微生物学设计性实验教学分析

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摘要:微生物学实验教学改革中,针对以往存在的问题,提出了以培养学生的实践应用能力为实验教学活动的指导思想,在实验课程中开展设计性实验。实践证明,设计性实验教学形式灵活、内容丰富,充分发挥了学生的自学能力和创新意识,在学生科研思维的培养和操作技能的训练方面优势明显。

关键词:微生物学；设计性实验；教学

微生物学作为生物相关专业的基础课程,是多学科交叉研究的基础,同时也是一门实践性、应用性很强的学科。微生物学中灭菌、分离、培养等技术的拓展和渗透,使得动植物细胞培养手段也更加广泛[1]。无菌技术和保藏技术等其它微生物学技术在医疗卫生、制药工业、食品生产、环境污染处理等生产领域中也得到广泛地应用[2]。由此可知,微生物学实验教学对专业技能的培养具有十分重要的作用。教育理念的持续更新,也对高等教育的内涵进行了转变和拓展。实践教育的目的主要是促使学生转变成自身知识结构的设计者。为了发挥学生的主导性,使被动学习转变为主动学习,成为学习的主体[3]。在微生物学实验课程中后期,专门设立开放时间段,给定实验目的和实验条件,教师引导学生按照自己的兴趣设定实验方案,小组成员进行分工准备实验材料,完成实验操作,分析实验现象并总结实验结果。通过这种主动学习的方式,充分调动学生对科研的兴趣,取得良好的教学效果,现将我们开展设计性实验的一些做法和体会报告如下。

1开展设计性实验的重要性

微生物这门学科涉及的内容十分丰富、涵盖知识面较广、实践应用性很强,传统的实验教学体系已不能满足学生今后参与社会工作后的发展需求[4]。目前高校的实验教学由于学生人数相对较多,仪器设备有限,学生只能遵循教学大纲安排好的学时,在有限的时间内到实验室做规定的实验项目,而且教学内容大多以验证性实验为主,实验深度不够,设计性实验相对较少,实验教学效果与实际应用相差较大,这种教学模式造成学生跟随教师被动学习,积极性不高,缺乏对实验技术进一步了解的兴趣[1]。教学过程不能有效激发学生的求知欲和创造性,其结果是很难培养出熟练实验操作的创新人才,也很难培养出操作熟练的技工。按照微生物学实验教学进度的安排,学生在进行设计性实验之前,经历了系统的微生物实验操作学习,这些学习内容包括:实验一、培养基的制备;实验二、消毒与灭菌;实验三、土壤微生物的分离;实验四、微生物的接种;实验五、显微镜的使用及简单染色法;实验六、细菌革兰氏染色及形态观察;实验七、微生物数量的测定;实验八、微生物大小的测定。学生反复训练了基本的微生物接种、纯化、保存等操作技能;对进行科学实验的思路也有了一定程度上的认知。然而这一系列的实验操作都是相对分散进行的,如何能促使学生将这一系列实验内容连接起来,在一个实验内容框架下,把这一系列的实验技术都运用来解决某一实际问题,成为培养学生的重要环节[5]。因此,开展设计性实验,让学生自主选题,通过一系列的实验操作来解决某个科学问题显得尤为重要。

2开展设计性实验的方法

2.1实验选题

多数同学都认为开展设计性实验选题十分困难,根本的原因在于之前的实验都是教师准备好既定的实验项目,学生往往在此过程中并未思考这些项目的来源。对于如何在实验中心现有的条件下拟定实验项目毫无基础,对实验材料、实验试剂如何应用到实验项目中来也无任何概念[6]。我们在实践过程中,明确教师在实验项目的选择上起到的是引导作用,对于仪器设备、药品试剂等给出详尽的范围,鼓励小组成员间协商解决,互相取长补短,综合成员的意见,然后拟定出适合本组成员的实验项目。实践中,我们一方面鼓励学生选择一些与生活密切相关的内容开展实验,如部分小组同学选择了《根际土壤微生物的分离与鉴定》、《酸奶中乳酸菌的分离与鉴定》、《自来水中微生物菌群分析》等实验项目,多数学生都对与生活密切相关的内容表现出浓厚的兴趣。另一方面我们也鼓励学生从教师的科研项目中选择相关且简单易操作的内容来开展。例如部分学生开展了《食用菌的收集与鉴定》《、食用菌的制种-以农业废弃物为原料》等实验项目,这些实验项目不仅可以培养学生的实验操作技能,更重要的是与科学研究密切结合起来,学生在这个训练过程中认识微生物学实验是如何应用到科研工作中,甚至部分学生将相关的实验项目申报大学生创新创业项目,极大地增加了学习动力。

2.2实验操作

对实验项目拟定后,进入实验操作环节。设计性实验从某些方面来说是验证性实验大综合,在开展设计性实验的时候,之前学习的培养基配制、显微镜使用,微生物系列稀释,消毒与接种,微生物培养与保藏等内容都得到一次汇总复习[7]。学生根据设计的实验方案,自己动手准备实验,实施实验方案。实验过程中,教师要求学生做详细的记录,例如菌落形态、菌体大小、生长速度等。实验数据处理,实验结果总结,实验报告完成,均由学生在实验室开放时间段内自行完成。在这一阶段,对学生实验操作技能的培养、观察分析能力都得到很大的提升。其中《酵母菌的分离与鉴定》小组出色完成了实验项目。实验选择生活较易获得的葡萄作为材料,从培养基的配制、菌株分离、菌体形态观察都独立完成。整个实验过程进行了详细地记录,实验结果用图片展示出来,并且分析也十分透彻,出色地完成了一个设计性实验。

2.3实验总结

建立在对实验过程及实验结果有详细记录的基础上,要求学生完成实验报告总结,包括实验目的、实验材料、仪器与设备、实验步骤、结果与分析。部分小组实验现象并非和预期的一致,教师通过引导学生对出现的现象进行分析,鼓励学生对新出现的现象进行探讨,可能说明了实验的失败,也可能说明这是一种新的现象,值得进一步的深入探讨。部分小组的实验结果不理想,教师鼓励学生自己分析原因,完善实验方案,改进操作方法,反复进行实验最终取得满意的结果。设计性实验的评价并不简单地依赖于是否取得圆满成功的结果,而是综合地衡量整个实验过程的各个环节,包括组员间的协作精神。实验报告的撰写占很小的比重,更重要地是对实验结果的分析。

3开展设计性实验的体会

设计性实验以6个人为一个小组,要求以小组为单位共同设计并完成实验。在这一过程中,涉及的知识面比较广泛、实验内容丰富、工作繁杂,对于一个刚接触微生物不久的学生,很难独立完成这一工作,必须加强团队合作,集体讨论立题,明确分工,实验实施过程中互助,发挥集体的优势,这样的协作过程使学生产生了团队意识,培养了团队精神,为今后的学习和工作都打下了良好的基础。设计性实验内容均为学生根据自己的兴趣选择,内容多样,涉及的知识面较广[8]。立题之初,需要教师对实验方案的可行性进行审核,提出方案中可能存在的不足,与学生讨论后完善方案。实施过程中可能会出现从未遇到的情况,以及可能会面对学生提出的各种问题,这些都是在其它实验教学中没有遇到的,这就要求教师具有较广的知识面,而且必须在科研实验的一线,不断学习,提高自身的科研水平,才能有效地对学生进行指导。常规实验教学以教师为主体,实验准备工作都由老师完成,学生主动性差,仅按部就班完成,即使没经过预习也可以按照老师给予的实验步骤完成[9]。设计性实验建立在常规实验的基础上,要求学生从实验项目的选择、实验操作,实验结果观察到汇报考核都要自主完成,主观能动性得到较大的发挥。将知识传授和技能培养有机结合起来,突出学生的主体地位,促进实验教学层次的提高。

4结语

设计性实验教学的开展使学生有机会选择自己感兴趣的项目,有机会全程参与实验过程,有机会涉足实验材料的取得、实验试剂的配制等[10]。通过实验,加深对实验原理的理解。尽管设计性实验实施过程中存在一些不足,然而它在培养学生动手能力及科学思维方面优势明显,是今后实验教学改革的一个重要方向[11]。我们通过这些尝试积累经验,结合社会生活的实际,拓宽设计性实验的涉及面,增强知识的实用性,从而提高应用型本科院校学生的动手操作能力。

参考文献

[1]刘胜贵.微生物学实验教学模式的探索与实践[J].微生物学通报,2006,33(6).

[2]田颖,刘侠.微生物课程改革与职业技能鉴定衔接初探[J].微生物学通报,2007,34(1).

[3]孟建宇,李蘅.微生物学开放式实验教学模式的改革探索[J].中国细胞生物学学报,2014,36(9).

[4]吴石金,黄海婵.谈谈“自助式”微生物学实验教学模式[J].微生物学通报,2006,33(2).

[5]纪燕玲,于汉寿,汪素美,赵明文《.基础微生物学实验》课程中设计性实验的探索[J].微生物学通报,2007,34(5).

[6]朱铁群,成庆利.微生物学设计性实验教学个案分析[J].微生物学通报,2007,34(5).

[7]张桂然,张红梅,李欣.生物学开放式实验教学的实践与探索[J].实验技术与管理,2013,30(7).

[8]肖红霞.开放式实验教学对创新型应用人才培养的内在机理[J].实验室研究与探索,2011,30(8).

[9]范玮.创新高职院校开放式实验教学模式之我见[J].教育与职业,2013,35.

[10]牛雅琼,谢国梅,那冬晨,闫桂琴,王祎玲,王华峰,李琪.遗传学开放式实验教学的探索[J].生物学通报,2012,47(1).

[11]毛露甜,王绍芬.微生物学实验教学中开展设计性实验的做法与体会[J].微生物学通报,2007,34(3).

作者：陈永敢 陈川平 范平杰 马红梅 王奕然 张来军 单位：海南热带海洋学院热带生物与农学院