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淺述互動教學(xué)為核心的環(huán)境微生物實驗教學(xué)方法探索與實踐的教育論
關(guān)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(xué)領(lǐng)域的一門重要基礎(chǔ)課程。本文以傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式為基礎(chǔ)，提出了以“先立觀念，互動教學(xué)，科研教學(xué)”實驗教學(xué)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(xué)作為環(huán)境工程專業(yè)、環(huán)境科學(xué)專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，是以普通微生物學(xué)為基礎(chǔ)，并在研究微生物學(xué)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(xué)知識雖與專業(yè)相關(guān)，但學(xué)生尚未接觸科學(xué)研究，所學(xué)內(nèi)容離日常生活較遠，學(xué)習(xí)目的性大打折扣，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)的理論教學(xué)的同時，配合一定課時量的實驗教學(xué)，以其調(diào)動學(xué)生對理論學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)中最基本的一些技術(shù)在環(huán)境污染處理等生產(chǎn)研究領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，對整個科學(xué)技術(shù)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(xué)也是課程理論與實踐應(yīng)用相結(jié)合的橋梁和紐帶，在學(xué)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(xué)實驗的內(nèi)容及授課方式，讓學(xué)生真正掌握所學(xué)知識，培養(yǎng)具備理論知識扎實、動手能力強且能將所學(xué)知識靈活運用創(chuàng)新能力的學(xué)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(xué)實驗教學(xué)過程中存在的問題，提出了“先立觀念，互動教學(xué)，科研教學(xué)”為中心思想的教學(xué)方法，以其為進一步提高環(huán)境微生物學(xué)實驗教學(xué)效率提供系列應(yīng)對策略。
1、先立觀念
微生物實驗與物理化學(xué)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(shù)是整個實驗的重點。尚未接觸微生物學(xué)實驗的學(xué)生不能深刻注意到與其它學(xué)科實驗的差異。其它學(xué)科實驗的操作是在開放的空氣中進行的，而微生物學(xué)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(xué)生尚未養(yǎng)成不良實驗習(xí)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(xué)生規(guī)范的操作技術(shù)。讓學(xué)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(jié)果表明，缺少這部分內(nèi)容的教育，在后面的實驗活動中，學(xué)生往往會不自覺養(yǎng)成一些不良習(xí)慣，無菌操作概念則相當(dāng)薄弱。因此，我們強調(diào)先立觀念。大學(xué)的環(huán)境微生物學(xué)實驗是他們第一次接觸微生物，在最初階段就讓學(xué)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(xué)應(yīng)貫穿整個實驗教學(xué)
常規(guī)的實驗教學(xué)，通常由理論教學(xué)和實驗教學(xué)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(xué)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(xué)生進行實驗的前提與基礎(chǔ)，是學(xué)生是否能充分理解本次實驗流程的關(guān)鍵要素。因此，教師工作者十分關(guān)注如何能提高教師講解的效率以擴大學(xué)生的理解[2]。
筆者發(fā)現(xiàn)，若將互動教學(xué)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(xué)生兩個主觀能動性的教學(xué)方法。那么實驗課的互動教學(xué)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(jié)果展現(xiàn)”、“多媒體教學(xué)”等多種形式，教師可以根據(jù)不同的教學(xué)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(guān)鍵問題進行提問，然后由學(xué)生回答。如“細菌涂片制備與染色”實驗中，教師可以詢問學(xué)生革蘭氏染色的原理與步驟等。這不僅能促進學(xué)生理解的效率，還能讓教師從中了解學(xué)生的掌握程度，并可針對學(xué)生不懂之處解答；“答問式”則通常在“問答式”之后，即要求學(xué)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(xué)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(xué)是十分不利的。因此，培養(yǎng)學(xué)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(biāo)。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(xué)生卻一知半解。當(dāng)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(xué)生習(xí)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(xué)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(xué)生在實驗期間，與老師的交流。如此，使學(xué)生學(xué)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(xué)生常見的習(xí)慣性錯誤，培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗操作習(xí)慣。書面形式，則是要求同學(xué)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(jié)果和思考題外，還應(yīng)有相應(yīng)的分析和討論。以往，學(xué)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(xué)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(xué)生如實記錄操作步驟和實驗結(jié)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(jié)果進行分析討論，對于實驗取得與預(yù)期相符結(jié)果的，分析成功的關(guān)鍵和經(jīng)驗。對于未取得預(yù)期結(jié)果的，分析導(dǎo)致實驗失敗的原因。對于學(xué)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(xué)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(jié)果展現(xiàn)式”應(yīng)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(xué)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(xué)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(xué)生看到，每組學(xué)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(xué)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(xué)生對看到顯微鏡下的物體常有誤認。實驗中，常常有學(xué)生把雜質(zhì)當(dāng)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(xué)生看到各個小組制作的真實菌體。另外，同學(xué)與同學(xué)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(xué)生做了調(diào)查，90%以上同學(xué)都十分認可將自己的實驗成果與全班分享。
�。�4）隨著科學(xué)的發(fā)展，理論部分的教學(xué)已離不開多媒體教學(xué)，但實驗教學(xué)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(zhǔn)確生動地將最基本的操作技術(shù)介紹給學(xué)生，提高實驗課程的教學(xué)水平，我們在將多媒體技術(shù)應(yīng)用到微生物學(xué)實驗課程教學(xué)方面進行了一些有益的嘗試，受到了學(xué)生的普遍歡迎。即每次課程均會播放一段教學(xué)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(xué)示范，可以讓學(xué)生更為形象的了解微生物操作技術(shù)的細節(jié)要求，培養(yǎng)出微生物操作技術(shù)更為扎實的學(xué)生�；蛘咴凇拔鬯谐Ｒ娢⑸镉^察”實驗中，讓學(xué)生觀察后拍攝照片視頻錄像，并對影響資料進行標(biāo)注，如添加標(biāo)尺、調(diào)節(jié)曝光時間等，通過提高學(xué)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(xué)建立在現(xiàn)代教育技術(shù)的平臺上應(yīng)逐漸成為當(dāng)前形式下高等教育改革和發(fā)展的目標(biāo)[3]。
3、實驗教學(xué)與科研教學(xué)的關(guān)系
3.1驗證性與研究性教學(xué)的有機結(jié)合
微生物實驗課的開設(shè)大多是根據(jù)理論教學(xué)的進度，設(shè)置相對應(yīng)的實驗。實驗項目來自實驗指導(dǎo)書，書中從實驗?zāi)康�、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(xué)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(xué)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(yīng)用價值，但大多是相對孤立的，學(xué)生會搞不清實驗一和實驗二之間有沒有關(guān)系，有沒有學(xué)的必要。如果，教師將其中一部分驗證性實驗項目進行科學(xué)合理的串聯(lián)，使學(xué)生掌握基本操作技術(shù)后，適當(dāng)安排一些研究性的實驗項目。將實驗項目告知學(xué)生，要求學(xué)生參考實驗指導(dǎo)書和相關(guān)的期刊，分組寫出試驗設(shè)計，進行研究性學(xué)習(xí)。教師對各個小組進行具體指導(dǎo)，包括實驗步驟、實驗所需器材的準(zhǔn)備等。同時，鼓勵各小組選擇不同的實驗項目，觀察結(jié)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(xué)生采用中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t5750。12—2006中的多管發(fā)酵法，由學(xué)生自行去網(wǎng)絡(luò)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(xué)的循序漸進
雖然，上述研究性實驗項目能培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考及設(shè)計能力，但是以培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新人才而言仍然是不夠的。因此，還可開設(shè)一些開放性實驗課程，即3～4個學(xué)生組成的項目小組選擇某位專業(yè)指導(dǎo)老師，開展一個結(jié)果未知的研究項目，實現(xiàn)實驗教學(xué)與科研的真正結(jié)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(yīng)研究”等。課題組獨立完成實驗方案實施的全過程，指導(dǎo)教師隨時對實驗過程中的技術(shù)重點、難點進行指導(dǎo)和把關(guān)。教師除平時進行指導(dǎo)外，還定期組織學(xué)生進行學(xué)術(shù)交流。通過學(xué)術(shù)交流便于指導(dǎo)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(jié)束時，每名學(xué)生寫出正式規(guī)格的實驗研究論文，由指導(dǎo)老師進行評定并備案。
總之，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力為重點的素質(zhì)教育正在普遍實施，我們針對環(huán)境微生物實驗教學(xué)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(xué)改革的進程提供一些新的思路。
參考文獻
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[2]祝偉，何冬蘭。淺談微生物學(xué)實驗教學(xué)改革[j]。安徽農(nóng)學(xué)通報，2010，16（5）：180～182。
[3]張雪輝。微生物學(xué)實驗教學(xué)模式改革成效研究[j]。安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（6）：3271～3272。
[4]馬紅梅。以學(xué)生為本的微生物學(xué)實驗教學(xué)改革探析[j]。生物學(xué)雜志，2010，27（1）：102～104。
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