水微生物学实验教学改革探索
 

韩  芳

  (北京建筑工程学院环能学院,北京,100044)

 

摘要:本文研究了综合性实验的目的和原则,分析了当前水微生物学实验教学的现状及存在的问题,提出综合性实验的设计方案,并在实践中进行了探讨,为实现实验教学方法的改革,培养学生的综合素质和创新能力做了有益地尝试。

关键词:水微生物学  综合实验  实验教学 创新能力

一、开设综合性实验的目的和原则

我国教育界提出二十一世纪高校培养人才应具备基础扎实、知识面宽、能力强、素质高这四个特点,为达到这一要求,实验教学方法的改革势在必行。实验教学是实践教学内容体系中基础实践层次中的核心,随着经济结构的战略调整,社会各方面对学生动手能力、综合素质和创新能力提出了更新、更高的要求。于是,在教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》(教高[2005]01号)中和各种教学改革的讨论中,对增加综合性实验的比例已达成了共识。

综合性实验是指在学生具有一定的基本知识和基本技能的基础上,运用一门或多门课程的知识对学生实验技能和方法进行综合训练的一种复合型实验[1]。综合性实验不仅是内容的综合性,还应体现能力和素质培养的综合性。综合性实验内容既涉及本课程或相关课程的知识,还应强调基础培养的重复性。

教学实验通常可分为三种类型:验证性实验、综合性实验和设计性实验。验证性实验是对所学课程中的基本概念进行验证的实验;综合性实验是综合利用所学课程知识开展的实验;设计性实验是结合各自教学或独立于各种教学而进行的探索性实验。三种实验是相辅相成的,在强调综合性实验和设计性实验的时候,也不能过分贬低验证性实验,因验证性实验有助于学生理解课程的基本概念。在教学初期仍需要验证性实验,当进入较高阶段的专业学习时,可以适当地增加综合性实验和设计性实验的比重。

通过研究和实践发现,在开设综合性实验时应注意以下几点:

l         在综合性实验开设时间的选择上,一般可以考虑在一门课程的后期开设或在几门相关课程之后安排有一定规模、时间较长的综合实验。

l         在综合性实验的内容设计上,应尽量选择与科研和生产实际密切相关的课题,可以在激发学生实验兴趣的同时培养学生综合分析和解决问题的能力。

l         在综合性实验的实施过程中,应减少教师的讲解内容,以辅导为主,给学生更多的独立操作时间和思考空间。

l         在综合性实验的考核设计中,应注意实验的实际效果和学生运用所学知识的熟练程度。严格实验报告要求,启发学生独立思考,提高学生总结能力。

二、当前水微生物学实验教学的现状及存在的问题

实验课教学从属于理论课,以验证深化理论教学为目的,实验教学内容根据理论课的要求及实验室条件决定,缺乏专业性的统一要求。学生实验主要是按教师设计好的实验路线去作,若仪器太少或学时有限时,就只好采取示教方式。每次实验多为2学时,致使实验内容所涵盖的知识点有限。在期末总评成绩中实验课成绩只占10%-15%。实验室人员被称为“教学辅助人员”。这样的传统实验课教学方式决定了实验教学难以得到师生的重视,集中反映出以下问题:

l         学生只重视理论知识的学习,而忽视实验技能的训练;

l         学生对实验课缺乏兴趣,只是被动的接受,不会主动思考;

l         实验准备工作多由老师完成,学生只进行部分实验操作,缺乏对实验内容的全面了解;

l         实验过程完全由教师掌控,不利于学生组织能力的训练;

l         实验项目的设置偏重学生基本技能训练,忽略综合能力的培养;

l         实验报告从内容到格式千篇一律,抹杀了学生的创造性。

l         实验课附属于理论课,特别是作为“教学辅助人员”的实验室技术人员研究实验教学的动力不足。

三、综合性实验的设计方案及实施概况

1.设计方案

  “水的细菌学检测”项目体现了综合性实验的基本特点。首先它将“水处理微生物学”课程的基本理论,如水的卫生细菌学、微生物的研究方法等应用于实验之中;其次是将微生物实验技术作了综合应用,即把培养基的制备、玻璃器皿的洗涤和包扎、高压蒸汽灭菌、微生物的培养与分离、无菌操作接种、微生物检验与鉴定等技术贯穿于整个实验之中。设计方案要求学生在进行饮用水的细菌学检测前,先作准备工作,如制备多种培养基、洗涤包扎玻璃器皿、制备无菌水、进行高压蒸汽灭菌等。然后分组采集不同种类的饮用水样,按照无菌操作的要求进行接种和恒温培养,24小时后通过观察计数,得出细菌总数及大肠菌群数指标,进而判断饮用水的卫生状况。教师通过启发性讲授和现场辅导实施教学,学生通过实验准备、实际操作、过程观察和记录、资料检索、撰写实验报告、交流讨论等方法完成实验。此实验项目强调理论联系实际,提倡独立操作、自我组织,锻炼学生观察、分析和综合实践的能力。

2.教学方法

  实验开设之前,首先对学生进行分组,确定组长负责实验过程的组织协调,以培养学生的团队精神和竞争意识。各组学生自主选择待测水样,包括自来水、市场上销售的各种品牌的瓶装水及桶装水,这一设计显著激发了学生的实验兴趣。教师将预习做为实验的一个重要环节,要求学生根据实验指导书和选定的待测水样进行有的放矢的准备。实验开始,教师首先通过提问,启发学生的思路,同时了解学生的预习情况及对理论的掌握程度,并对学生的回答进行集中点评后进行分组实验。教师在实验过程中以提示为主,讲解要点,解决关键问题,辅导时大胆放手让学生独立操作,遇到问题,先引导学生自己解决,并尽可能给学生提供多次实践的机会。例如在“细菌总数”测定中,“倾倒平板”是一项较难掌握的操作技术,而且是影响实验结果的重要因素,教师充分发掘实验室潜力,为学生提供反复操作地便利条件,并引导学生将不理想的样品同样进行后期培养,以便对照不同的结果,使学生切身体会到影响“细菌总数”测定结果的因素。为保证实验效果和安全,教师对实验过程要及时监控,运用探究发现式教学方法,创设“发现情景”,启发学生综合运用所学知识分析问题、解决问题,提高思维创新能力。例如在制备培养基的过程中,同样是浓乳糖蛋白胨培养基,但几组同学制备出的颜色却不尽相同。老师抓住此机会引导学生讨论、分析其中涉及的可能影响因素。学生通过讨论、分析认识到:由于培养基中添加了指示酸碱度变化的显色剂溴甲酚紫乙醇溶液,所以溶液的pH值是影响培养基颜色的内在因素,而各组制备培养基时所用试剂和玻璃器皿的批号、厂家的差异是影响实验结果的外在因素。由此类推,使学生掌握分析其它实验结果的思路。实验结束后,教师要求学生根据所测定水样,自己上网查阅、检索对应的水质标准,得出实验结论,以组为单位在全班进行交流和讨论。对于学生在操作中发现的共性问题,教师集中点评、再次强调知识点,提升学生对实验项目的整体认识。

四、实验效果评价和今后设想

1.实验效果评价

  (1)此实验为学生提供了更多的实践操作机会,培养了实际工作能力。例如培养基的制备与灭菌技术,以往由于实验条件及学时的限制,学生无法全程参与,以至于上完微生物学实验课还对培养基知之甚少。现在作为综合实验的一个环节,每位同学均能制备至少一种常用的培养基。此外学生还能够自己动手进行高压蒸汽灭菌,消除了使用压力容器的恐惧感,培养了实际工作能力。

  (2)实验分组进行,设立组长,过程由学生自主安排,增强了实验的主动性,锻炼了学生的计划、组织能力。而且实验成果的正确与否与实验成绩挂钩,增强了学生的协作精神和竞争意识。

  (3)实验内容与生产实践密切相关,现实意义强,提高了学生的学习兴趣。

  (4)通过综合性实验,将微生物学的基本研究方法串联起来,加深了学生对于微生物学实验的系统认识,提高了教学质量。

  (5)综合性实验中,教与学形成了“双边”互动关系,彼此相关,逐层深化,既发挥了学生的主观能动性,又增强了老师的责任感,改进了传统的教学方法。

2.设想

虽然开设了“水微生物学”课程综合实验,但还存在不足之处。以下是今后的努力方向:

(1)改变传统的实验报告形式,鼓励学生打破条框的束缚,重在提高,贵在收获,不拘一格。这样一方面可以避免学生互相抄袭的现象,另一方面有利于学生逻辑思维能力的培养,强化分析、归纳、总结和解决实际问题的能力。

(2)将综合实验和科研课题相结合,将科研成果转化为教学资源,对学生进行有的放矢的科研训练。

(3)实验室提供多个综合性实验项目供学生选择,并进一步开发设计性实验,鼓励学生自主设计题目,使学生的积极性和主动性得到充分发挥。

(4)提高实验指导老师的业务水平和科研素质,以满足开设综合、设计性实验的需要。




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