微生物学实验引入“项目式”分组模式的应用探讨

杨  希   

青海大学 生态环境工程学院，青海，西宁，810016

[摘  要]：本教学研究从实际学情出发，针对传统微生物学实验课的弊端，如大班授课过于集中、实验前后不成体系、没有体现“以学生为中心”等方面，广泛引入分组模式，同时以十多个小“项目”串联所有基础实验操作，旨在激发学生的学习兴趣以及提高学生的动手能力。研究结果表明，该实验教学改革不仅提高了学生的积极性、动手能力、思考能力和解决问题的能力，同时提高了实验室资源的利用率，并达到了一定的思政教学目的，效果良好，有一定的推广应用价值。

[关键词]：微生物学实验，项目式，分组模式

[基金资助]：2020年，青海大学生态环境工程学院，三江源一流学科实验教学创新项目，2020-STXY-A-c1。

[作者简介]：杨希，（1983-），女，四川省中江县，博士，副教授，青海大学生态环境工程学院，研究方向微生物学，

微生物学的发展建立在实验技术和实验方法基础之上，是一门十分看重实验技能的学科，学生要能够在学习过程中通过实验课程掌握微生物学研究的基本操作技术，更要将其运用到实际科研和工作中，以适应科技高速发展对创新型人才的需求，这是社会和国家发展对高校育人提出的要求^[1-3]。基于此，我们认为实验教学是高校人才培养过程中的一个重要环节，微生物实验技术的系统培养和训练则成为教学中不可或缺的内容，应当加以重视。

一、传统微生物学实验教学的弊端

1.没有体现“以学生为中心”的教学目的

“以学生为中心”的观点是由美国著名心理学家卡尔·罗杰斯于1951年首先提出的，他认为对于学生而言，教学过程的重心是“学会学习”^[4]。然而今天我国许多高校中采取的看似重视教学质量的举措，其实正悄悄背离提高教学质量的轨道。潘懋元先生曾经指出：“长期以来人们忽视了对作为教育主体的大学生学习的研究，忽视了从教学的本源上去解决质量问题”^[5]。

例如大多数高校均采用“院校领导听课、督导评分、学生评教”等方法对教师教学行为进行评价。但该方法是有很大弊端的，首先，院校领导和督导听课时长远远少于一门课程的总学时，其评价结果在统计学上没有任何意义，并不能准确反映该授课教师的整体教学水平；其次，教学评价指标设计也基本都从教师立场出发来评估教学质量，如“课程的作业是否有利于学生的自主学习”、“讲授内容是否能够突出重点，讲清难点”等^[6]。课堂的主体是学生，授课的对象是学生，但“教学评价”却从来都不征求学生意见，这就导致学生即便依此做出教学评价也是“代替”别人的结果，更不要说领导和督导的位置本身完全偏离了“以学生为中心”的方向，其结论并不能反馈于真正课堂教学质量的提高。

此外，绝大多数课程从教学大纲到教学设计依然还在体现老三中心说——“以教材为中心、以教师为中心、以教室为中心”，又被称为“教师传授模式”，其本质是以传递书本知识为核心，教师在教室里讲教材^[7]。然后变成了马克·吐温的讽刺：“老师的笔记直接变成了学生的笔记，只是谁也不动脑子”^[8]。

微生物学传统实验教学则更是如此，经过我们调查发现，学生都反映在进实验室之前完全不知道自己要做什么，实验过程中不知道自己在做什么，做完实验不知道自己做过什么。只是按时来到实验室，然后成为“没有感情的操作机器人”，课后机械地抄写大量实验报告——整个过程中完全没有独立思考的机会和时间。这样的“教学方法”根本无法体现“以学生为中心”。

因此我们认为，真正“以学生为中心”的实验教学方法应该是要了解学生“想学什么，想做什么，想获得什么”，并明确“我能教什么，能提供什么”。除此之外还要总结他们的学习心得，最终归纳为教师自己的教学经验，这样才能达到教学相长的目的。

2.缺乏连贯性和系统性

传统微生物学实验课程的内容和顺序通常依照理论课教学内容安排，往往是一章内容对应一个主要实验，所以导致各个实验内容独立且缺乏连贯性。实际上一个完整的微生物学实验应包含许多前后连贯的步骤，例如环境中微生物菌株的筛选实验，应该由器具的清洗、培养基的配制、灭菌、接种、生理生化鉴定和保种等一系列操作组成。如果按照传统的实验教学方法，往往就会出现“跳跃式”实验过程：学生第一节课观察组织切片，第二节课清洗器具，第三节课做革兰氏染色，第四节课又进行细菌的分离筛选等，最终导致整个学期的实验教学断节，学生无法形成系统性思维，教师也无法检验是否达到了科研锻炼目的，本应成为微生物学教学重点的实验教学最终成为了“为实验而实验，而且谁也不动脑子”。

3.大班授课难以做到有效教学

通常情况下，教学单位会按照安排理论课的方式安排实验教学时间与地点，但事实上没有任何一个系统的微生物实验可以完全按照固定的时间开始和结束——这违背基本的科学研究原则。所以大班实验通常只能流于形式。

其次，实验教学需要体现操作技能，意味着应包含教师与学生面对面的传授过程，但由于人员众多，这一环节几乎被所有指导教师省略，任由学生以不规范的操作“自由发挥”，给实验室安全带来极大风险。

再次，大班授课无法做到人人参与，实际实验教学过程中往往是“一半学生做实验，另一半学生参观实验”。长此以往不仅达不到教学目的，还会让学生对实验课逐渐失去兴趣，所以经常发现学生旷实验课，即便来到实验室也会选择玩游戏、聊天等与实验无关的行为。

针对以上实验教学方法的弊端，我们采用了“项目式”分组实验模式，以期在一定程度上进行教学方法改良，达到实验教学目的：即让学生通过“项目”训练建立科研思维，连贯实验操作，提高协同及独立自主解决问题的能力。

二、“项目式”分组实验教学方案

1.教学设计

首先参考各种规范实验教材进行基础性实验操作设计，使学生无论选择哪个具体的实验项目，其操作方法都在设计的范围之内，如样品的采集、培养基的制备及灭菌、微生物的培养、计数与观察，微生物制片及染色技术等。

规定基本实验操作后，我们设计了十几项实验便于学生自主选择（见表1）：“必做”项目的设计目的是为了保证学生能够通过这些实验扎实掌握微生物基础操作，“选做”项目的设计目的是为了使学生能够在基本实验之外有针对性地锻炼科研思维、提高科研能力。

表1 微生物学“项目式”实验设计

为达到良好的教学目的，教师完成项目设计之后不再要求学生集体进入实验室开展操作，而是在分组基础上由学生自主选定实验项目。

首先，各小组确定实验项目后，即开始实验设计的撰写工作：以教师提供的基本实验操作为基础，自行查阅文献及网络资源等，对每一个所选项目的实验目的、实验原理、实验材料及实验步骤等加以详述。学生初步完成的实验设计交由指导教师批改，在批改过程中教师要对其错误的地方进行修正，对笼统的地方要求学生加以细化，直至该实验设计准确无误。

其次，为了便于实验能够在最大程度上顺利开展，还需进行以下两部分工作：（1）实验流程安排，包括实验时间的确定、具体实验的准备等，便于指导学生实际操作；（2）教师或助教对小组长进行单独培训，主要目的首先是进行实验规范操作训练，此外还包括实验室安全教育和仪器使用注意事项等环节。

以上工作全部完成后可正式开展实验，由于微生物学实验的特点，我们所采用的以上实验教学方法要求实验室基本能够全天对学生开放，并在实验室条件允许的情况下尽可能地满足学生自主实验的各方面要求^[9]。

最后，全部实验结束后，由小组出具一份有全体成员签名的实验报告，上交指导教师批阅。由于整个实验过程由多部分组成，所以设计成绩分配如下：实验成绩（100%）=实验设计（30%）＋实验过程（30%）+实验报告（40%），其中“实验过程”包含组员考勤、参与积极性和协同能力等，由小组长出具，作为指导教师的参考内容。

2.具体实施概况

以“环境中微生物的检测”项目为例，学生需学会培养基的配制和采用空气沉降法获得大气微生物并加以计数；“土壤微生物的分离”需要学生掌握菌种的初步观察鉴定；“革兰氏染色法”要求学生学会基本的微生物制片方法与显微镜操作技术；“细菌生理生化鉴定”需要学生利用生理生化鉴定管对微生物利用各种不同物质的能力进行检验；“细菌芽孢、荚膜、鞭毛染色”需要学生了解细菌的特殊结构并通过制片方法进行区分及鉴定；“细菌生长曲线的检测”要求学生会用比浊法测定细菌生长并绘制曲线；“营养元素对微生物生长发育的影响”、“温度对微生物生长发育的影响”和“渗透压对微生物生长发育的影响”实验则需要学生从影响微生物生长的不同因素角度入手找到其最适生长条件；“石蕊牛奶实验”中学生要通过鉴定微生物是否能降解大分子对其能力有进一步认识；“牛奶中微生物的检验”和“水中细菌总数和总大肠菌群的测定”项目则从实际生活出发，需要学生从不同地方采集样品后进行菌群检测，主要作为食品卫生学辅助检测手段。

三、教学效果

1.学生积极性显著提高

由于将整个实验的设计、操作与总结工作全部交由学生独立完成，很大程度上提高了大家的积极性。从在qq群内讨论实验设计，到全员集体在实验室进行操作，再到认真完成实验报告与实验心得体会等，都比传统实验教学有极大改观。

2.明显改善大班授课弊端

由于采用分组模式，学生可自由选择实验时间，所以不再有学生旷课和“参观实验”的情况发生，可以达到全员参与，显著提高了实验室使用效率。此外，由于将实验主动权交给学生，他们就能够对失败的实验进行反复验证直到成功为止——这在传统大班授课的实验教学中是完全看不到的，说明学生已经产生了一定的科研意识，具有了一定的科研求索精神。

3.学生总体评价良好

为总结教学经验，我们要求学生在上交的实验报告中提出对实验的感想和意见建议。结果发现学生整体都认为这种实验方法体验感很好（表2），首先，终于知道在整个实验过程中自己要做什么、在做什么、做了什么；其次，由于实验室能够全天开放，对于失败的实验可以自行选择时间重复到做出来为止，也在极大程度上锻炼了动手能力。

表2 “项目式”分组实验部分心得体会

4.达到思政教学目的

“课程思政”是现今高校教育教学中的重点，我们在进行教学设计时已将思政元素融入：由于实验以分组形式进行，从实验设计的撰写到实验操作再到最终出具实验报告都要求小组成员内部团结合作才能共同完成任务，这样不仅提高了学生主动协调工作的能力，也激发了内部的互助力量，在整体上效果较好，而且这种方法也避免了思政元素加入得过于突兀，所以具有长效性和广泛的适用性。

四、结语及展望

从已完成的“项目式”分组实验教学总结中可以看出，该方法对于提高学生实验积极性有很大的推动作用，修正了传统式实验教学的部分弊端，对于提高学生动手能力，增强自主思考能力等方面也有积极作用。经过两个学期的教学改革，我们认为该方法具有良好的适应性和推广性，可应用于其他生物学实验教学领域。

[参考文献]

[1]谢畅, 谢志雄. 微生物学细菌鉴定自主开放实验的优化[J]. 高校生物学教学研究， 2018, 8(1): 17-21.

[2]刘心妍, 李玉, 吕和鑫, 等. 以主动学习为导向的“微生物学实验”教学改革探索[J]. 微生物学通报, 2018, 45(10): 216-220.

[3]赵鸿雁. 微生物学自主设计实验教学改革探索[J]. 中国现代药物应用, 2009, 3(24): 208-209.

[4]杨彩霞, 邹晓东. 以学生为中心的高校教学质量保障: 理念建构与改进策略[J]. 教育发展研究, 2015, 35(03): 30-36+44.

[5]潘懋元. 《学习风格与大学生自主学习》书评[J]. 西安交通大学学报（社会科学版）, 2004, (04): 95-96.

[6]别敦荣. 论学生评教及高校教学质量保障体系的改善[J]. 高等教育研究, 2007, (12): 77-83.

[7] 赵炬明 高筱卉 关于实施“以学生为中心”的本科教学改革的思考 中国高教研究 2017,(08),36-40

[8]赵炬明. 论新三中心: 概念与历史——美国SC本科教学改革研究之一[J]. 高等工程教育研究, 2016, (03): 35-56.

[9]程志德, 喻雪婧, 陈凡, 等. 以创新和就业为导向的生物化学实验的教学改革与实践[J]. 高校生物学教学研究, 2018, 8(4): 45-49.

Exploring the application of "project-based" grouping model in microbiological experiments

Yangxi^1*

1. College of Eco-Environmental Engineering, Qinghai University, Xining, Qinghai 810016, China

Abstract: This teaching study is based on the actual situation of students in the college and for the drawbacks of traditional microbiological laboratory lectures, such as over-concentration in large classes, unsystematic before and after experiments, and the failure to reflect the "student-centered" aspects, etc. We introduced the grouping model widely, and more than ten small "projects" are used to link all basic experiments. The aim is to stimulate students' interest in learning and improve their hands-on ability. The research results showed that the experimental teaching reform not only improves students' enthusiasm, hands-on ability, thinking ability and problem-solving ability, but also improves the utilization rate of laboratory resources and achieves a certain purpose of ideological and political education, which is effective and has certain popularization value.

Key words: Microbiological experiments, project-based, grouping model