应用型高校兽医微生物学实验课程教学改革与实践

夏伦斌,陈存武,张 霞,毕少帅,陈乃富

(皖西学院 生物与制药工程学院,六安 237012)

兽医微生物学实验是动物医学本科专业的一门核心实践课程,其内容涉及动物疫病防控与微生物学相关理论与技术的交叉,具有极强的应用性和实践性[1]。当前,我国畜禽生产领域依然存在各种新旧传染性病原感染及流行的严重危害,比如非洲猪瘟、鸡新城疫、小鹅瘟、鸭疫里氏杆菌病等,给畜禽生产造成极大的经济损失[2]。这对兽医技术人员的兽医微生物学实验技能提出了更高的要求。因此,加强实验教学,培养学生掌握兽医微生物学基本实验技能、病原检测和鉴定等应用技能成为兽医微生物学实验教学的现实要求[3]。

皖西学院是一所省属本科高校,2014年被遴选为安徽省地方应用型高水平大学建设单位,以应用型人才培养为目标。兽医微生物学实验面向动物医学专业学生开设,设置在大二年级的第二学期,以培养学生全面掌握兽医微生物学实验技能为目标。原有的兽医微生物学实验教学内容包括微生物学实验基础、培养基准备、细菌分离培养、染色与镜检、生化鉴定和药敏试验等,但主要以验证性实验为主,缺少综合设计性实验,不利于学生综合应用能力的培养;在教学方法上以教师讲授和演示式的灌输教学为主,学生被动重复实验,虽然能够锻炼实验基本技能,但降低了学生学习兴趣和积极性,实验过程中学生缺乏自主思考,学生的能动性和创造性无法发挥[4-5],与企事业单位对人才技能需求相脱节,也与学校的应用型人才培养目标不相适应。可见,改革兽医微生物学实验教学,培养具有运用理论知识及实验技能解决兽医临床实际问题能力的人才,是课程组面临的核心课题。为此,自2019年以来,课程组对兽医微生物学实验教学进行了改革探索,通过剖析以往教学中存在的问题,调研企事业单位人才技能需求,确定教改方向,对实验内容进行了调整优化、增设综合设计性实验,转变教学模式和改革考核评价方法,有效激发了学生的学习兴趣和学习自主性,收到良好的教学效果。

1 兽医微生物学实验课程改革的必要性

1.1 原有实验教学内容以验证性为主且相对独立,缺乏综合设计性实验

原有实验项目见表1,虽然基本包含了基础操作和应用的各环节技能,能够加深学生对知识的理解和培养动手操作能力,但以验证型为主,各项目间联系不紧密,缺乏综合性、设计性和研究性,难以系统地培养学生独立完成一个完整的综合设计性实验的能力,不能满足行业发展对兽医人才技能的需求。

表1 原有兽医微生物学实验项目

1.2 原有教学方法和考核方式单一,不能调动学生的学习兴趣、积极性和创造性

原有教学由教师主导,实验所需试剂、耗材均由教师准备完成,课中教师进行实验原理讲解和操作演示,学生重复实验过程,之后撰写并提交实验报告,教师再依据学生出勤情况和实验报告质量给予成绩评定。在整个实验教学过程中,学生没有课前预习和准备,也无需主动思考和设计实验方案,完全被动式学习,这不仅削弱了学生的学习兴趣,而且限制了学生探索求知的积极性和创造性,不利于学生实践能力和创新能力的锻炼提高。有时,还可能存在少数学生不积极参与实验过程,只是提交实验报告以应付作业,学生实验技能掌握不牢甚至欠缺。

1.3 毕业生的实验技能与岗位需求不匹配,有较大差距

为了有的放矢地进行兽医微生物学实验教学改革,使教学内容与岗位需求相适应,课程组对43家企事业单位进行了走访调研,其中,养殖企业28家占65.1%,动物诊疗机构9家占20.9%,农牧相关事业单位占14%。调研显示,皖西学院毕业生的兽医微生物实验技能与岗位需求还有较大差距:(1)对微生物培养器皿清洗、烘干、包扎、灭菌和再烘干备用的流程不熟,尤其突出的是不会包扎器皿;(2)对一些病原鉴别培养基不熟悉;(3)部分学生在采样、病菌分离培养等实验中无菌操作意识差,安全防护不到位,极易导致杂菌污染、甚至存在自身感染的安全风险;(4)显微镜检时存在用后不擦拭油镜和不复位镜头等不良现象;(5)高压灭菌锅操作不规范,灭菌时不先排出冷空气直接关闭排气阀,灭菌后压力表指针未指向“0”,急于打开排气阀,不仅易造成培养基“冲出”,还存在严重安全风险;(6)不能独立完成兽医临床常见疾病的检疫、病原鉴定及诊治等工作;(7)病毒培养及鉴定技术欠缺;(8)实验结果记录和报告撰写不规范。综上所述,突出反映了原有兽医微生物学实验教学与岗位技能需求相脱节,培养的学生实验技能与岗位需求有较大差距,急需进行改革。

2 以适应岗位技能应用为导向的兽医微生物学实验教学改革策略

2.1 调整优化实验项目内容,既强调基础技能掌握又注重综合应用能力培养

针对兽医微生物学实验教学中存在的不足和调研收集的问题,课程组对原有实验内容进行调整优化,在课时不变的情况下,精心凝练,构建了层次递进的与岗位技能相适应的实验内容,见表2。

表2 调整优化后的兽医微生物学实验项目

2.1.1 增设兽医微生物实验安全技能和病毒培养及其鉴定实验,弥补原有实验内容不足

兽医微生物学实验常涉及人畜共患的病原微生物和易造成安全风险的特种设备,故易引发安全事故。近年来,高校和企事业单位实验室安全事故常有报道,2010年某大学在使用山羊进行教学实验时,因安全意识不强,实验前山羊未经检疫,加之老师和学生在实验过程中未能做好充分的安全防护措施,师生多人感染布鲁氏菌,引发实验教学安全事故[6];2020年国家市场监管总局统计显示,全国共发生特种设备和相关事故107起,其中压力容器引起的安全事故7起[7]。结合调研反馈,我校毕业生在工作岗位中存在安全防护不到位、无菌操作意识差和高压灭菌锅操作不规范等技能欠缺。可见开设实验安全技能实验非常必要,而这方面教学内容往往最容易被忽视。因此,新增设了2学时的兽医微生物实验安全技能实验,着重培养学生实验安全意识、生物安全防护和设备安全操作技能。

在兽医临床上病毒性传染病占相当大的比重,因病毒的易变异特性造成动物疫病越来越复杂,给疫病防控带来极大困难,这就要求兽医技术人员熟练掌握病毒相关的实验技能。然而调研反馈显示毕业学生病毒相关实验技能缺乏,其原因在于原有实验教学中未安排病毒相关实验内容。因此,新增设了4学时的病毒培养及其鉴定技术实验,通过本实验训练,使学生系统掌握病毒培养和鉴定等实验技术,以满足工作岗位对病毒相关实验技能的需求。

2.1.2 整合原有实验项目,强化学生兽医微生物学实验基础技能掌握

将原有的实验一、二和四整合为“兽医微生物实验基础”一个实验,安排4学时,把几个零散独立的验证性实验整合为一个内容紧凑、完整且有机统一的实验,有利于学生牢固掌握兽医微生物学实验基础技能,与岗位技能需求趋向一致,更能培养学生胜任岗位的能力。

2.1.3 与兽医临床、创新训练相结合,开设综合设计性实验

将原有的实验三、五和六整合为一个综合设计性实验,即动物源致病菌的分离、鉴定与治疗药物筛选,安排10学时,实验内容与兽医临床、创新训练紧密结合,突出多个知识点间的内在联系,要求学生对知识的掌握既要有广度又要有深度,在掌握实验安全和基础技能的基础上,独立完成该实验设计和实验过程。强调培养学生独立完成实验设计、实验操作和实验结果分析的综合应用与创新能力。

2.2 多元化实验教学方法的运用

2.2.1 运用互联网辅助教学,实现线上线下课堂融合

改革原有的以教师课堂讲授和演示为主的单一模式实验教学,充分利用互联网移动端和“雨课堂”等辅助教学平台,将线上线下混合课堂、翻转课堂等教学方法相互融合,针对不同的实验内容灵活采用不同的教学方法,实现实验教学方法多元化,改变传统的一成不变的实验教学模式,给学生以新鲜感和期待感,易于接受,同时,教师还可以提前线上发布实验内容、相关文字视频资料和要求,学生提前预习实验、查阅文献和准备实验,不仅节约了时间,还为实验课堂做好了充分准备。

2.2.2 启发式、体验式教学活跃了课堂气氛,加深了学生对知识的理解和掌握

以“兽医微生物实验安全技能”教学为例,课前教师通过“雨课堂”线上发布实验室安全知识以及无菌操作技术、实验安全防护、高压灭菌锅操作、实验室安全事故警示教育等视频资料,学生通过手机端线上学习,不仅能够获得对实验内容的感性认知,还能够激发学生进一步实验操作的兴趣;课中教师采用启发式和体验式教学方法进行教学,比如在超净工作台和高压灭菌锅前教师分别启发提问“利用超净工作台进行细菌分离接种时应做哪些准备?”“使用高压灭菌锅时要注意哪些事项、如何正确操作?”,学生现场解答并进行操作,这种教学方式拉近了师生间的距离,增强了师生间、学生间互动,课堂气氛活跃,学生纷纷参与实验操作,加深了对实验内容的理解和掌握。

2.2.3 翻转课堂,让学生成为实验课堂主角,培养学生实验设计和应用创新能力

以“动物源致病菌的分离、鉴定与治疗药物筛选”教学为例,课前教师运用“雨课堂”线上发布来自养殖场的鸡、鸭、鹅、羊、猪等动物临床病例选题供学生选择(病例均经过检疫,鉴定为细菌性病原且为非布鲁氏菌等人畜共患病病原),学生根据自己的兴趣选择病例作为实验对象,每4人为一个小组,小组成员均需在实验前依据选题完成实验方案设计并提交到“雨课堂”,由教师逐一批阅并提出修改意见,教师在线上发布实验器皿、培养基配制、试剂等实验前准备事项,由学生在教师指导下于实验前完成;课中采用翻转课堂教学,各实验小组PPT汇报实验方案,交流讨论,再结合讨论意见修改完善实验方案,各小组在教师指导和监督下独立完成实验内容;课后学生整理分析实验结果并撰写报告。与此同时,引导并鼓励有研究兴趣的学生对实验分离的病菌进行保存和开展深入研究,并申报研究课题或大学生创新创业训练计划项目,实验室对开展创新研究的学生开放,调动了学生参与实验的积极性和科学探索的求知欲,培养学生的应用能力和创新意识。自教改以来取得了明显成效,图1为学生依据实验内容进行拓展研究撰写的大学生创新创业训练计划项目技术路线图,表3为学生申报立项的大学生创新创业训练计划项目。

蓝色实线方框内容为实验项目内容,红色虚线方框内容为扩展研究内容。

表3 学生依据兽医微生物实验内容申报立项的大学生创新创业训练计划项目

2.3 优化实验教学考核评价体系

原有实验教学中的考核评价由教师依据实验报告和出勤情况给予学生成绩评定,形式单一,考核元素少,存在片面性。比如,可能有少数不积极的学生拿同组学生的实验结果撰写自己的实验报告,并获得较好成绩,因此,不能真实反映学生在实验中的表现和学习效果,教师也不能了解到实验教学中的不足,以致无法进一步改进自己的教学。

为了科学评价和真实反映学生的学习效果,激发学生参与实验的兴趣,课程组建立了多元素考核评价体系:强调实验过程考核,从学生在课前、课中和课后的表现,记录学生预习准备、积极主动性、实验操作能力、团队协作能力、分析与解决问题能力、创新能力、实验报告撰写能力等,以了解学生在实验过程中的整体表现;同时,增加学生间互评和自我评价,这样学生既是课堂的主体又是评价的主体,能够有效活跃课堂气氛和调动学生积极性[8]。课程组对多元素考核评价体系及其评分标准进行了初步设计,如表4所示,具体评价指标及其权重和评分标准还需在实验教学中进一步探索和优化,以使其更加科学合理、更精准地反馈和评价教学,促进教学效果提升。

表4 实验教学多元素评价体系及评分标准

3 兽医微生物学实验教学改革成效

为了考查和评估兽医微生物学实验教学改革成效,课程组对教改前后的兽医微生物学实验课程成绩分布和学生满意度进行了比较分析,研究对象为教改前的动物医学专业2017级(50人)、2018级(48人)和教改后的2019级(50人)和2020级(52人)学生,并总结了学生取得的实践成果。

3.1 教改前后兽医微生物学实验课程成绩分布比较

由图2可见,教改后学生85分以上成绩段百分比明显增加,由57.15%增加到77.45%,其中,90分以上学生占比由17.35%增加到35.29%;84分以下的占比由42.85%变化为22.55%,减少了20.30%,减少的这部分学生都进入了85分以上分数段。说明教改举措实施后,调动了各分数段学生主动参与实验的积极性,有效提升了学生的成绩,进一步反映了兽医微生物学实验教学改革取得了良好成效。

(a)教改前学生成绩分布(n=98);(b)教改后学生成绩分布(n=102)。

3.2 学生对教改后兽医微生物学实验教学满意度调查分析

为了解学生对教改后兽医微生物学实验教学满意度,对动物医学专业2019级和2020级共102名学生进行了无记名问卷调查,调查内容包括实验内容、多元化教学模式、多元素考核评价体系、课程思政融入、学习科研兴趣引导等5方面(表5),设非常满意、满意、一般、不满意等4个等级选项,满意度=(非常满意人数+满意人数)/调查总人数×100%[9],发放问卷102份,收回有效问卷93份。由表5可见,学生对教改后的兽医微生物学实验教学总体持满意态度,其中对“多元素考核评价体系”和“实验内容”满意度较高,分别为94.6%和92.5%,而对多元化教学方法、课程思政融入和学习科研兴趣引导这三项内容满意度分别为87.1%、89.2%和86.0%,相对较低,尚需进一步改进和提升,这说明教学改革不可能一蹴而就,而是需要不断改进和持续研究[10]。

表5 改革后兽医微生物学实验教学满意度问卷调查(n=93)

3.3 教改以来学生取得了显著实践成果

自兽医微生物学实验教学教改以来,学生的实践和创新能力得到明显提升,增强了专业自信和能力自信,更加积极主动参与创新创业训练和各类学科竞赛。申报立项大学生创新创业训练计划项目15项,其中,与兽医微生物直接相关的有3项,依托2项国家级大学生创新创业训练计划(创业)项目注册创办了永沐宠物同城云诊疗平台和优爱宠物超市2家经营实体,参加全国大学生“雄鹰杯”小动物医师技能大赛获团体二等奖3次,参加全国大学生动物医学专业技能大赛获团体二等奖1次,参加全国大学生生命科学竞赛获国家级铜奖1次、安徽省赛区银奖和铜奖各1次;此外,多次参与全国微生物培养皿艺术大赛,虽未获奖,但展现了学生对微生物科学的兴趣和热爱,体现了学生爱学习的主动性和爱生活、爱专业的情怀[11]。

4 总结与展望

当前,在乡村振兴和新农科建设背景下,应用型高校涉农专业应以产业发展引领人才培养方向,要突破原有人才培养的惯性思维和路径,主动对接产业,把产业趋势、行业特点和企业需求引入专业人才培养,指导课程教学改革,培养与产业发展需求相一致的应用型人才[12]。本研究中,课程组通过调研多家企事业单位掌握了岗位对人才技能的需求,剖析原有兽医微生物学实验教学中存在的问题,针对性地进行教学改革。通过增加实验安全技能和病毒培养及鉴定实验,不仅弥补了原有实验内容的欠缺,更是与岗位技能需求相适应;减少验证性实验课时比重,将原有的几个相对独立的验证性实验项目整合为与兽医临床紧密结合的综合设计性实验,鼓励学生开展创新型拓展研究,学生的独立思考、综合应用和创新能力得到明显提升;与此同时,多元化实验教学方法的运用和实验过程多元素评价体系的建立,活跃了实验课堂而且激发了学生学习兴趣,学生由原来的被动参与转变为主动学习,成绩显著提高。通过近3年的以适应岗位技能应用为导向的兽医微生物学实验教学改革实践,成效明显,获得了学生的认可。但仍存在很多不足,比如教学方法上还有待改进、教学过程思政元素有待进一步挖掘和融入,可见,实验课程教学改革是一项长期持续工程,不能急于求成,更不能追求短期效果,需要依据人才培养目标在改革实践中不断总结好的做法和改进不足[13]。今后,课程组将不断对教学改革进行总结,持续深入开展研究,同时,加强同类院校之间教学经验交流,进一步完善兽医微生物学实验教学改革,以期提升教学效果和学生培养质量,为应用型高校实验课程教学改革提供借鉴。