淺述互動(dòng)教學(xué)為核心的環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探索與實(shí)踐的教育論
關(guān)鍵詞：
微生物 實(shí)驗(yàn) 互動(dòng) 研究
摘要：
環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)方式為基礎(chǔ)，提出了以“先立觀念，互動(dòng)教學(xué)，科研教學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式為核心的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并從中獲得了一些啟發(fā)與體會(huì)。
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(shí)，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(shí)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(yuǎn)，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(jìn)行環(huán)境微生物學(xué)的理論教學(xué)的同時(shí)，配合一定課時(shí)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以其調(diào)動(dòng)學(xué)生對理論學(xué)習(xí)的興趣，提高對理論知識(shí)的認(rèn)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(jì)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(gè)科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著重大作用。因而，微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是課程理論與實(shí)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(shí)驗(yàn)的內(nèi)容及授課方式，讓學(xué)生真正掌握所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)具備理論知識(shí)扎實(shí)、動(dòng)手能力強(qiáng)且能將所學(xué)知識(shí)靈活運(yùn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題，提出了“先立觀念，互動(dòng)教學(xué)，科研教學(xué)”為中心思想的教學(xué)方法，以其為進(jìn)一步提高環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率提供系列應(yīng)對策略。
1、先立觀念
微生物實(shí)驗(yàn)與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)不同，其研究對象是形體微小、分布廣泛、無處不在的細(xì)菌、病毒和真菌。尤其是在進(jìn)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(gè)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)。尚未接觸微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生不能深刻注意到與其它學(xué)科實(shí)驗(yàn)的差異。其它學(xué)科實(shí)驗(yàn)的操作是在開放的空氣中進(jìn)行的，而微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)尤其是研究工作中，許多實(shí)驗(yàn)操作是在相對隔離的環(huán)境中進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(gè)課程周期內(nèi)的行為規(guī)范要求做一次詳細(xì)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(huì)引起實(shí)驗(yàn)的失敗。結(jié)果表明，缺少這部分內(nèi)容的教育，在后面的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，學(xué)生往往會(huì)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(qiáng)調(diào)先立觀念。大學(xué)的環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)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(gè)課程的基本規(guī)范，會(huì)讓他們受益匪淺。
2、互動(dòng)教學(xué)應(yīng)貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通常由理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分組成。即，教師講解本次實(shí)驗(yàn)的目的、原理、材料、操作步驟及注意事項(xiàng)，然后學(xué)生各自分組按操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。此處，教師的課前講解是學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的前提與基礎(chǔ)，是學(xué)生是否能充分理解本次實(shí)驗(yàn)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(kuò)大學(xué)生的理解[2]。
筆者發(fā)現(xiàn)，若將互動(dòng)教學(xué)法引入到實(shí)驗(yàn)課中，同樣十分有效，它是充分發(fā)揮教師和學(xué)生兩個(gè)主觀能動(dòng)性的教學(xué)方法。那么實(shí)驗(yàn)課的互動(dòng)教學(xué)法是以何形式出現(xiàn)的呢？筆者通過實(shí)踐，摸索出了“問答式”、“答問式”、“師生討論啟發(fā)式”、“實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)理論后由教師針對本次實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵問題進(jìn)行提問，然后由學(xué)生回答。如“細(xì)菌涂片制備與染色”實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(shí)驗(yàn)提出若干個(gè)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(huì)帶著疑問進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，直至出現(xiàn)問題后才會(huì)找老師解答，或甚至不問。而這種情況對于實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)是十分不利的。因此，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前把整個(gè)過程弄明白，不留疑問的進(jìn)行后面的實(shí)驗(yàn)，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(diǎn)名鼓勵(lì)提問，到后面幾次課的踴躍提問，寬松的互動(dòng)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(rèn)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(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行事半功倍。因此，讓學(xué)生習(xí)慣并喜歡“答問式”是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，也是一個(gè)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(shí)驗(yàn)期間，與老師的交流。如此，使學(xué)生學(xué)到較多實(shí)驗(yàn)知識(shí)與技巧。并且，教師可在下課前集中講解實(shí)驗(yàn)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(cuò)誤，培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣。書面形式，則是要求同學(xué)在完成課內(nèi)的實(shí)驗(yàn)操作后，實(shí)驗(yàn)報(bào)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(bào)告往往把實(shí)驗(yàn)原理、材料、操作方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等簡單地羅列，未能對實(shí)驗(yàn)中遇到的問題進(jìn)行分析討論。為了使學(xué)生深刻理解和掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，探討成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的原因，提高分析問題、提出解決方案和實(shí)施解決方案的能力，筆者要求學(xué)生如實(shí)記錄操作步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，尤其是鼓勵(lì)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(lì)其將實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種結(jié)果進(jìn)行分析討論，對于實(shí)驗(yàn)取得與預(yù)期相符結(jié)果的，分析成功的關(guān)鍵和經(jīng)驗(yàn)。對于未取得預(yù)期結(jié)果的，分析導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗的原因。對于學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師在批閱過程中逐一點(diǎn)評(píng)。筆者在評(píng)閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)常遇到以下內(nèi)容：“本次實(shí)驗(yàn)失敗了，主要原因可能是培養(yǎng)基制備時(shí)瓊脂濃度過低”；“這次實(shí)驗(yàn)我們成功分離到了纖維素降解菌”。這讓教師及時(shí)了解學(xué)生對課程的意見與想法，能促進(jìn)今后課程開展的及時(shí)改進(jìn)。
�。�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(xì)菌形態(tài)觀察”這一實(shí)驗(yàn)。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞的基本形態(tài)特征有一個(gè)直接的感性認(rèn)識(shí)。筆者所在教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建立了一個(gè)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，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(shí)，學(xué)生對看到顯微鏡下的物體常有誤認(rèn)。實(shí)驗(yàn)中，常常有學(xué)生把雜質(zhì)當(dāng)作了細(xì)菌細(xì)胞，需經(jīng)過老師的指點(diǎn)才能看到了真正的細(xì)菌細(xì)胞。在互動(dòng)教室中教師可以在大屏幕上對每一個(gè)成像進(jìn)行分析辨認(rèn)，從而輕松讓每一個(gè)學(xué)生看到各個(gè)小組制作的真實(shí)菌體。另外，同學(xué)與同學(xué)之間也會(huì)就實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象差異進(jìn)行討論，交流成功或失敗的經(jīng)驗(yàn)。筆者曾對學(xué)生做了調(diào)查，90%以上同學(xué)都十分認(rèn)可將自己的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)內(nèi)準(zhǔn)確生動(dòng)地將最基本的操作技術(shù)介紹給學(xué)生，提高實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方面進(jìn)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(huì)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(xì)菌的接種”、“革蘭氏染色”等。通過生動(dòng)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(xì)節(jié)要求，培養(yǎng)出微生物操作技術(shù)更為扎實(shí)的學(xué)生�；蛘咴凇拔鬯谐Ｒ娢⑸镉^察”實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生觀察后拍攝照片視頻錄像，并對影響資料進(jìn)行標(biāo)注，如添加標(biāo)尺、調(diào)節(jié)曝光時(shí)間等，通過提高學(xué)生的興趣來增強(qiáng)他們對知識(shí)點(diǎn)的記憶。因此，充分利用多媒體的`有利條件，將實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)建立在現(xiàn)代教育技術(shù)的平臺(tái)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(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研教學(xué)的關(guān)系
3.1驗(yàn)證性與研究性教學(xué)的有機(jī)結(jié)合
微生物實(shí)驗(yàn)課的開設(shè)大多是根據(jù)理論教學(xué)的進(jìn)度，設(shè)置相對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來自實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，書中從實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、原理、器材、步驟及注意事項(xiàng)等內(nèi)容都作了全面而具體的說明，所做實(shí)驗(yàn)基本上都是驗(yàn)證性的，學(xué)生只需照做，最后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告即可。整個(gè)過程缺少了能讓學(xué)生好好動(dòng)腦思考的環(huán)節(jié)。雖然，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇都是從眾多實(shí)驗(yàn)中篩選出來的具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，但大多是相對孤立的，學(xué)生會(huì)搞不清實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)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(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目告知學(xué)生，要求學(xué)生參考實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和相關(guān)的期刊，分組寫出試驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)。教師對各個(gè)小組進(jìn)行具體指導(dǎo)，包括實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)所需器材的準(zhǔn)備等。同時(shí)，鼓勵(lì)各小組選擇不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，觀察結(jié)果時(shí)互相交流討論。如“污水中大腸菌群的測定”這一實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方案，由教師審核后開展實(shí)驗(yàn)。
3.2研究性與開放性教學(xué)的循序漸進(jìn)
雖然，上述研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考及設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)課程，即3～4個(gè)學(xué)生組成的項(xiàng)目小組選擇某位專業(yè)指導(dǎo)老師，開展一個(gè)結(jié)果未知的研究項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)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(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施的全過程，指導(dǎo)教師隨時(shí)對實(shí)驗(yàn)過程中的技術(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行指導(dǎo)和把關(guān)。教師除平時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)外，還定期組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。通過學(xué)術(shù)交流便于指導(dǎo)教師詳細(xì)掌握各組的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度、存在問題等，并指出努力方向。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，每名學(xué)生寫出正式規(guī)格的實(shí)驗(yàn)研究論文，由指導(dǎo)老師進(jìn)行評(píng)定并備案。
總之，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)的素質(zhì)教育正在普遍實(shí)施，我們針對環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行的一些“互動(dòng)”改革，仍是初步探索，期望能對進(jìn)一步推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的進(jìn)程提供一些新的思路。
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