课程改革满意度问卷调查和个别访谈,同时,课程教学组就教学效果进行教学研讨。

1.4 实验报告质量不高,分析问题能力欠缺 实验报告是反映教学质量的一面镜子,通过撰写实验报告促进学生理论知识的掌握,培养严谨的科学态度,帮助学生提高文字表达能力和写作水平,培养学生的综合能力[5]。教学中发现,学生通常将实验报告当作教师布置的任务来完成,按照实验目的、仪器试剂、步骤、实验结果撰写,没有讨论,反映学生缺乏思考,对实验结果分析不足;当实验结果与预期结果不一致,也不知道问题所在。这些问题最终导致学生实验积极性不高、基本操作技能较差、分析和解决问题的能力不强。

4 结果

4.1 学生实验操作考试成绩 2018级学生与2019级实验操作考试成绩构成比差异有统计学意义(χ2=7.262,P=0.026<0.05),2019级实验操作考试成绩高于2018级。见表1。

表1 学生实验操作考试成绩分布[n(%)]

4.2 学生期末卷面成绩 2019级学生卷面成绩高于2018级(t=2.106,P=0.039<0.05),卷面分数区间段有所提高,且卷面成绩及格率高于2018级(χ2=4.226,P=0.040<0.05)。见表2。

为了进一步探究微滴包埋实验中碳纳米管纤维和树脂微滴之间的破坏机理,利用扫描电子显微镜对微滴发生滑移后的样品进行观察,SEM图如图5所示.在滑移后的微滴端部,可以清晰地看到被少量树脂包覆的碳纳米管.这一现象表明,在微滴样品制备过程中,树脂基体部分进入碳纳米管纤维的表面空隙中,致使微滴在滑移过程中将部分碳纳米管从纤维表面剥离.

表2 学生期末卷面成绩情况

4.3 问卷调查结果 2019级学生的课程教学改革满意度问卷调查结果显示:97.4%以上学生赞同在实验中设置实验助手,满意实验考核的比例和形式;92.3%的学生表示乐于接受线上线下相结合的实验教学模式;82.1%的学生认可设立以问题为中心的设计性综合实验和实验操作考试中同学参与评分的考核形式;74.3%的学生赞同相互批阅实验报告的方式。调查结果表明大部分学生对教学改革是满意的。

4.4 学生个别访谈 大部分学生赞同这种教学改革,认为这种系统性的实验教学改革充分体现“以学生为中心”,以学生能力培养为重点,既有利于教学的顺利进行,又可全面切实提高课程教学质量。实验助手的设置有利于实验教学的顺利进行;有一定比例和形式的实验考核是一种很好的过程评价,分散和减轻了期末考试的压力;综合设计实验有助于提高分析问题和解决问题的能力,有助于创新思维和创新能力的锻炼和提升,培养学生团队合作精神,还可形成一定就业能力,实现教学环节与未来岗位的对接;学生互评实验报告和实验操作考试成绩,学生既是运动员,又可以当裁判员,课程参与度增强,同时通过向别人学习,发现自身问题,有利于提高实验操作技能和实验报告质量;学生普遍接受线上线下相结合的实验教学模式,认为有助于课前预习和课后复习。但由于用于设计性综合实验的课时只有12个学时,学生普遍反应时间太紧,课时严重不足,还需增加课时。

4.5 课程教学组教学研讨 教师们一致认为,课程教学改革体现了“以学生为中心”,有利于学生综合能力的提高,促进教学质量的提升。实验考核成绩纳入总成绩,学生实验动手动脑积极性有所提高。在实验报告和实验操作考试互评时,学生首先按评价标准对自己的实验报告和实验操作考试有自己的评价,因此,在这个评价自己和别人的过程中,表面是给学生掌握别人成绩的主动权,实则是一个向别人学习的过程,从而引导学生不断提高实验操作技能和实验报告质量。实验助手能够辅助实验教学顺利完成,但实验助手的培训需要教师花费课余时间,并且担任实验助手的学生需要有责任心。学生互评后教师需要复核,但与传统的教师评阅方式比,教师的工作量有增加。设计性综合实验有利于学生从公共卫生与预防医学角度把握卫生微生物的整体知识体系和实验技能,但需要教师提供课题,并在整个过程中引导学生完成实验,对教师的能力提出较高要求。

5 讨论

教学改革的实践证明,课程教学组在卫生微生物实验课程教学中秉承“以学生为中心”的教学理念,设计有利于学生主动求知的教学改革方案和学习环境,实现“以教为主”向“以学为主”的转变和以“知识传授为主”向“以能力培养为主”的转变,锻炼和提高了学生的自主学习能力、实践动手能力、创新意识和能力。“以学生为中心”教学改革是提高课程教学质量的有效途径,可进一步推广应用。

教学改革涉及教学理念、教学技术、教学内容、教学方法、教学管理以及师生配合各个方面,对教师提出更高要求和新的挑战,教师要不断地学习,更新教学理念,掌握现代教学技术手段,拓展知识结构和内容,关注教学反馈,投入更多时间和精力。在教学改革实践中时,教师们也发现有些学生习惯传统的被动填鸭式教学模式,主动性和积极性较差,认为教学中要完成的项目太多,有抱怨情绪;综合设计性实验由于学生人数多,学生接受教师指导的时间有限。因此,在今后的教学实践中,仍需对卫生微生物学实验教学改革进行进一步探索和完善。

卫生微生物学教学通过系统性的实验教学改革,“以学生为中心”,使学生能够自主学习、积极思考,提高科研能力和综合素质,锻炼学生的动手能力,培养学生的创新意识、认真严谨的工作态度和科学精神,增强团队协作精神,加强师生的互动交流,提高实验课的教学质量,从而提高整门课程的教学质量。教育教学改革没有终点,在今后的教学中仍需根据实验教学情况进行不断的改革与探索,为培养出高素质、高水平的应用型公共卫生与预防医学人才奠定基础。