民族高校微生物學(xué)實驗教學(xué)改革嘗試

范瑞娟 劉雅琴 張琇

[摘 要]本文針對北方民族大學(xué)微生物學(xué)實驗課程教學(xué)內(nèi)容、方式及考核模式存在的問題和弊端，提出了基于“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的改革方法，以期進一步提高教學(xué)質(zhì)量，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，提升學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用理論知識和實驗技能解決一定的科學(xué)問題的能力。

[關(guān)鍵詞]民族高校；微生物學(xué)實驗；翻轉(zhuǎn)課堂；教學(xué)改革；科研思維

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）03-0052-03

微生物學(xué)實驗是微生物學(xué)科的重要內(nèi)容，是一門實踐性、操作性很強的專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程。隨著高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的不斷推進，很多高校進行了微生物學(xué)實驗課程的教學(xué)改革[1][2][3][4]。而“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式，成為許多院校在不同教學(xué)領(lǐng)域進行教學(xué)改革嘗試的重要借鑒模式[5][6][7][8]。作為一種開放式教學(xué)模式，“翻轉(zhuǎn)課堂”借助網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)為學(xué)生構(gòu)建個性化學(xué)習(xí)環(huán)境，把傳統(tǒng)的知識傳授和知識內(nèi)化過程顛倒，讓學(xué)生在課余時間通過微課等資源完成預(yù)設(shè)知識點和概念的自主學(xué)習(xí)，將課堂變成教師與學(xué)生互動的場所，主要用來答疑解惑[9]。北方民族大學(xué)是一所民族類高校，存在少數(shù)民族學(xué)生多、學(xué)生質(zhì)量參差不齊、多數(shù)學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱、自主學(xué)習(xí)和動手能力較差等特點。本文以該校生物科學(xué)與工程學(xué)院微生物學(xué)實驗課程的改革為切入點，在吸取傳統(tǒng)教學(xué)方法精華的同時，針對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及考核模式存在的問題和弊端，探討基于“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的改革方法，為進一步提高民族類高校教學(xué)質(zhì)量，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用理論知識和實驗技能解決一定的科學(xué)問題的能力奠定基礎(chǔ)。

一、微生物學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀

（一）教學(xué)內(nèi)容及方式

目前我校微生物學(xué)實驗課的學(xué)時數(shù)為48，其中8次驗證性實驗占32學(xué)時，2次綜合性實驗占16學(xué)時，涵蓋微生物形態(tài)與結(jié)構(gòu)的觀察、微生物的分離和純化、理化因素對微生物生長的影響等。實驗采取傳統(tǒng)的教學(xué)方式：教師先在課堂上講解實驗理論知識并演示操作，再讓學(xué)生自己操作，學(xué)生操作過程中教師進行指導(dǎo)，最后組織分析實驗結(jié)果，總結(jié)實驗中出現(xiàn)的問題。

（二）存在的問題

經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，我校微生物學(xué)實驗課程在教學(xué)內(nèi)容選授和教學(xué)方法的改革方面取得了一定成果，但仍存在一定問題，比如學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱、學(xué)生積極性不高、獨立思考能力較弱、科研思維訓(xùn)練不足，考核方式單一等。

1.忽略了實驗技術(shù)的實用性，科研思維訓(xùn)練不足

目前我校所開設(shè)的微生物學(xué)實驗，涵蓋的內(nèi)容大多為驗證性實驗，較少涉及綜合性和設(shè)計性實驗，這種內(nèi)容設(shè)置方法有著非常突出的優(yōu)點，即強調(diào)對基礎(chǔ)實驗技術(shù)的掌握，但在一定范圍內(nèi)或多或少地忽略了實驗技術(shù)的實用性和學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。學(xué)生普遍反映學(xué)完后僅掌握了微生物實驗的一些基本操作技能，在以后無法綜合使用多項微生物操作技能解決畢業(yè)設(shè)計、科研訓(xùn)練和科學(xué)研究中較復(fù)雜的問題。

2.學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱，對知識的接受能力有較大差異

我校為民族類高校，生源80%～90%來自少數(shù)民族地區(qū)，學(xué)生基礎(chǔ)較為薄弱，而且由于學(xué)習(xí)環(huán)境的差異，知識背景參差不齊，入學(xué)成績差異大（分數(shù)相差最大者達260多分）[10]，因而對知識的接受能力存在較大差異。部分學(xué)生難以跟上教學(xué)進度，出現(xiàn)自暴自棄的現(xiàn)象，不參與討論和交流，甚至在實驗室玩手機、聊天，直接影響了班級整體的教學(xué)秩序和教學(xué)效果。有些來自偏遠地區(qū)的少數(shù)民族學(xué)生對漢語的掌握程度較差，不善于交流和討論，也會對教學(xué)進程和教學(xué)效果造成影響。

3.學(xué)生缺乏積極性，對實驗過程缺乏整體的把握

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，很多學(xué)生對老師的依賴性很強，對實驗課的準備、操作均缺乏積極性，不主動進行課前預(yù)習(xí)，遇到任何問題都要依靠老師來解決。部分學(xué)生甚至在沒有理解實驗原理和實驗?zāi)康牡那闆r下模仿老師的操作，長此以往不利于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、分析問題和解決問題的能力。另外，在2014版培養(yǎng)方案實行后，微生物學(xué)實驗課被提前到大學(xué)一年級，而對于大一學(xué)生而言，接觸到的實驗訓(xùn)練較少，對有些實驗有時需要反復(fù)操作幾次才能得到實驗結(jié)果，如此一來，延長了操作時間，縮短了分析討論時間，甚至沒有時間討論總結(jié)，從而出現(xiàn)有始無終的現(xiàn)象。有時在教師演示時，并不能保證每一位學(xué)生都能看清，導(dǎo)致學(xué)生在實驗操作時錯誤較多，效果不理想。

4.考核方式單一，很難起到督促學(xué)生的作用

目前微生物學(xué)實驗課程的成績主要來源于實驗報告。在這種情況下，有些學(xué)生為獲取高分或由于偷懶而相互抄襲實驗報告，甚至有些學(xué)生根本沒有做出實驗結(jié)果，但仍然向其他同學(xué)抄取了實驗結(jié)果。所以，這種單一的考核方式并不能完全、真實、客觀地反映學(xué)生平時的學(xué)習(xí)狀態(tài)和效果，不能對學(xué)生進行公平合理、準確有效的評價，從而也很難起到督促學(xué)生學(xué)習(xí)的作用。

二、基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的探索性改革

針對我校在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及考核模式中存在的問題和弊端，基于“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式，我們通過優(yōu)化實驗內(nèi)容編排，改革考核方式，增強了實驗的綜合性和探究性，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

（一）教學(xué)內(nèi)容的改革

微生物學(xué)實驗課程主要介紹微生物學(xué)實驗的基本原理和實驗方法，幫助學(xué)生了解微生物學(xué)的研究進展和發(fā)展方向，熟練掌握微生物學(xué)的基本研究方法和實驗技術(shù)，激發(fā)科研興趣，提高分析、解決實際問題及自主創(chuàng)新的能力[11]。我校在微生物學(xué)實驗涵蓋的內(nèi)容大多為驗證性實驗，較少涉及綜合性和設(shè)計性實驗，忽略了實驗技術(shù)的實用性，科研思維訓(xùn)練不足。所以，在改革過程中，在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置方面既注重了基礎(chǔ)的驗證性實驗，也在一定程度上增加了綜合性探索實驗。基于在學(xué)時不變的情況下，壓縮了驗證性實驗占用的學(xué)時，增加了設(shè)計性實驗和綜合性實驗的學(xué)時，讓學(xué)生在掌握微生物基本實驗操作技能的基礎(chǔ)上，通過綜合性與設(shè)計性實驗，利用微生物學(xué)知識嘗試解決一些基本科學(xué)問題，同時進一步熟練掌握微生物學(xué)科基本實驗操作技能。在內(nèi)容沒有減少的情況下，驗證性實驗由8次減少為5次，設(shè)計性實驗由1次增加到3次，并用4次課程開展綜合性實驗。其中驗證性實驗著重于基礎(chǔ)實驗技術(shù)，要求學(xué)生吃透實驗原理，熟練掌握操作技術(shù)，打好基礎(chǔ)；而探索性實驗則著眼于提高學(xué)生運用所學(xué)知識和基本實驗技術(shù)的能力，要求學(xué)生在掌握基礎(chǔ)實驗技術(shù)的前提下，自擬提目，自選材料，自定方案，如此能激發(fā)學(xué)生自身的興趣。

（二）教學(xué)方式的改革

針對我校學(xué)生基礎(chǔ)知識較薄弱，對知識的接受能力差異較大，缺乏積極主動性等方面的問題，將“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式引入微生物實驗教學(xué)中，通過課前準備、實驗操作、評價反饋等三個環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在課余時間利用網(wǎng)絡(luò)平臺或移動設(shè)備學(xué)習(xí)微生物實驗的一般性操作，課堂上老師就學(xué)生存在的共性問題進行解答，節(jié)約一般性操作占用的課時，壓縮驗證性試驗內(nèi)容，增加綜合性和設(shè)計性實驗，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對實驗操作掌握的熟練程度，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用理論知識和實驗技能解決科學(xué)問題的能力。

1.課前準備

將驗證性實驗內(nèi)容制作成視頻，視頻內(nèi)容包括實驗的目的、內(nèi)容、基本原理等，并演示具體的操作方法，針對容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)設(shè)置思考題。學(xué)生課前通過視頻學(xué)習(xí)，掌握每個驗證性實驗的原理、步驟及操作要點，并對思考題進行作答。對于設(shè)計性和綜合性實驗，學(xué)生結(jié)合前期理論課程的學(xué)習(xí)和對基礎(chǔ)實驗的掌握情況，以2～4人為1個小組，根據(jù)實驗室現(xiàn)有條件，通過查閱文獻、互相討論的方式，初步設(shè)計出實驗方案，并就實驗?zāi)康?、意義、步驟、操作要點、組員分工情況以及所用試劑、儀器、設(shè)備等進行詳細闡述，教師可引導(dǎo)不同組學(xué)生之間相互提問、討論，并對不當之處提出修改意見，最終確定實驗方案。驗證性實驗所用試劑、耗材、儀器、設(shè)備等的準備由老師帶領(lǐng)學(xué)生完成，而設(shè)計性和綜合性實驗所有準備過程均由學(xué)生自己完成，如有必要，可進行預(yù)實驗。

2.實驗操作

對于驗證性實驗，學(xué)生根據(jù)視頻學(xué)習(xí)，進入實驗室后直接進行操作，老師則對學(xué)生的不當操作予以糾正，并就學(xué)生存在的共性問題進行解答。對于設(shè)計性和綜合性實驗，每組學(xué)生根據(jù)自己的實驗方案進行操作，老師則主要進行答疑。教學(xué)方法改革后，通過20個學(xué)時的驗證，可以完成傳統(tǒng)教學(xué)32學(xué)時的實驗內(nèi)容，剩余28學(xué)時用來完成設(shè)計性和綜合性實驗，進一步提升學(xué)生實驗操作技能，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用理論知識和實驗技能解決一些科學(xué)問題的能力。

3.總結(jié)、評價及反饋

每次實驗結(jié)束后，對于驗證性實驗，學(xué)生要對本次實驗操作的掌握情況進行自我評價，對于設(shè)計性和綜合性實驗，則要對自己制訂的實驗方案及進展、結(jié)果等情況進行總結(jié)，對實驗方案中存在的缺陷提出改進措施。教師對每位學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)效果進行評價并打分，將其作為平時成績。同時，將實驗過程中出現(xiàn)的有關(guān)問題進行整理和總結(jié)，并將改進意見反饋給學(xué)生，便于學(xué)生對本次實驗內(nèi)容進行自我總結(jié)并做好下次實驗準備。

（三）考核方式的改革

我們針對目前微生物學(xué)實驗課程考核方式單一的問題，進行了改革嘗試，加大了平時成績的考核力度，融入了基礎(chǔ)知識掌握程度和獨立思考、科研思維能力的考查，實驗總成績由三部分構(gòu)成：平時成績占40%、實驗報告成績占30%和期末考核成績占30%。平時成績包括實驗操作技能、參與討論的積極性、與小組成員的協(xié)作性、實驗室環(huán)境維護等，對于設(shè)計性和綜合性實驗，除考慮上述幾點外，還包括實驗方案的完整性和規(guī)范性。實驗報告除實驗?zāi)康摹⒃?、步驟外，主要評價實驗結(jié)果是否正確、分析與討論是否合理、思考題解答是否準確等。課程結(jié)束后，出題考核學(xué)生對整個課程的掌握程度，考核題目包括兩類，一類考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握，如革蘭氏染色的基本方法及關(guān)鍵步驟，血球計數(shù)板的使用原理及注意事項，試管、培養(yǎng)皿、移液管的包扎，平板涂布法及劃線培養(yǎng)法演示，高壓滅菌鍋的操作等，每位學(xué)生隨機抽取一道基本原理題和一道基本操作題，現(xiàn)場回答和操作，老師就其回答問題和現(xiàn)場操作情況進行打分；另一類為設(shè)計題，要求每位學(xué)生利用所學(xué)到微生物學(xué)的知識，通過查閱參考文獻，結(jié)合實驗室現(xiàn)有的材料試劑和儀器設(shè)備等，獨立設(shè)計出一個實驗方案，老師就實驗方案的完整性和可行性進行評分。

三、基于“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式改革的優(yōu)勢

“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)教學(xué)中的師生角色和對學(xué)習(xí)時間的利用方式，由“重結(jié)果”轉(zhuǎn)為“重過程”，由“以教促學(xué)”轉(zhuǎn)為“以學(xué)定教”[12]，并且可以控制課前課程資源，實現(xiàn)差異化教學(xué)、分層次教學(xué)，有效彌補了傳統(tǒng)課堂教學(xué)“齊頭并進”的缺陷[13]。

在本次微生物學(xué)實驗的改革嘗試中，該教學(xué)模式的應(yīng)用突出了如下優(yōu)勢：首先，可達到因材施教、促進學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的目的。我校為民族類高校，少數(shù)民族學(xué)生多，基礎(chǔ)知識較薄弱，對知識的接受能力存在較大差異。而通過“翻轉(zhuǎn)課堂”的形式，學(xué)生可以根據(jù)自身情況自主決定觀看教學(xué)視頻的時間、地點、方式等，對看不懂的地方也可以反復(fù)多次觀看；同時，針對教師提出的問題，學(xué)生有足夠的時間進行獨立思考，有利于獨立思考能力的培養(yǎng)。其次，可提高學(xué)生的動手能力，促進理論與實踐的有效結(jié)合?！胺D(zhuǎn)課堂”大幅拓展了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的時空限制，學(xué)生可以利用更多的時間與空間體會理論與實踐的聯(lián)系，通過反思交流、評價反饋等課堂環(huán)節(jié)，提升學(xué)生思考問題的能力和對實驗掌握的熟練程度，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用理論知識和實驗技能解決一些科學(xué)問題的能力。第三，可豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式中，教師可以將移動學(xué)習(xí)整合于課堂教學(xué)中，學(xué)生可通過移動設(shè)備觀看教學(xué)視頻，或隨時隨地查詢信息，從而獲得最優(yōu)的教學(xué)體驗，使學(xué)生的學(xué)習(xí)形式更加豐富，可利用的學(xué)習(xí)資源類型更加廣泛。

四、結(jié)語

基于“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的微生物學(xué)實驗教學(xué)改革，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性，提升學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新的能力，啟發(fā)學(xué)生的科研思維，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用理論知識和實驗技能解決一定科學(xué)問題的能力。但其在真正實施過程中仍存在一些問題，比如部分少數(shù)民族學(xué)生基礎(chǔ)較薄弱，自學(xué)能力較差，通過視頻學(xué)習(xí)時存在一定的困難，需要反復(fù)多次觀看、學(xué)習(xí)，因而消耗了較多時間；有些學(xué)生反映由于其他課程學(xué)習(xí)任務(wù)較多，實施“翻轉(zhuǎn)課堂”模式需要提前觀看視頻，或需要查閱文獻，設(shè)計實驗方案，因而增加了其學(xué)習(xí)負擔；對于教師而言，需要完成視頻制作、問題答疑、過程評價、實驗報告和方案的批改等，因而投入了更多的時間和精力。因此，改革中要針對當前微生物學(xué)實驗教學(xué)中存在的實際問題進行分析總結(jié)，不斷探索改進，逐漸將“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式應(yīng)用到微生物實驗課程的教學(xué)中來。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]