對于微生物教學中學生能力的培養
李新社
論文摘要:加強大學生能力培養,提高學生綜合素質,是高等教育的核心任務。在微生物學課程教學中,教師要時刻將能力培養的理念滲透到知識的傳授過程中,將知識轉化為能力,著力培養學生的基礎能力、綜合運用能力及科研創新能力,以增強學生的就業競爭力。
論文關鍵詞:微生物學;能力培養;基礎能力;綜合運用能力;科研創新能力
加強大學生能力培養,提高學生綜合素質,是高等教育的核心任務。通過什么樣的方式、方法,采取何種有效的途徑來提高學生的綜合能力,是高等教育面臨的重大課題。作為高等教育的重要陣地,學校教育既要注重知識的傳授,更要注重能力的培養。如何在專業課教學過程中,滲透學生能力培養,是我們在微生物學課程教學中一直努力的方向。微生物學是現代生物科學一門重要的基礎學科,也是一門應用性很強的學科,其應用范圍已經滲透到農業、工業、醫藥、環保、生物工程等各個領域。多年的教學中,我們在對學生的基礎能力、綜合運用能力及科研創新能力的培養等方面進行了有益的嘗試,取得了一定的成效。
一、基礎能力培養
基礎能力是一種積極學習的態度、自主學習能力及團結協作能力。要培養學生的基礎能力,就要讓學生有目標,有興趣,帶著問題去主動學習,在主動學習中培養團結協作能力。
1.上好緒論課,培養學生積極學習的態度
要培養學生積極學習的態度,首要問題是培養他們學習的興趣。興趣是最好的老師,是學生最持久的內在動力,是推動學生自主學習的主觀因素,是學生發揮主觀能動性的基礎。在微生物學課程教學中,我們非常重視緒論課在培養學生學習興趣方面的作用。俗話說,好的開頭等于成功的一半。第一印象往往給人留下難以磨滅的記憶。緒論課教學,既是課程入門的向導,又是師生合作的開始。如果緒論課的教學能引起同學們的興趣,就等于抓住牛鼻子,后面的“戲”就好唱了。根據這一特點,我們充分發揮第一堂課的作用。一是廣泛收集材料,精心準備教案,認真組織課堂教學,每一個環節不輕易放過。二是從日常生活中的常見現象導出微生物與人類生產、生活的關系。如從日常生活中的衣物發霉、剩飯變酸現象,到生產中釀酒、做面包饅頭、制醬、制腐乳、豆豉等等引出微生物概念。三是以講故事的方式引出微生物的發展史、關鍵人物及其貢獻。由荷蘭一個小鎮上的布商列文·虎克從小喜歡磨制透鏡,一個偶然的機會,他發現透鏡能將小東西放大,在這個基礎上,研制出了顯微鏡,至此引出了微生物的發現;由當今譽滿全球的法國白蘭地、巴黎時裝引出巴斯德解決酒變質、家蠶病害等貢獻,導出微生物的發展。四是采用形象的比喻與生動的語言列舉大量的數據和典型的事例說明微生物的特性。由空氣、土壤、水體、人體表面、人體消化道、人民幣紙幣等攜帶的微生物種類和數量介紹微生物種類多、數量大、分布廣。五是以充滿激情和向往的語氣介紹微生物學的發展動態和熱門話題。向學生展示微生物學研究的前緣領域如DNA芯片、微生物傳感器、微生物燃料電池、定向藥物、基因導入等,拉近學生與現代科學發展的距離,使學生知道本學科當前發展的趨勢、研究的熱點及爭論的問題……。讓學生在老師富有感召力的教學中,深切感受到科學的道路并不是一帆風順的,機會是給一個時刻準備著的人,從而對微生物學產生濃厚的學習興趣,熱切地希望跟隨老師去探討奧妙無窮的微生物世界。
2.采用討論式教學,培養學生自主學習能力
微生物學是我校生物工程、食品科學與工程、食品安全與檢測等專業的重要基礎課程,在課程教學中,有關微生物基本理論、基礎知識、基本技能的內容如微生物的純培養方法、微生物細胞的結構與功能、微生物的營養、微生物的生長繁殖及其控制、病毒等內容進行重點闡述,讓學生對微生物學知識有一個較全面的了解和掌握。而對資料性、一般演繹性的內容則“點講”,即在介紹基本概念后,老師引導出章節內容主題和重點,留有更多的未知知識空間,提出問題,讓學生帶著問題學習討論,以培養學生自主學習能力。例如,在微生物多樣性這一章學習時,學生已經系統學習了微生物學基本理論和基礎知識,課堂上,我們提出問題:微生物在工業、農業、醫藥、環保方面的應用情況怎樣?哪些微生物在這些領域有應用?微生物在這些領域的應用前景怎樣?如何合理利用和保護微生物資源?課堂外,讓學生帶著問題分組討論:學生就某一個方面的問題分組(2~3人)討論,通過查找資料,得出答案,每組確定一名代表公開作答,其他同學提問補充,教師講評。由于課堂知識的學習是有限的,課外知識的學習是無限的,這種方法的采用增強了學生對課堂的參與性,加深了對所學內容的理解,拓展了知識范圍,充分調動了學生學習的主觀能動性,有效地培養了學生的自主學習能力,學生終生受益。
3.開設大型綜合實驗,培養學生團結協作能力 微生物學是一門實踐性很強的學科,搞好微生物實驗教學對加深學生對微生物學理論知識的理解,培養學生的團結協作能力,提高學生實驗技能具有非常重要的意義。為此,我們在實驗課教學中,將微生物學實驗課的內容分為基礎實驗、綜合實驗和創新實驗三大部分。學生在完成基本技能訓練實驗,對培養基的配制、常用的滅菌方法及無菌操作要點、微生物標本片制作、顯微鏡使用、細胞大小測定及細胞計數、十倍稀釋法、平板活菌計數等有一個全面的了解與掌握后,開設大新綜合實驗,以提高學生實驗能力及團結協作能力。實驗內容大多來源于生產和生活的實際課題。如窖池窖泥的微生物檢測及優勢菌分析;不同大曲中微生物檢測與鑒定及其糖化力、發酵力測定;發酵酸奶活性菌分離、培養與鑒定及發酵酸奶的制備;常見食品衛生指標檢測及食品衛生質量標準指定等等。實驗期間,全天候開放實驗室,教師提要求、理思路,引導學生設計實驗方案,學生3~5人一組,利用業余時間,集體智慧完成實驗方案設計,分工合作完成藥品材料與儀器準備以及取樣、接種、分離、滅菌、培養基配制等一系列工作,遇到困難,在教師啟發下,小組成員分析討論并予以解決。每一步、每一個環節操作不規范或小組成員之間配合不默契,均會導致前功盡棄。大型綜合實驗的開設,不但有利于培養學生實驗設計能力、動手能力、獨立思考能力和處理實際問題的能力,而且有利于培養學生的團隊精神、小組成員間的分工與協作能力。
二、綜合運用能力培養
綜合運用能力指提出問題、分析問題及解決問題的能力。在課堂教學中,通過教師引導使問題呈現出來,讓學生看到問題,進而提出問題;通過介紹一些典型問題的探索過程和分析方法,啟迪學生對問題進行分析和評價,最終形成問題解決的方法與策略。
如講解病毒一章時,講完烈性噬菌體與溫和噬菌體定義與特點后,老師介紹工業發酵生產中出現的異常發酵現象——菌細胞生長緩慢,甚至沒有生長;耗糖緩慢或停止,發酵緩慢,周期長;PH不降反而上升;有大量泡沫產生,發酵液粘度增加;產物積累少甚至不積累;發酵液逐漸變清,鏡檢時發現菌數顯著減少,菌體不規則,有“云霧狀”碎片等,從而使問題呈現出來。學生通過教師的介紹與引導,在腦海中提出疑問:似乎菌細胞慢慢被吃掉,留下一些碎片,什么原因導致細胞裂解呢?教師適時導出:細胞裂解原因之一是細胞走向衰老凋亡,原因之二是遭受噬菌體感染。學生分析:根據生產菌生產周期和發酵時間,排出細胞自然衰老,細胞的裂解可能是遭受噬菌體感染。教師提問:如何證明你的判斷是正確的?噬菌體在光學顯微鏡下不見?學生得出:通過檢測噬菌斑有無判斷。教師提出:噬菌體是如何污染的(污染途徑)?在發酵生產中如何防止噬菌體污染?學生紛紛利用學過的知識,在教師的啟發下,從污染途徑著手,提出這樣防止噬菌體污染的若干種方法,教師加以總結和完善。老師的循循善誘,為學生打開了豐富的想象空間,學生運用學過的知識去求解未知領域,從而讓學生的學習由感知、記憶水平提高到想象、思維高度,極大地培養了學生知識綜合運用能力。
三、科研創新能力培養
大學是每個學生打基礎的階段,這是高等教育的一種共識。大學打基礎階段內涵是很豐富的,她強調全方位的基礎建設,其中重要一環就是科研能力的鍛煉培養和提升。在教學中,我們不但將科研意識、思維方式和教師承擔的科研課題融入教學中,還通過學生申報和參與大學生創新試驗項目來培養學生的科研創新能力。
例如在學習微生物細胞的化學組成時,教師介紹知識點:碳在各種微生物細胞中約占50%,N在各類微生物細胞中含量差異較大,期中細菌、酵母含N較高,占7%~13%,霉菌含氮量較低,約占5%,因此細菌與酵母常作單細胞蛋白(scp)生產菌。教師由此拓展授課內容:利用微生物生產單細胞蛋白的重要意義、單細胞蛋白的應用范圍及其局限性等,然后提問學生:如何大規模發酵生產單細胞飼料蛋白?要發酵生產單細胞蛋白,三個問題需要解決:一是發酵生產菌的選擇問題。必須選擇蛋白質含量高的菌細胞,這樣的菌細胞可以從自然界篩選,也可以從菌種保藏中心購買。如果希望產量有所提高,可以通過誘變(選擇合適誘變劑、誘變方法,對突變菌株進行粗篩、復篩等等)以篩選高產突變株用于發酵生產。二是原料問題。由于大規模發酵生產原料使用量大,要選擇價格低廉、來源廣泛的原料,最好是微生物能分解利用的農副產品及其廢料。三是發酵生產工藝優化問題。發酵生產中要控制好酸堿度、通氣量、接種量、培養溫度、培養時間以獲得最高產量。由此導出教師的科研課題——“微生物發酵再生曲酒丟糟的研究”選題思路及科研開展——教師如何選擇菌種,通過正交試驗進行純種發酵、雙菌共酵、兩步發酵、多菌種混合發酵、添加纖維素酶再發酵等生產單細胞蛋白。這種在繼承、傳授知識的同時,將教學與科研相結合的教學模式,能將學生引進科學領域,學習科研方法,激發了學生學習微生物的興趣,促進了“教學帶動科研,科研促進教學”的良性循環,培養了學生的科學素養和創新思維方式,促進了學生科研創新能力的全面提高。
近幾年來,學生紛紛找老師要求參與科研課題研究,積極申報“挑戰杯”大學生科技創新大賽項目。到目前為止,參與教師與微生物有關的科研課題學生人數近100人,平均達到在編學生的20%左右,成功申報與微生物學有關的“挑戰杯”大學生科技創新大賽項目10項,學生的畢業論文大多選題于教師科研課題,近90%的畢業論文經過導師修改后,在國內公開刊物上發表。
學校培養要解決的是知識與能力的轉化問題。大學是學生學習知識的殿堂,但知識不等于素質,素質不等于能力。學校培養就是要把學生學到的知識轉化為能力,特別是轉化為學生適應社會生存與發展的職業化技能。隨著市場經濟的日漸成熟,用人單位已越來越重視畢業生的實際工作能力和創新能力,高等教育模式已由從前的“知識型”轉向了“知識能力型”。教師在教學中,要時刻將這些理念結合實例滲透在課堂上,才能實現真正意義上的能力培養。