“以微見著，小世界感知大智慧”制藥工程系《微生物學(xué)》教改研究與創(chuàng)新思考
——以肇慶學(xué)院為例

王馨晨

（肇慶學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院 廣東肇慶 526061）

微生物學(xué)是一門引領(lǐng)人類生命科學(xué)發(fā)展，促進生物基因技術(shù)開發(fā)，奠定重大基礎(chǔ)理論的專業(yè)核心學(xué)科，也是生物工程、食品技術(shù)、制藥工程等專業(yè)的必修課[1-3]。由于學(xué)科內(nèi)容主要包括微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生長繁殖、營養(yǎng)代謝、基因遺傳等眾多基礎(chǔ)專業(yè)知識，要求學(xué)生們能靈活運用既往學(xué)習(xí)的相關(guān)知識、結(jié)合當(dāng)今時代發(fā)展的根本要求、解決未來生命科學(xué)發(fā)展過程中的問題[4-5]。但由于微生物學(xué)包含的知識點繁多，各類理論和概念彼此之間的銜接程度較低，整體知識框架松散，如不經(jīng)過教師合理精細的設(shè)計和安排，很容易出現(xiàn)課堂效果枯燥無味，學(xué)生對知識的接受度不高。因此，在制定教學(xué)計劃和教學(xué)方案的過程中，結(jié)合當(dāng)今時代發(fā)展需求以及科技技術(shù)的不斷更新，收集學(xué)生們的課堂反饋以及建設(shè)性意見，將思政教育元素穿插在各部分學(xué)科內(nèi)容中，并積極挖掘創(chuàng)新思維，豐富教學(xué)內(nèi)容。本文以肇慶學(xué)院為例，對制藥工程系開設(shè)的微生物學(xué)課程中存在的問題、解決方法及創(chuàng)新研究、效果評估及推廣進行詳細分析和探究，旨在能為今后建立更為豐富全面的課程內(nèi)容做出理論參考。

一、課程主要內(nèi)容及存在的問題

我院開展本課程的內(nèi)容主要包括微生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能，微生物的營養(yǎng)與代謝、生長繁殖及控制，病毒的分離、鑒定、特性、感染及控制，微生物的基因組、遺傳規(guī)律與特性，微生物的基因表達調(diào)控及基因工程、微生物的生態(tài)、進化、系統(tǒng)發(fā)育、分類鑒定及物種多樣性，微生物感染與免疫。學(xué)習(xí)微生物學(xué)在工、農(nóng)、醫(yī)等方面的應(yīng)用，了解該學(xué)科的發(fā)展前沿、熱點和問題，使學(xué)生牢固掌握微生物學(xué)的基本理論和基礎(chǔ)知識，了解微生物的基本特性及其生命活動規(guī)律，為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)及工作實踐打下堅實的基礎(chǔ)。

微生物學(xué)是制藥工程專業(yè)的必修基礎(chǔ)學(xué)科，制定的教學(xué)框架以基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)科研技能、基礎(chǔ)知識為前提，使學(xué)生們建立整體系統(tǒng)的微生物學(xué)概念，并將實際藥物生產(chǎn)、研發(fā)、試驗所涉及的微生物學(xué)理論知識聯(lián)系在一起，使理論與實際緊密結(jié)合。但由于理論內(nèi)容較多，概念紛繁復(fù)雜，目前教學(xué)過程中存在一些問題。（1）微生物學(xué)偏于理論理解和記憶，使學(xué)生們感覺枯燥、乏味、興趣性低，課堂參與性不積極。（2）知識更新速度超快，課本內(nèi)容與當(dāng)代知識更新銜接不佳，使科研成果和理論知識存在偏差。（3）學(xué)生實驗動手能力不強，分析問題和解決問題方面的訓(xùn)練不足。

二、教學(xué)方法的創(chuàng)新

1.引用學(xué)科名人，推崇科學(xué)理念

微生物由于其形態(tài)微小、種類繁多，發(fā)展歷史也極其漫長，微生物學(xué)家在探索研究的過程中出現(xiàn)過眾多經(jīng)典、有趣的小故事。在課程設(shè)計上，在相關(guān)章節(jié)內(nèi)容插入此類科學(xué)家的研究故事，不僅提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，還加深了學(xué)生們對科學(xué)探索精神的深徹領(lǐng)悟。如青霉素是由于弗萊明的一次失誤偶然被發(fā)現(xiàn)的；巴斯德是為了提高當(dāng)?shù)仄【频漠a(chǎn)量，才發(fā)現(xiàn)了微生物的存在；發(fā)明顯微鏡的列文虎克其實是一位商人，發(fā)明顯微鏡只是因為愛好等等。并建議學(xué)生們課后觀看金像獎電影《萬世流芳》，用輕松的方式了解路易斯·巴斯德在微生物學(xué)的發(fā)展歷史上所作出的卓越貢獻。在課堂上介紹我國首次分離出沙眼衣原體，并為我國生物制品事業(yè)的發(fā)展作出卓越貢獻的科學(xué)家湯飛凡，建議學(xué)生們在課外觀看《衣原體之父——湯飛凡》《百年湘雅第 4 集：湯飛凡》等紀(jì)錄片。推薦學(xué)生課后觀看電視連續(xù)劇《浴火危城》，了解中國防疫事業(yè)的先驅(qū)伍連德臨危受命，戰(zhàn)勝特大鼠疫，拯救哈爾濱人民的故事。在講授病毒章節(jié)時，引用鐘南山院士2003年抗擊非典和2019年抗擊新冠疫情的感人事例，使學(xué)生們在學(xué)習(xí)病毒相關(guān)理論的同時，更深刻的了解以鐘南山院士為代表的科學(xué)家們的愛國主義情懷和熱愛人民的偉大情操。

2.關(guān)注社會焦點，提升學(xué)習(xí)興趣

微生物與人類的生存發(fā)展密切相關(guān)，與微生物學(xué)有關(guān)系的新聞事件也總能成為社會熱點。我們在教學(xué)中引入一些目前備受關(guān)注的社會熱點，與課堂無縫銜接，由小課堂關(guān)注大社會，由小知識關(guān)注大焦點，既增加了學(xué)生的課堂積極性，也提升了學(xué)生們的社會參與度和科研熱情。如在病毒這一章節(jié)的講解，可從當(dāng)今疫情的現(xiàn)狀、我國對于疫情防控的積極措施，以及疫苗的研制開發(fā)，都能讓學(xué)生們將書本的文字知識引入到了現(xiàn)實社會焦點中?；蛉缭谏鷳B(tài)環(huán)境保護方面，為學(xué)生講解微生物作為生態(tài)系統(tǒng)中的分解者，可以把地球上死亡的動植物殘體清掃得干干凈凈，將有機體分解成生產(chǎn)者生長所需要的元素，所以微生物被看成是生態(tài)系統(tǒng)中的“清道夫”。如果沒有微生物的分解作用，地球上的動、植物殘體和有機物將得不到分解，那么至今為止幾十億年來生命活動的結(jié)果，將是把地球上所有的生命構(gòu)成元素以動植物殘體的形式堆積起來，植物生長的營養(yǎng)將會枯竭，生產(chǎn)者將不能生產(chǎn)，消費者將得不到食物，地球上的生命也就無法維持了。通過這一案例能夠使學(xué)生們明確微生物的分解作用是地球上生命波浪式發(fā)展、螺旋式進化的原動力之一。

3.引入科研成果，提升創(chuàng)新意識

人類社會的每一項進步都伴隨著科學(xué)技術(shù)的進步。尤其是現(xiàn)代科技的突飛猛進，為社會生產(chǎn)力發(fā)展和人類的文明開辟了更為廣闊的空間，有力地推動了經(jīng)濟和社會的發(fā)展。微生物學(xué)教學(xué)更應(yīng)把握時代脈搏，緊跟學(xué)科前沿，注重前瞻性和實用性，以啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維。在教學(xué)過程中，教師便可引入具體科研成果和實例，培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)新意識。

案例一，如酵母菌，微生物學(xué)家張典顯挑選酵母菌下手，酵母菌跟人類細胞一樣，都是真核細胞，除了用來釀酒和烘焙，也是分子生物學(xué)重要的模式生物。人類一個世代傳承要花60年，但更需要十萬年、百萬年的時間才看得出演化結(jié)果。酵母菌每90分鐘分裂一次，產(chǎn)生一個新世代，短時間就能看到演化歷程。如果人為刪除酵母菌的必要基因Prp28，酵母菌依然能存活，甚至經(jīng)過三百代演化后，還能恢復(fù)原本活力。案例二，如大腸桿菌，在最新研究中還發(fā)現(xiàn)了一種大腸桿菌細菌，表明腸道中的微生物對于大腦健康很重要，并且會影響發(fā)育和行為。盡管這項研究的實驗對象是動物，但仍然為該領(lǐng)域增加了更多的可能性，為未來的研究提供了科學(xué)依據(jù)。

4.加強操作實訓(xùn)，提升動手能力

微生物學(xué)是一門要求實驗技能的學(xué)科，我們將《微生物學(xué)實驗》與理論課程配套展開，通過理論和實踐共同學(xué)習(xí)，達到學(xué)以致用，提升學(xué)生動手能力和實踐技能。此外，還鼓勵學(xué)生們積極參加“挑戰(zhàn)杯大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”，如通過對不同中藥提取物的防腐抑菌研究，加深學(xué)生們對微生物的探索興趣。

微生物學(xué)實驗主要任務(wù)是使學(xué)生掌握研究與應(yīng)用微生物的主要方法與技術(shù)，包括經(jīng)典的、常規(guī)的以及現(xiàn)代的方法與技術(shù)，使學(xué)生具有適應(yīng)于從事相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)理論研究與實際生產(chǎn)應(yīng)用的微生物學(xué)實驗技能，從而提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。根據(jù)本學(xué)科的特點，逐步使學(xué)生認(rèn)識微生物的基本特性，比較各類微生物與其他生物的相似和不同之處，知道如何研究微生物以及對研究中所出現(xiàn)的問題點樣分析，并加以解決。微生物學(xué)實驗是微生物學(xué)重要的基礎(chǔ)課之一，要求學(xué)生熟悉微生物學(xué)方法與技術(shù)，掌握無菌操作技能和建立無菌概念是微生物學(xué)實驗中最重要的內(nèi)容，重點掌握最基本的無菌操作技能，如顯微鏡構(gòu)造、細胞純培養(yǎng)、微生物大小測定方法等。實驗課程的任務(wù)主要通過教師示范、講解與學(xué)生實際操作相結(jié)合等方法，使學(xué)生牢固樹立無菌概念，掌握顯微鏡的使用、形態(tài)學(xué)觀察的方法、微生物大小測定、培養(yǎng)基的配置和滅菌方法等基本操作技能，基本了解常用的儀器設(shè)備的基本原理、構(gòu)造、使用方法及使用中的注意事項，樹立嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，提高觀察、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)勤儉節(jié)約、愛護公物和相互協(xié)作的優(yōu)良作風(fēng)。我們將實驗課程內(nèi)容分為驗證性實驗、綜合性實驗兩個部分。驗證性實驗主要通過光學(xué)顯微鏡鏡檢觀察方法進行教學(xué)，綜合實驗在教師指導(dǎo)下學(xué)生根據(jù)所掌握的理論基礎(chǔ)和實驗技能，由學(xué)生自己動手完成。實驗過程要求學(xué)生仔細觀察實驗現(xiàn)象，完整記錄原始實驗數(shù)據(jù)、結(jié)果，分析實驗現(xiàn)象并認(rèn)真填寫實驗報告。

三、教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)

1.將“互聯(lián)網(wǎng)+”融入教學(xué)環(huán)境

伴隨信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷與我國社會各行業(yè)實現(xiàn)融合，從整體上看，全國已步入“互聯(lián)網(wǎng)+”時代。在這樣的環(huán)境下，教育教學(xué)領(lǐng)域也迎來了全新發(fā)展機遇，通過推動計算機和互聯(lián)網(wǎng)與教學(xué)融合創(chuàng)新，不僅能夠促進教學(xué)效率提升、質(zhì)量改善，而且還能有效增強學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主體性，促使他們形成良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。通過分析“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境，實現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與教育教學(xué)工作融合創(chuàng)新的主要內(nèi)容及重要價值，探討教育有效性的創(chuàng)新策略非常必要[6-7]。

如能在微生物學(xué)的課堂上實現(xiàn)線上線下教學(xué)的融合創(chuàng)新，構(gòu)建“線上+線下”混合教學(xué)模式，不僅可以使線上教學(xué)具備高度靈活性和生動性，還能使學(xué)生的碎片化時間得到有效的應(yīng)用。線下教學(xué)具備極強的互動性，學(xué)生與教師可以設(shè)定某一課題進行深度交流研討，集中解決線上學(xué)習(xí)過程中的問題與困惑，從談?wù)撝蝎@得啟發(fā)，獲得思維方式的轉(zhuǎn)變。在“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下，教學(xué)工作不僅是知識的傳授，還著力于促進學(xué)生與教師之間的互動，實現(xiàn)知識傳授與交流溝通的深度融合，以雙向互動式教學(xué)取代單向灌輸式教學(xué)。這種師生之間活躍積極的交流，不僅調(diào)節(jié)了課堂輕松愉快的教學(xué)氛圍，也增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與動力。

當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)科技迅猛發(fā)展，我們開展的微生物學(xué)不僅在教學(xué)中充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，通過生動實時的效果展現(xiàn)可取得良好的教學(xué)效果，還要鼓勵同學(xué)們了解學(xué)習(xí)相關(guān)網(wǎng)站的運用。目前，我國很多著名高校都建立了屬于自己學(xué)校的國家級和省級微生物學(xué)精品課程網(wǎng)站，這為同學(xué)們提供了豐富全面的學(xué)習(xí)資源。比較具有代表性的是武漢大學(xué)沈萍教授建立的全國首家微生物學(xué)專題教學(xué)網(wǎng)站，該網(wǎng)站不僅可以指導(dǎo)學(xué)生們利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)查找，閱讀所需的基本學(xué)習(xí)資料，還能輔助學(xué)生們擴展不同領(lǐng)域的知識面。還有一些網(wǎng)站以開放式論壇的方式，眾多相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的專家學(xué)者們都可以在網(wǎng)站上各抒己見，尋求專業(yè)指導(dǎo)和幫助，并且可以幫助使用者學(xué)習(xí)到很多書本上查詢不到的知識，擴大自己的專業(yè)知識范圍。微生物學(xué)作為生物領(lǐng)域很重要的學(xué)科，同學(xué)們在學(xué)習(xí)的過程中，不僅可以增加此領(lǐng)域的最新研究動態(tài)，還能在學(xué)習(xí)的過程中不斷總結(jié)分析，提出新的疑惑并從中得到解答，從而激發(fā)學(xué)習(xí)和研究興趣，并提升自己解決問題的能力。

2.將思政課程融入教學(xué)課程

高等教育發(fā)展水平是一個國家發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦?biāo)志。實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興，教育的地位和作用不可忽視。我們對高等教育的需要比以往任何時候都更加迫切，對科學(xué)知識和卓越人才的渴求比以往任何時候都更加強烈。黨中央作出加快建設(shè)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科的戰(zhàn)略決策，就是要提高我國高等教育發(fā)展水平，增強國家核心競爭力。

微生物學(xué)是一門生命科學(xué)類學(xué)科，與人類的生存發(fā)展密不可分，因此蘊含著眾多思政元素。長期以來，教師們認(rèn)為專業(yè)基礎(chǔ)類學(xué)科只是單純地傳授知識與技能，卻忽略了理科思辨與思政品德之間的關(guān)系。我們通過對于微生物學(xué)中思政元素的挖掘，設(shè)計出符合培養(yǎng)學(xué)生思想政治品德的教學(xué)方案，并取得良好的成果。

課程思政不僅是一種教育理念，也是一種課程價值觀。對于某一門課程的思政教學(xué)，并不是將一些思政元素強加到專業(yè)知識的授課過程中，而是要靈活巧妙地從教學(xué)內(nèi)容中的某些知識點中挖掘其蘊藏的思政元素，在為學(xué)生們授課的過程中，將知識點和思政元素融合在一起，并通過各種課程教學(xué)方式，使學(xué)生們在聽課過程中潛移默化地接受[8]。如鏈霉素的發(fā)現(xiàn)者阿爾伯特薩茲為了研究鏈霉素，長時間居住在地下室進行研究，后被傳染上肺結(jié)核，這種對科學(xué)孜孜不倦的探索值得我們學(xué)習(xí)。如黃旭華院士、“鋼鐵院士”崔崑、“布衣院士”盧永根等科學(xué)家曾捐出大筆積蓄，支持科研、教育、扶貧等事業(yè)，俠之大者，為國為民。又如，我國著名微生物學(xué)家沈善炯在國難深重的時期，輾轉(zhuǎn)來到當(dāng)時最負聲望的科學(xué)圣殿學(xué)習(xí)，為自己打開了科學(xué)之門；當(dāng)國家百廢待興，他歷盡艱辛回國，不斷追求鉆研新科學(xué)現(xiàn)象、科學(xué)原理，讓中國成為世界上第四個能生產(chǎn)金霉素的國家。教師給學(xué)生們播放《細胞戰(zhàn)場》小視頻，使學(xué)生們了解我們身體內(nèi)如此微小的細胞們，是如何在病原體入侵的時候拼了命地保護我們，借此鼓勵學(xué)生們要具備不怕困難，樂觀積極的人生態(tài)度。通過這些事例，將見微知著、刻苦鉆研、愛國敬業(yè)、勇于創(chuàng)新等科學(xué)家們具備的優(yōu)秀品質(zhì)融入課程講授過程中，不僅使學(xué)生對微生物學(xué)的知識點記憶深刻，更使大家學(xué)習(xí)了科學(xué)家們在研究過程中遇到苦難阻礙時所呈現(xiàn)的不怕失敗、勤奮研究、嚴(yán)謹(jǐn)細致的科學(xué)精神。

四、教學(xué)效果評價

對微生物學(xué)教學(xué)過程的改革和創(chuàng)新，在學(xué)期課程結(jié)束后，我們采取課程調(diào)查報告的形式了解學(xué)生對于課程學(xué)習(xí)的感想和體會。學(xué)生們反映通過學(xué)科名人、社會焦點、科研成果、思政品德等內(nèi)容的引入，對知識點的認(rèn)識更加深刻，理科思維更加敏捷，課堂氛圍更輕松活潑，對微生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣也更為濃厚。同時也建立了正確的人生觀、價值觀、科學(xué)觀。同學(xué)們在報告中也提道：“通過微生物學(xué)的學(xué)習(xí)，使我對生活環(huán)境中微生物的相關(guān)現(xiàn)象進行了更細致入微的觀察，也對一些生物現(xiàn)象進行了更具知識性的分析和思考，從而擁有了科學(xué)性的思維。”也有學(xué)生提到“微生物具有群體性，總是以群居的方式團結(jié)一致，共同生存。人類也應(yīng)該像微生物一樣，互相團結(jié)，相互信任?！薄皩W(xué)習(xí)微生物的生態(tài)那一節(jié)時，老師講了一個關(guān)于美國墨西哥灣石油鉆井平臺爆炸，導(dǎo)致石油泄漏的事例。這次爆炸使生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，大量海鳥和魚類死亡，但是微生物不僅勇敢地活活了下來，還衍生出分解石油的生物特性。讓我跟感動的是，大自然無比寬容地接納著人們的種種行為，而人類也應(yīng)該回報自然以示尊重和敬畏，善待環(huán)境就是善待我們?nèi)祟愖约?。”“線上線下的學(xué)習(xí)使我們改變了原始的學(xué)習(xí)方式，遇到不懂不會的問題，不好意思當(dāng)面詢問老師，可以采用線上的方式與老師溝通，老師會很耐心地通過事例、文字、視頻等方式為我講解，打破了原有的學(xué)習(xí)模式，使我們喜歡上了這種向老師提問、與老師溝通的方式?！薄拔覀兺ㄟ^對這種微小世界的探索和學(xué)習(xí)，了解了很多有趣的現(xiàn)象。雖然微生物不像人類具有敏捷聰慧的思維和強壯有力的肢體，它們?nèi)匀荒芤揽孔陨淼牧α亢椭腔?，在這偌大的世界具有自己的一席之地，并且讓其他生物無法脫離自己而獨自生存，這也說明了任何生物無論微小還是巨大，生存于世，環(huán)環(huán)相扣，相互依賴，共同生存?！?/p>

五、教學(xué)成果推廣

通過課程調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們對于微生物學(xué)的教學(xué)改革非常支持，并取得了顯著的學(xué)習(xí)效果。因此，制藥工程系也就微生物學(xué)等學(xué)科的教學(xué)改革展開過多次的會議討論和教學(xué)反饋，并將以上創(chuàng)新方法以會議報告的形式在會上分享，同時得到很多寶貴的點評意見和修改想法的反饋，在推廣教學(xué)改革相關(guān)內(nèi)容的同時，也在此基礎(chǔ)上進一步完善和修正，爭取獲得更多的教學(xué)成果和教育成效。