微生物學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)分析

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摘要:微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中,針對(duì)以往存在的問題,提出了以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力為實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的指導(dǎo)思想,在實(shí)驗(yàn)課程中開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐證明,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式靈活、內(nèi)容豐富,充分發(fā)揮了學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新意識(shí),在學(xué)生科研思維的培養(yǎng)和操作技能的訓(xùn)練方面優(yōu)勢(shì)明顯。

關(guān)鍵詞:微生物學(xué)；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；教學(xué)

微生物學(xué)作為生物相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程,是多學(xué)科交叉研究的基礎(chǔ),同時(shí)也是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。微生物學(xué)中滅菌、分離、培養(yǎng)等技術(shù)的拓展和滲透,使得動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)手段也更加廣泛[1]。無菌技術(shù)和保藏技術(shù)等其它微生物學(xué)技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生、制藥工業(yè)、食品生產(chǎn)、環(huán)境污染處理等生產(chǎn)領(lǐng)域中也得到廣泛地應(yīng)用[2]。由此可知,微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)專業(yè)技能的培養(yǎng)具有十分重要的作用。教育理念的持續(xù)更新,也對(duì)高等教育的內(nèi)涵進(jìn)行了轉(zhuǎn)變和拓展。實(shí)踐教育的目的主要是促使學(xué)生轉(zhuǎn)變成自身知識(shí)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者。為了發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)性,使被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí),成為學(xué)習(xí)的主體[3]。在微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中后期,專門設(shè)立開放時(shí)間段,給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)條件,教師引導(dǎo)學(xué)生按照自己的興趣設(shè)定實(shí)驗(yàn)方案,小組成員進(jìn)行分工準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料,完成實(shí)驗(yàn)操作,分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過這種主動(dòng)學(xué)習(xí)的方式,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)科研的興趣,取得良好的教學(xué)效果,現(xiàn)將我們開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的一些做法和體會(huì)報(bào)告如下。

1開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的重要性

微生物這門學(xué)科涉及的內(nèi)容十分豐富、涵蓋知識(shí)面較廣、實(shí)踐應(yīng)用性很強(qiáng),傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系已不能滿足學(xué)生今后參與社會(huì)工作后的發(fā)展需求[4]。目前高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于學(xué)生人數(shù)相對(duì)較多,儀器設(shè)備有限,學(xué)生只能遵循教學(xué)大綱安排好的學(xué)時(shí),在有限的時(shí)間內(nèi)到實(shí)驗(yàn)室做規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,而且教學(xué)內(nèi)容大多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,實(shí)驗(yàn)深度不夠,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相對(duì)較少,實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果與實(shí)際應(yīng)用相差較大,這種教學(xué)模式造成學(xué)生跟隨教師被動(dòng)學(xué)習(xí),積極性不高,缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)一步了解的興趣[1]。教學(xué)過程不能有效激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造性,其結(jié)果是很難培養(yǎng)出熟練實(shí)驗(yàn)操作的創(chuàng)新人才,也很難培養(yǎng)出操作熟練的技工。按照微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度的安排,學(xué)生在進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)之前,經(jīng)歷了系統(tǒng)的微生物實(shí)驗(yàn)操作學(xué)習(xí),這些學(xué)習(xí)內(nèi)容包括:實(shí)驗(yàn)一、培養(yǎng)基的制備;實(shí)驗(yàn)二、消毒與滅菌;實(shí)驗(yàn)三、土壤微生物的分離;實(shí)驗(yàn)四、微生物的接種;實(shí)驗(yàn)五、顯微鏡的使用及簡(jiǎn)單染色法;實(shí)驗(yàn)六、細(xì)菌革蘭氏染色及形態(tài)觀察;實(shí)驗(yàn)七、微生物數(shù)量的測(cè)定;實(shí)驗(yàn)八、微生物大小的測(cè)定。學(xué)生反復(fù)訓(xùn)練了基本的微生物接種、純化、保存等操作技能;對(duì)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的思路也有了一定程度上的認(rèn)知。然而這一系列的實(shí)驗(yàn)操作都是相對(duì)分散進(jìn)行的,如何能促使學(xué)生將這一系列實(shí)驗(yàn)內(nèi)容連接起來,在一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容框架下,把這一系列的實(shí)驗(yàn)技術(shù)都運(yùn)用來解決某一實(shí)際問題,成為培養(yǎng)學(xué)生的重要環(huán)節(jié)[5]。因此,開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生自主選題,通過一系列的實(shí)驗(yàn)操作來解決某個(gè)科學(xué)問題顯得尤為重要。

2開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的方法

2.1實(shí)驗(yàn)選題

多數(shù)同學(xué)都認(rèn)為開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)選題十分困難,根本的原因在于之前的實(shí)驗(yàn)都是教師準(zhǔn)備好既定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,學(xué)生往往在此過程中并未思考這些項(xiàng)目的來源。對(duì)于如何在實(shí)驗(yàn)中心現(xiàn)有的條件下擬定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目毫無基礎(chǔ),對(duì)實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)試劑如何應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中來也無任何概念[6]。我們?cè)趯?shí)踐過程中,明確教師在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇上起到的是引導(dǎo)作用,對(duì)于儀器設(shè)備、藥品試劑等給出詳盡的范圍,鼓勵(lì)小組成員間協(xié)商解決,互相取長(zhǎng)補(bǔ)短,綜合成員的意見,然后擬定出適合本組成員的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)踐中,我們一方面鼓勵(lì)學(xué)生選擇一些與生活密切相關(guān)的內(nèi)容開展實(shí)驗(yàn),如部分小組同學(xué)選擇了《根際土壤微生物的分離與鑒定》、《酸奶中乳酸菌的分離與鑒定》、《自來水中微生物菌群分析》等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,多數(shù)學(xué)生都對(duì)與生活密切相關(guān)的內(nèi)容表現(xiàn)出濃厚的興趣。另一方面我們也鼓勵(lì)學(xué)生從教師的科研項(xiàng)目中選擇相關(guān)且簡(jiǎn)單易操作的內(nèi)容來開展。例如部分學(xué)生開展了《食用菌的收集與鑒定》《、食用菌的制種-以農(nóng)業(yè)廢棄物為原料》等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能,更重要的是與科學(xué)研究密切結(jié)合起來,學(xué)生在這個(gè)訓(xùn)練過程中認(rèn)識(shí)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是如何應(yīng)用到科研工作中,甚至部分學(xué)生將相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目,極大地增加了學(xué)習(xí)動(dòng)力。

2.2實(shí)驗(yàn)操作

對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目擬定后,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)從某些方面來說是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)大綜合,在開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,之前學(xué)習(xí)的培養(yǎng)基配制、顯微鏡使用,微生物系列稀釋,消毒與接種,微生物培養(yǎng)與保藏等內(nèi)容都得到一次匯總復(fù)習(xí)[7]。學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案,自己動(dòng)手準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn),實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)過程中,教師要求學(xué)生做詳細(xì)的記錄,例如菌落形態(tài)、菌體大小、生長(zhǎng)速度等。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié),實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成,均由學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間段內(nèi)自行完成。在這一階段,對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能的培養(yǎng)、觀察分析能力都得到很大的提升。其中《酵母菌的分離與鑒定》小組出色完成了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)選擇生活較易獲得的葡萄作為材料,從培養(yǎng)基的配制、菌株分離、菌體形態(tài)觀察都獨(dú)立完成。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行了詳細(xì)地記錄,實(shí)驗(yàn)結(jié)果用圖片展示出來,并且分析也十分透徹,出色地完成了一個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

2.3實(shí)驗(yàn)總結(jié)

建立在對(duì)實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果有詳細(xì)記錄的基礎(chǔ)上,要求學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié),包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)材料、儀器與設(shè)備、實(shí)驗(yàn)步驟、結(jié)果與分析。部分小組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并非和預(yù)期的一致,教師通過引導(dǎo)學(xué)生對(duì)出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析,鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)新出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行探討,可能說明了實(shí)驗(yàn)的失敗,也可能說明這是一種新的現(xiàn)象,值得進(jìn)一步的深入探討。部分小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想,教師鼓勵(lì)學(xué)生自己分析原因,完善實(shí)驗(yàn)方案,改進(jìn)操作方法,反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)最終取得滿意的結(jié)果。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)并不簡(jiǎn)單地依賴于是否取得圓滿成功的結(jié)果,而是綜合地衡量整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的各個(gè)環(huán)節(jié),包括組員間的協(xié)作精神。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫占很小的比重,更重要地是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。

3開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的體會(huì)

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以6個(gè)人為一個(gè)小組,要求以小組為單位共同設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)。在這一過程中,涉及的知識(shí)面比較廣泛、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富、工作繁雜,對(duì)于一個(gè)剛接觸微生物不久的學(xué)生,很難獨(dú)立完成這一工作,必須加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作,集體討論立題,明確分工,實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中互助,發(fā)揮集體的優(yōu)勢(shì),這樣的協(xié)作過程使學(xué)生產(chǎn)生了團(tuán)隊(duì)意識(shí),培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)精神,為今后的學(xué)習(xí)和工作都打下了良好的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均為學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇,內(nèi)容多樣,涉及的知識(shí)面較廣[8]。立題之初,需要教師對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的可行性進(jìn)行審核,提出方案中可能存在的不足,與學(xué)生討論后完善方案。實(shí)施過程中可能會(huì)出現(xiàn)從未遇到的情況,以及可能會(huì)面對(duì)學(xué)生提出的各種問題,這些都是在其它實(shí)驗(yàn)教學(xué)中沒有遇到的,這就要求教師具有較廣的知識(shí)面,而且必須在科研實(shí)驗(yàn)的一線,不斷學(xué)習(xí),提高自身的科研水平,才能有效地對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以教師為主體,實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作都由老師完成,學(xué)生主動(dòng)性差,僅按部就班完成,即使沒經(jīng)過預(yù)習(xí)也可以按照老師給予的實(shí)驗(yàn)步驟完成[9]。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)建立在常規(guī)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,要求學(xué)生從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇、實(shí)驗(yàn)操作,實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察到匯報(bào)考核都要自主完成,主觀能動(dòng)性得到較大的發(fā)揮。將知識(shí)傳授和技能培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合起來,突出學(xué)生的主體地位,促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次的提高。

4結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展使學(xué)生有機(jī)會(huì)選擇自己感興趣的項(xiàng)目,有機(jī)會(huì)全程參與實(shí)驗(yàn)過程,有機(jī)會(huì)涉足實(shí)驗(yàn)材料的取得、實(shí)驗(yàn)試劑的配制等[10]。通過實(shí)驗(yàn),加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解。盡管設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中存在一些不足,然而它在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力及科學(xué)思維方面優(yōu)勢(shì)明顯,是今后實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)重要方向[11]。我們通過這些嘗試積累經(jīng)驗(yàn),結(jié)合社會(huì)生活的實(shí)際,拓寬設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的涉及面,增強(qiáng)知識(shí)的實(shí)用性,從而提高應(yīng)用型本科院校學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

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作者：陳永敢 陳川平 范平杰 馬紅梅 王奕然 張來軍 單位：海南熱帶海洋學(xué)院熱帶生物與農(nóng)學(xué)院