“層次一體化”教學(xué)模式在《環(huán)境工程微生物學(xué)實驗》課程改革中的應(yīng)用

鮑立寧，凌 琪，王 莉

(安徽建筑工業(yè)學(xué)院環(huán)境與能源工程學(xué)院，合肥230601)

實驗教學(xué)是高等學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，因此深化實驗教學(xué)改革，提高實驗教學(xué)效果是地方本科院校教學(xué)改革的重要內(nèi)容［1，2］?！董h(huán)境工程微生物學(xué)實驗》是環(huán)境工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，在培養(yǎng)計劃中占有重要的地位，并且是多數(shù)高校環(huán)境工程專業(yè)研究生入學(xué)考試的專業(yè)課程之一。學(xué)生對該實驗課程表現(xiàn)出極大地興趣和熱情，認(rèn)為通過實驗課程的學(xué)習(xí)，加深了對理論知識的理解、提高了實驗操作技能、強化了無菌操作觀念、培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，受益匪淺。但學(xué)生又普遍反應(yīng)實驗課時不足，不能滿足他們的學(xué)習(xí)需要;實驗項目驗證性多、綜合性少、創(chuàng)新性幾乎無，對學(xué)生的分析創(chuàng)新能力提高不大;實驗課程中由于班容量較大、實驗設(shè)備有限，每位學(xué)生無法從頭至尾獨立進行實驗操作，影響了個人技能的發(fā)揮和提高。因此，基于學(xué)生所反映的實際問題和其在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)理念中所發(fā)揮的重要作用，其課程體系的改革與建設(shè)迫在眉睫。

本文在《環(huán)境工程微生物學(xué)實驗》課程教學(xué)體系改革中，提出了應(yīng)用“層次一體化”教學(xué)模式的理念，并闡述了具體的實施方案。通過對該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方法三個方面的改革，體現(xiàn)該教學(xué)模式的層次遞進和系統(tǒng)全面的特點。

1 教學(xué)內(nèi)容的層次一體化

為了使實驗教學(xué)內(nèi)容體系具有系統(tǒng)性和先進性，在教改中秉承繼承與發(fā)展相統(tǒng)一的思路，通過對教學(xué)內(nèi)容的重新組織和安排，使學(xué)生在從驗證性實驗到綜合性實驗、再到創(chuàng)新性實驗的學(xué)習(xí)過程中，逐級提高，具備能獨立設(shè)計和完成基礎(chǔ)環(huán)境微生物實驗的能力，并能有所創(chuàng)新(方法參見圖1)。

圖1 實驗教學(xué)內(nèi)容的改革Fig 1 Reforming of the experiment content

舊的實驗教學(xué)體系所設(shè)立的單一驗證性實驗所占比例較大，以往的教學(xué)經(jīng)驗表明，驗證性實驗是必要的，它能使學(xué)生加深對知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力和科學(xué)的工作態(tài)度。但要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，必須要不斷地開發(fā)綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性和研究性的實驗項目［3］。綜合性實驗是幾個實驗的有機組合，對學(xué)生掌握知識的廣度和深度提出了更高的要求，實驗突出了知識間的內(nèi)在聯(lián)系［4］。經(jīng)過綜合性實驗的訓(xùn)練，學(xué)生對分屬于各個章節(jié)的知識有了更深的了解，并把握了其中的聯(lián)系，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)造性。因此，在實驗教學(xué)改革中，減少了單一的驗證性實驗(如顯微鏡的使用、培養(yǎng)基的制備)的課時，而是將基本操作技能的訓(xùn)練與其他實驗有機結(jié)合，增強了實驗技能訓(xùn)練的系統(tǒng)性。如水中大腸菌群的MPN法檢測、空氣中微生物的測定等屬綜合性實驗，其中就涉及到了培養(yǎng)基的制備、微生物接種技術(shù)、劃線分離技術(shù)、染色等多項實驗技能。

把實驗教學(xué)與科研緊密結(jié)合，設(shè)置以科研項目研究為主要內(nèi)容的“創(chuàng)新性實驗”，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力、自我設(shè)計能力以及提高綜合素質(zhì)的高層次實驗［5，6］。在本次教改中，填補了以往教學(xué)內(nèi)容中創(chuàng)新性實驗的空白，根據(jù)教師的科學(xué)研究方向，設(shè)立了對環(huán)境中具有特殊降解作用的微生物進行分離、篩選和活性研究的實驗，如土壤中纖維素降解菌的篩選和活性研究、活性污泥中反硝化菌的菌相分析等實驗。這些實驗的實驗項目、實驗原理、操作步驟更加復(fù)雜，所融會的知識面更寬，實驗中所遇到的問題更多，實驗結(jié)果具有不確定性，需要學(xué)生充分地開動腦筋才能完成，非常有助于提升學(xué)生的綜合素質(zhì)［7］。

2 教學(xué)方法的層次一體化

通過建立實驗前查閱文獻設(shè)計實驗方案、實驗中獨立完成各項實驗操作步驟、實驗后獨立分析實驗結(jié)果并能展開討論的實驗教學(xué)方法，創(chuàng)建課前—課中—課后系統(tǒng)科學(xué)的層次一體化實驗教學(xué)方法(方法參見圖2)。

在課程改革中，運用學(xué)生與教師合作的方式，使教師的角色從傳統(tǒng)的信息完全提供者變?yōu)閷W(xué)生求知過程中的合作者與引導(dǎo)者［8］。對綜合性特別是創(chuàng)新性實驗，由教師確定研究主題，引導(dǎo)學(xué)生主動查閱資料，根據(jù)文獻自主設(shè)計并獨立開展實驗。這種學(xué)生由被動到主動的轉(zhuǎn)換，可有效激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，提高學(xué)生文獻查閱、實驗操作、實驗數(shù)據(jù)采集及實驗結(jié)果分析的能力。使學(xué)生養(yǎng)成獨立思考的習(xí)慣，掌握系統(tǒng)有序的開展科研工作的方法，還可培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科研工作態(tài)度和團結(jié)協(xié)作精神。

圖2 實驗教學(xué)方法的改革Fig 2 Reforming of teaching mode

3 考核方法的層次一體化

在課程改革中，建立和實施了以綜合操作技能與創(chuàng)新能力為主的全程多層次實驗教學(xué)考核體系，通過客觀、公正、全面的科學(xué)評價體系，評價學(xué)生的動手能力、分析能力和創(chuàng)新能力。

在以往的學(xué)生成績評定中，以考勤、平時表現(xiàn)和實驗報告三部分組成，評價體系的客觀性、真實性和全面性不足。經(jīng)過改革，實驗課程考核成績由平時成績、操作技能、實驗研究報告、實驗結(jié)果討論與答辯幾部分組成。操作技能測試可包括革蘭氏染色及觀察、微生物劃線分離技術(shù)、接種技術(shù)等項目。通過增加技能操作的考評，可現(xiàn)場對每一學(xué)生進行評價并進行一對一的指導(dǎo)，非常有利于學(xué)生實驗技能的提高，達到了考核的最終目的。實驗報告的重點不是實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度，而是實驗報告中對實驗結(jié)果的分析，從中觀察學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、歸納總結(jié)、書寫表達的能力［9］，根據(jù)學(xué)生對結(jié)果分析的透徹深刻程度給出不同的分值。對創(chuàng)新型實驗可要求部分有志于考研的學(xué)生或以小組為單位提交科研實踐總結(jié)報告，或撰寫相關(guān)學(xué)術(shù)論文，取得較好研究成果或在期刊上發(fā)表科技論文者可直接獲取學(xué)分(方法參見圖3)。

圖3 實驗考核方法的考核Fig 3 Reforming of performance evaluation

通過將“層次一體化”教學(xué)模式，應(yīng)用在《環(huán)境工程微生物學(xué)實驗》課程教學(xué)體系改革中，組建了驗證—綜合—創(chuàng)新性實驗逐級遞進的層次一體化實驗教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)建了課前輔導(dǎo)—課中跟蹤—課后討論系統(tǒng)科學(xué)的層次一體化實驗教學(xué)方法，并完善了考勤—技能—分析全面綜合的層次一體化教學(xué)考核方法。實踐表明，課程改革達到了提高實驗課教學(xué)水平、滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性、培養(yǎng)具有較高總結(jié)分析能力的創(chuàng)新性人才的目的。為更好的發(fā)揮課程改革的效果，在教學(xué)過程中，可充分利用開放實驗室滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，能有效解決實驗課時不足的問題［10］，也可彌補由于實驗設(shè)備臺套數(shù)不足、學(xué)生多人共用一套設(shè)備的缺憾，全面提高每一位學(xué)生的動手能力。

但在改革中應(yīng)注意，具體改革內(nèi)容應(yīng)從實際出發(fā)，充分考慮學(xué)生的實際操作水平、實驗室現(xiàn)有儀器和設(shè)備資源及實驗時間安排，不可一味追求創(chuàng)新，去構(gòu)建理想中的空中樓閣。

［1］王孝威，曹 慧.“四層次漸進式”實驗教學(xué)模式的探索與實踐［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37(34):17218-17219.

［2］蘇國韶，張小飛，秦鋼年.綜合型與創(chuàng)新型實驗教學(xué)的改革與實踐［J］.高教論壇，2010，(2):58-60，88.

［3］中海燕.高校實驗教學(xué)的新理念與新體系［J］.高教論壇，2007，(2):104-106，124.

［4］張 婕，牛 驍，張鐘彥，等.綜合型實驗教學(xué)改革的實踐與探討［J］.實驗室研究與探索，2007，26(2):103-105.

［5］李 雯.探索高校教學(xué)與科研互動的途徑［J］.理工高教研究，2004，(3):84-85.

［6］汪雅棋，趙 虹，沈超明.實驗教學(xué)與培養(yǎng)創(chuàng)新人才［J］.實驗技術(shù)與管理，2009，26(12):127-129.

［7］洪華容，梁 楠，張曉.怎樣構(gòu)建實驗教學(xué)管理體系實施科學(xué)規(guī)范管理，重慶醫(yī)學(xué)［J］.2009，38(12):3180-3181.

［8］王 甜，林宏輝，王茂林，等.拔尖創(chuàng)新人才分子生物學(xué)實驗教學(xué)的探索與實踐［J］.生物學(xué)雜志，2012，29(3):96-98.

［9］張 麗，閻建輝，聶東宋.獨立學(xué)院生物化學(xué)實驗課程的改革與實踐［J］.生物學(xué)雜志，2011，28(3):106-108.

［10］王 芳，李 濱，郭恒俊.提高實驗教學(xué)生命力的探索和實踐［J］.山東農(nóng)業(yè)教育，2009，(4):47-49，56.