２０１４年８月 第３５期 教育教学论坛 ＥＤＵＣＡＴＩＯＮ ＴＥＡＣＨＩＮＧ ＦＯＲＵＭ Ａｕｇ．２０１ ４ Ｎ０．３５ 基于课程特点的研究型微生物学实验教学模式探索 李子杰，曹（江南大学钰，张玲，陈旭升，段作营 无锡２１４１２２） 生物工程学院，江苏摘要：对《微生物学实验》教学方法、教学内容、成绩考核中存在的主要问题进行了分析，拟采用探索式、综合式、设计 式三种不同层次的教学模式来培养学生的创新思维和实验技能，并对考核评价体系进行改革。 关键词：微生物学实验；教学内容；教学方法；教学模式 中图分类号：Ｇ６３３．５５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４一§３２４（２Ｏ１４）３５—０２４９—０２ 微生物学是高等院校生物类专业一门重要的专业基础 必修课，发酵工程、基因工程、细胞工程都是在微生物学的 二、项目研究目标 研究型高校一个重要任务是培养学生的思维和创新能 基础上形成和发展起来的。微生物学实验课程是一门操作 力。基于此，开发新的实验教学模式、重组实验教学内容、最 技能很强的基础课程，其重要性不亚于其理论课程。该实验 大程度地发挥实验教学在培养学生创新思维和创造能力中 课程是将理论与实践相结合的桥梁与纽带，是培养学生理 的作用将成为微生物学实验教学改革的主要方向。本教改 论联系实际的科学态度、树立创新意识、提高科研能力 项目在确保学生全面掌握微生物学实验基本操作技术和方 和素养的重要环节。传统的微生物学实验课程在教学方法、 法的基础上，实现学生学习方式的根本性转变，教师更多地 教学内容、课程考核等方面都存在弊端，因而对微生物学实 发挥引导和服务的功能，将学习的主动权真正还给学生，最 验教学进行改革迫在眉睫。 大限度地培养学生的科研能力。 一、该课程存在的主要问题 三、项目研究内容和方法 １．教学方法。在很多高校以往的实验教学活动中，教师 研究型微生物学实验教学改革采用模拟科研课题的方 通过讲授法进行教学，学生往往被动地、机械地按照教师的 式，将分散的实验课程内容串联成有着密切联系的整 讲解、演示、实验注意事项等完成实验【”。这种方法只发挥了 体，通过针对解决某一科学问题而展开实践和探索。 教师的主导地位，忽略了学生的主体地位，使学生的主观能 １．探索式研究。在这一层次上，首先由教师将一系列独 动性不能有效发挥，导致学生学习热情不高，缺乏思考的独 立单元实验设计成围绕为解决某一模拟课题而展开的系列 立性。 关联的实验环节；然后学生遵循框架式实验内容，在一定范 ２．教学内容。微生物学实验主要包含无菌技术、染色技 围内自主选择实验对象，学习和掌握相关的实验技术和方 术、纯培养技术、显微技术这四大技术［２１。传统的微生物学实 法，并学会对不同实验结果进行分析比较；最后教师从总体 验课程通常将这些实验技术分散在相对的实验单元 上剖析模拟课题的目标与实验内容设计的思路，学生在反 中，各单元之间缺乏方法和内容的有机结合，不能有效地培 观已开展的实验设计的基础上探讨其他可行方案，从整体／ 养学生融会贯通，以联系性、全面性的思维去解决问题的能 系统的角度看待模拟课题，对实验课题如何人手、如何安排 力。此外实验内容多采用验证式模式翻，该模式对于激发学 获得基本认识。 生学习的积极性和主动性往往事倍功半，导致学生到了工 ２．综合式研究。在这一层次上，教师围绕某一专题通过 作岗位缺乏工作的能力，不能将已学过的微生物学基 课堂集中讲述或提供实验技术录像的方式，分别阐述针对 本实验技能串联起来去设计实验方案和解决实际问题。 同一目的的不同技术方法，并设定不同的背景条件或者给 ３．课程考核。由于实验课学时比理论课学时少，有相当 予不同的实际样本。学生通过课堂讨论及辅助教学手段学 一部分学生把实验课当作理论课的“附属课”，没有意识到 习多种技术方法，对教师提供的一系列不同情况，样品进行 实验课程对于微生物学科的重要性。实验课程的评分依据 自主选择适用方法并开展实践，并对结果进行比较分析。例 一般以学生课下完成的实验报告为主，造成学生只看重实 如：以“微生物的生长和控制”为专题，对不同的微生物（原 验报告而轻视实验操作的不良后果 。此外微生物学实验多 核、真核），不同的培养基质，不同的细胞浓度（极低、高浓 以小组为单位来进行，存在抄袭甚至篡改数据等现象，不利 度），围绕生长测定方法的选择和使用，半自主设计小型方案 于培养学生动手能力和实事求是的科研品质。 研究理化因素（ｐＨ、温度、碳氮源等）对微生物生长的影响， 通过实验获得数据结果，初步掌握培养条件优化的方案。 用平台，既能够补充新的嵌入式系统知识、提高学生动手能 的学习积极性、动手能力、创新能力和运用能力都有很好的 力，又能够为学校节省经费；通过嵌入式实验的课堂培训， 作用和效果。 大大提高了学生动手能力，激发了学生对嵌入式技术的求 参考文献： 知欲，鼓励学生多实践，参加学校组织的电子竞赛，并有机 ［１】郑伟．“嵌入式系统设计技术”课程模式转变及教改研究Ⅱ１．电 会参与到教师的课题研究中来。在学生毕业就业时，学生的 气电子教学学报，２００９，（Ｓ１）：４７－４９． 就业率和就业质量也得到了大大的提高。 【２】党元一．嵌入式课程中项目教学法的应用研究与实践Ｕ】．中国 本文针对当前ＦＰＧＡ和ＡＲＭ嵌入式实验教学中存在的 电力教育，２０１１，（２）：８６—８７． “实验设备、实验教材及内容针对性、实用性不强，不能满足 ｆ３罗钧，３】廖红华，付丽，黄勇．嵌入式实验教改与创新性人才培养 教学和社会需求”等实际问题进行研究与实践，从教学内 的关系【Ｉ】．实验室研究与探索，２００６，２５（８）：９５８—９５９． 容、教学方式、实践环节几方面提出了嵌入式实验教学的新 ｆ４］郭波，罗小青，管菊花．应用型本科自动化专业嵌入式课程教 思路，实践证明，上述嵌入式实验教学改革方案对提高学生 改研究卟学科建设与教学改革，２０ｄ９，（１９）：６３－６４． 一２４９— ２０１４年８月 第３５期 教育教学论坛 ＥＤＵＣＡＴＩＯＮ ＴＥＡＣＨＩＮＧ ＦＯＲＵＭ Ａｕｇ．２０１ ４ ＮＯ．３５ 线性代数与Ｍａｔｌａｂ实验相结合的利与弊 刘文军，易文略 （长沙理工大学数学与计算科学学院，湖南长沙４１００７６） 摘要：随着计算机技术的高速发展与计算机的日趋普及，计算机已逐渐成为教学的一种重要辅助工具，本文着重研 究了将Ｍａｄａｂ程序设计语言与线性代数课程相结合进行教学的优越性，同时也讨论了两者相结合教学的不利方面。 关键词：线Ｉ性代数；Ｍａｔｌａｂ实验；矩阵计算 中图分类号：Ｇ６４２．４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４—９３２４（２０１４）３５一Ｏ２５０—０２ 作为基础学科的线性代数课程，在各学科的发展中起 着重要作用。传统的线性代数课程的教学内容偏重自身的 理论体系，过多地强调基本定义、性质、定理及其证明，对线 性代数的方法和应用方面重视不够，并且基本不涉及数值 计算，所以学生在学习线性代数时觉得抽象无味，基本上理 解不到学习线性代数的用处，更不知怎样用所学的理论知 识来解决相关实际问题，从而导致学生失去学习的兴趣和 热情。另一方面，在实际问题中，所涉及的方程组和矩阵往 往是大规模的，高阶的，用人工来计算是非常不易的，而且 基本上是不可行，所以需要用到计算机来进行计算。为了适 应科学研究和计算，Ｍａｔｈ Ｗｏｒｋｓ公司出品了Ｍａｔｌａｂ软件， 它是当今国际上科学界最具影响力、最有活力的数学应用 软件。该软件起源于矩阵的运算，现在已发展成一种高度集 成的计算机语言。将Ｍａｆｌａｂ实验与线性代数相结合实施教 学，既能加深学生对所学线性代数知识的理解，又能让学生 掌握如何用Ｍａｔｌａｂ软件进行行列式和矩阵的计算。无论从 ＭＡＴＬＡＢ这门程序设计语言出发，还是从线性代数这门课 程改革的意义出发，两者相结合实施教学都有可取之处。现 在国内各个学校的教师都通过实践在这一项教学改革工程 中进行了摸索与研究。但是，将线性代数与Ｍａｔｌａｂ实验相结 合进行教学有其利与弊。下面结合自己线性代数课程的教 ３．设计式研究。在这一层次上，采用“学生自主实验”的 开放式教学模式。学生通过前两个阶段的学习和实践，在开 放式的教学平台上，分组开展课题研究，自主进行方案 设计、内容安排、时间分配及相互配合完成整个过程，并获 得结果进行分析讨论，提出改进或后续研究规划。例如：以 “产特定目标产物的目的菌株的筛选”为研究课题，通过生 境分析明确采样地点，自行采样，查找或自行设计快速检出 方法，进行富集和选择培养，比较获取相对优良的产生菌 株，并进行初步鉴定和简单的培养优化。这不仅可以提高学 生对实验课的学习兴趣，更重要的是使他们获得一个真实 的实验研究过程的锻炼。 ４．改革课程考核评价体系。考核的内容不仅应包括对 实验原理的理解和基础实验技能的掌握，还应包括分析和 解决问题的能力、团队协作精神以及科学严谨的态度。因 此实行实验过程与结果并重的考评方法对于培养学生良 好的实验技能和求真务实的科学态度很有必要［４１。教师要 加强对实验课程的管理和考核，要严格规范微生物学基本 实验操作，除了在课堂上做好操作演示外，要随时指导纠 正学生不正确的操作方法。对于一次实验课能够完成的基 础性实验，指导教师应当场检查学生的实验完成情况和结 果，发现问题当场指出，并评定课堂表现成绩，并要求学生当 堂提交实验报告。教师将根据实验课堂表现和实验报告完成 情况，给出每个单元实验的综合成绩，这样避免了学生对实 一学经验及Ｍａｔｌａｂ的有关知识，谈谈两者相结合的利与弊。 将线性代数与Ｍａｔｌａｂ实验相结合的优越性 １．能极大地提高同学们的学习积极性。通过布置ｍａｔｌａｂ 上机操作作业，在提高动手能力的同时，对学生的学习起到 一、一定的监督作用。现在计算机是大学生必备的工具，将枯燥 的线性代数理论知识与Ｍａｔｌａｂ实验相结合，会引起学生极 大的兴趣，从而会更好地掌握所学知识。 ２．结合Ｍａｆｌａｂ软件，将线性代数基本概念都转化为几何 图形，且概念一般都比较抽象，这是学生难以学好线代的主 要原因。应用Ｍａｔｌａｂ进行线性代数的计算机辅助教学，能使 学生对图象有更直观的理解，有利于线性代数的教学。 ３．一切繁琐计算都有简明程序，推动笔算与机算结合。 Ｍａｔｌａｂ在线性代数计算中应用非常方便，能使学生从繁杂 的计算中解脱出来。线性代数是一门计算性很强的课程，其 中很多内容，如行列式的计算、求线性方程组的解，矩阵加 减乘除运算、矩阵的特征值与特征向量的求法等内容，都要 牵涉到很多计算，学生进行单纯的计算可能很单调乏味，但 若将这些计算与计算机联系起来，学生学习积极性会有很 大提高。例１：已知两同阶方阵Ａ，Ｂ，求（１）Ａ的行列式ｌＡｌ；（２） Ａ＋Ｂ与ＡＢ；（３）Ａ ；（４）Ａ的特征值也特征向量。在Ｍａｆｌａｂ环境 下，输入如下代码就可以实现：首先在Ｍａｔｌａｂ的命令窗口中 验结果作假和抄袭实验报告的现象发生。对于需要多次实验 才能完成的综合性和设计性实验，要求提供详细的原始记 录、实验结果分析报告作为实验成绩考核的重要依据。 我们希望通过上述改革能够很好地解决微生物学实 验教学存在的问题，提高学生的学习热情，培养学生的创新 思维、实践动手能力、分析问题解决问题的能力，为培养能 够适应社会发展的优秀人才做出贡献。 参考文献： ［１］刘志伟，屈年瑞，高大威．微生物学开放性实验的探索与研究 微生物学通报，２０１１，３８（１）：１１８—１２２． 【２】叶辉．微生物学实验教学改革与学生创新能力培养卟实验室 研究与探索，２００４，２３（２）：５８—５９． 【３悸淼，叶明，杨柳，王颖．工科院校微生物学实验教学改革与实 践Ⅱ１＿微生物学通报，２００８，３５（６）：９７７—９７９． ［４］刘晓红，曾驰，缪礼鸿．微生物学实验课程教学改革探索【『１．安 徽农业科学，２０１２，４０（１４）：８３９４—８３９６． 基金项目：江南大学２０１３年本科教学改革项目 （ＪＧＢ２０１３０７８）。 作者简介：李子杰（１９８４一），男，河北省沙河市人，博士， 副教授，主要研究方向为稀有糖的生物法合成以及酿酒酵 母代谢工程。 通讯作者：曹钰（１９７１一），女，副教授，主要研究方向为 传统酿造的机理研究以及相关微生物和酶类的资源开发研 究。 ２５０—
