淺述互動教學為核心的環(huán)境微生物實驗教學方法探索與實踐的教育論

　　關鍵詞：

　　微生物 實驗 互動 研究

　　摘要：

　　環(huán)境微生物實驗是環(huán)境學領域的一門重要基礎課程。本文以傳統(tǒng)的實驗教學方式為基礎，提出了以“先立觀念，互動教學，科研教學”實驗教學模式為核心的實踐經(jīng)驗，并從中獲得了一些啟發(fā)與體會。

　　環(huán)境微生物學作為環(huán)境工程專業(yè)、環(huán)境科學專業(yè)的必修專業(yè)基礎課，是以普通微生物學為基礎，并在研究微生物學的一般規(guī)律的同時，更注重微生物與環(huán)境之間的相互作用規(guī)律的一門課程[1]。環(huán)境微生物是微觀的、肉眼看不見的，需要抽象思維，總體而言枯燥乏味。所學知識雖與專業(yè)相關，但學生尚未接觸科學研究，所學內(nèi)容離日常生活較遠，學習目的性大打折扣，難以激發(fā)學生學習興趣。因此，與其他專業(yè)的微生物課程類似，在進行環(huán)境微生物學的理論教學的同時，配合一定課時量的實驗教學，以其調(diào)動學生對理論學習的興趣，提高對理論知識的認知能力。

　　另一方面，隨著環(huán)境微生物學的發(fā)展，例如無菌操作、培養(yǎng)基制備、消毒與滅菌、微生物的培養(yǎng)分離計數(shù)等微生物學中最基本的一些技術在環(huán)境污染處理等生產(chǎn)研究領域中應用十分廣泛，對整個科學技術和社會經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮著重大作用。因而，微生物實驗教學也是課程理論與實踐應用相結合的橋梁和紐帶，在學生專業(yè)技能培養(yǎng)中具有十分重要的作用。那么，如何充分調(diào)配環(huán)境微生物學實驗的內(nèi)容及授課方式，讓學生真正掌握所學知識，培養(yǎng)具備理論知識扎實、動手能力強且能將所學知識靈活運用創(chuàng)新能力的學生，一直是值得思考和努力的問題。本文根據(jù)環(huán)境微生物學實驗教學過程中存在的問題，提出了“先立觀念，互動教學，科研教學”為中心思想的教學方法，以其為進一步提高環(huán)境微生物學實驗教學效率提供系列應對策略。

　　1、先立觀念

　　微生物實驗與物理化學實驗不同，其研究對象是形體微小、分布廣泛、無處不在的細菌、病毒和真菌。尤其是在進行某種微生物的分離、純化及培養(yǎng)過程中，無菌操作技術是整個實驗的重點。尚未接觸微生物學實驗的學生不能深刻注意到與其它學科實驗的差異。其它學科實驗的操作是在開放的空氣中進行的，而微生物學實驗尤其是研究工作中，許多實驗操作是在相對隔離的環(huán)境中進行的，以保證不受環(huán)境中微生物的污染。因此，在學生尚未養(yǎng)成不良實驗習慣之前，就必須讓其建立無菌操作的概念。筆者在第一次課堂上，就針對整個課程周期內(nèi)的行為規(guī)范要求做一次詳細說明，培養(yǎng)學生規(guī)范的操作技術。讓學生理解什么樣的操作是規(guī)范的，什么樣的操作會引起實驗的失敗。結果表明，缺少這部分內(nèi)容的教育，在后面的實驗活動中，學生往往會不自覺養(yǎng)成一些不良習慣，無菌操作概念則相當薄弱。因此，我們強調(diào)先立觀念。大學的環(huán)境微生物學實驗是他們第一次接觸微生物，在最初階段就讓學生知道整個課程的基本規(guī)范，會讓他們受益匪淺。

　　2、互動教學應貫穿整個實驗教學

　　常規(guī)的實驗教學，通常由理論教學和實驗教學兩部分組成。即，教師講解本次實驗的目的、原理、材料、操作步驟及注意事項，然后學生各自分組按操作步驟進行實驗。此處，教師的課前講解是學生進行實驗的前提與基礎，是學生是否能充分理解本次實驗流程的關鍵要素。因此，教師工作者十分關注如何能提高教師講解的效率以擴大學生的理解[2]。

　　筆者發(fā)現(xiàn)，若將互動教學法引入到實驗課中，同樣十分有效，它是充分發(fā)揮教師和學生兩個主觀能動性的教學方法。那么實驗課的互動教學法是以何形式出現(xiàn)的呢？筆者通過實踐，摸索出了“問答式”、“答問式”、“師生討論啟發(fā)式”、“實驗結果展現(xiàn)”、“多媒體教學”等多種形式，教師可以根據(jù)不同的教學內(nèi)容，有選擇地加以使用。

　�。�1）“問答式”與“答問式”。

　　“問答式”即在講完實驗理論后由教師針對本次實驗的關鍵問題進行提問，然后由學生回答。如“細菌涂片制備與染色”實驗中，教師可以詢問學生革蘭氏染色的原理與步驟等。這不僅能促進學生理解的效率，還能讓教師從中了解學生的掌握程度，并可針對學生不懂之處解答；“答問式”則通常在“問答式”之后，即要求學生針對實驗提出若干個問題，由教師回答。眾所周知，在大多數(shù)情況下，中國學生往往會帶著疑問進行實驗操作，直至出現(xiàn)問題后才會找老師解答，或甚至不問。而這種情況對于實驗操作教學是十分不利的。因此，培養(yǎng)學生在實驗前把整個過程弄明白，不留疑問的進行后面的實驗，是教師們一直以來努力的目標。筆者發(fā)現(xiàn)，從第一次課程點名鼓勵提問，到后面幾次課的踴躍提問，寬松的互動問題環(huán)節(jié)還是比較受歡迎的。其中有很多問題是教師認為比較簡單的一些操作，所以先前并未講解透徹，而學生卻一知半解。當他們提問后教師解答，則能讓整個實驗的進行事半功倍。因此，讓學生習慣并喜歡“答問式”是一個循序漸進的過程，也是一個非常有利于教學效果的方法。

　�。�2）“師生討論啟發(fā)式”分兩種形式，即口頭和書面形式。

　　口頭形式通常在課內(nèi)完成，即在學生在實驗期間，與老師的交流。如此，使學生學到較多實驗知識與技巧。并且，教師可在下課前集中講解實驗過程中出現(xiàn)的新現(xiàn)象、新問題，糾正學生常見的習慣性錯誤，培養(yǎng)學生良好的實驗操作習慣。書面形式，則是要求同學在完成課內(nèi)的實驗操作后，實驗報告除了目的、原理、方法、結果和思考題外，還應有相應的分析和討論。以往，學生撰寫報告往往把實驗原理、材料、操作方法和實驗數(shù)據(jù)等簡單地羅列，未能對實驗中遇到的問題進行分析討論。為了使學生深刻理解和掌握實驗內(nèi)容，探討成功的經(jīng)驗和失敗的原因，提高分析問題、提出解決方案和實施解決方案的能力，筆者要求學生如實記錄操作步驟和實驗結果，尤其是鼓勵將操作步驟以圖示的方式表示出來，而非從資料上抄下來大段大段的文字。此外，鼓勵其將實驗中出現(xiàn)的各種結果進行分析討論，對于實驗取得與預期相符結果的，分析成功的關鍵和經(jīng)驗。對于未取得預期結果的，分析導致實驗失敗的原因。對于學生提交的實驗報告，教師在批閱過程中逐一點評。筆者在評閱實驗報告時常遇到以下內(nèi)容：“本次實驗失敗了，主要原因可能是培養(yǎng)基制備時瓊脂濃度過低”；“這次實驗我們成功分離到了纖維素降解菌”。這讓教師及時了解學生對課程的意見與想法，能促進今后課程開展的及時改進。

　　（3）“結果展現(xiàn)式”應用的典型例子就是在“顯微鏡的使用與細菌形態(tài)觀察”這一實驗。

　　這個實驗最主要的目的就是讓學生通過顯微鏡的觀察，對各種微生物細胞的基本形態(tài)特征有一個直接的感性認識。筆者所在教學實驗室建立了一個互動實驗室平臺，即教師顯微鏡下的視野能直接投影到大屏幕讓全體學生看到，每組學生用的顯微鏡視野也能切換到大屏幕上去。如此一來，所有同學都能看到老師做的微生物裝片情況，各組之間的情況大家也一目了然。在觀察微生物的形態(tài)、大小時，學生對看到顯微鏡下的物體常有誤認。實驗中，常常有學生把雜質當作了細菌細胞，需經(jīng)過老師的指點才能看到了真正的細菌細胞。在互動教室中教師可以在大屏幕上對每一個成像進行分析辨認，從而輕松讓每一個學生看到各個小組制作的真實菌體。另外，同學與同學之間也會就實驗現(xiàn)象差異進行討論，交流成功或失敗的經(jīng)驗。筆者曾對學生做了調(diào)查，90%以上同學都十分認可將自己的實驗成果與全班分享。

　�。�4）隨著科學的發(fā)展，理論部分的教學已離不開多媒體教學，但實驗教學大多數(shù)仍保持著固有形式，如板書等。

　　為了能在有限的課時內(nèi)準確生動地將最基本的操作技術介紹給學生，提高實驗課程的教學水平，我們在將多媒體技術應用到微生物學實驗課程教學方面進行了一些有益的嘗試，受到了學生的普遍歡迎。即每次課程均會播放一段教學視頻，如“培養(yǎng)基的配制與分裝”、“玻璃器皿的包扎”、“細菌的接種”、“革蘭氏染色”等。通過生動形象的教學示范，可以讓學生更為形象的了解微生物操作技術的細節(jié)要求，培養(yǎng)出微生物操作技術更為扎實的學生。或者在“污水中常見微生物觀察”實驗中，讓學生觀察后拍攝照片視頻錄像，并對影響資料進行標注，如添加標尺、調(diào)節(jié)曝光時間等，通過提高學生的興趣來增強他們對知識點的記憶。因此，充分利用多媒體的有利條件，將實驗課程教學建立在現(xiàn)代教育技術的平臺上應逐漸成為當前形式下高等教育改革和發(fā)展的目標[3]。

　　3、實驗教學與科研教學的關系

　　3.1驗證性與研究性教學的有機結合

　　微生物實驗課的開設大多是根據(jù)理論教學的進度，設置相對應的實驗。實驗項目來自實驗指導書，書中從實驗目的、原理、器材、步驟及注意事項等內(nèi)容都作了全面而具體的說明，所做實驗基本上都是驗證性的，學生只需照做，最后完成實驗報告即可。整個過程缺少了能讓學生好好動腦思考的環(huán)節(jié)。雖然，實驗項目的選擇都是從眾多實驗中篩選出來的具有實際應用價值，但大多是相對孤立的，學生會搞不清實驗一和實驗二之間有沒有關系，有沒有學的必要。如果，教師將其中一部分驗證性實驗項目進行科學合理的串聯(lián)，使學生掌握基本操作技術后，適當安排一些研究性的實驗項目。將實驗項目告知學生，要求學生參考實驗指導書和相關的期刊，分組寫出試驗設計，進行研究性學習。教師對各個小組進行具體指導，包括實驗步驟、實驗所需器材的準備等。同時，鼓勵各小組選擇不同的實驗項目，觀察結果時互相交流討論。如“污水中大腸菌群的測定”這一實驗中，可告訴學生采用中華人民共和國國家標準gb/t5750。12—2006中的多管發(fā)酵法，由學生自行去網(wǎng)絡資源中查找具體的資料，制作實驗方案，由教師審核后開展實驗。

　　3.2研究性與開放性教學的循序漸進

　　雖然，上述研究性實驗項目能培養(yǎng)學生的獨立思考及設計能力，但是以培養(yǎng)高素質的創(chuàng)新人才而言仍然是不夠的。因此，還可開設一些開放性實驗課程，即3～4個學生組成的項目小組選擇某位專業(yè)指導老師，開展一個結果未知的研究項目，實現(xiàn)實驗教學與科研的真正結合[4]。如“化工廢水中某降解菌株的篩選分離”、“水體藻類對某化合污染物的響應研究”等。課題組獨立完成實驗方案實施的全過程，指導教師隨時對實驗過程中的技術重點、難點進行指導和把關。教師除平時進行指導外，還定期組織學生進行學術交流。通過學術交流便于指導教師詳細掌握各組的實驗進度、存在問題等，并指出努力方向。實驗結束時，每名學生寫出正式規(guī)格的實驗研究論文，由指導老師進行評定并備案。

　　總之，以培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力為重點的素質教育正在普遍實施，我們針對環(huán)境微生物實驗教學進行的一些“互動”改革，仍是初步探索，期望能對進一步推動實驗教學改革的進程提供一些新的思路。

　　參考文獻

　　[1]李靖，周玉林，關杰。環(huán)境微生物學教學改革的探索與實踐[j]。微生物學通報，2009，36（11）：1766～1771。

　　[2]祝偉，何冬蘭。淺談微生物學實驗教學改革[j]。安徽農(nóng)學通報，2010，16（5）：180～182。

　　[3]張雪輝。微生物學實驗教學模式改革成效研究[j]。安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，38（6）：3271～3272。

　　[4]馬紅梅。以學生為本的微生物學實驗教學改革探析[j]。生物學雜志，2010，27（1）：102～104。

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