“以學生為中心”的衛生微生物學實驗教學改革實踐*

徐應麗 楊 艷 劉 靜 劉青青

西南醫科大學公共衛生學院衛生檢驗與檢疫教研室,四川省瀘州市 646000

衛生微生物學是衛生檢驗與檢疫專業的一門有極強操作性和實踐性的專業基礎課程。課程教學包括理論和實驗教學兩部分。課程教學組在教學中不斷研究、探索和改進,以提高教學效果[1-2],但發現實驗教學效果不佳,通過常規教學很難有效改善,實驗教學已成為制約課程教學效果的瓶頸?！耙詫W生為中心”是一種基于能力范式的教學理念,以學生的學習和發展為中心,教學過程從“教師、課堂、教材”的教師“傳授模式”向“學生、學習、學習過程”的學生“學習模式”轉變,從而使學生的知識、能力和綜合素質獲得全面提升[3]。該教學理念在高校實驗教學中應用較多,效果良好[4]。近年,課程教學組就實驗教學存在的問題進行梳理并提出對策,從實驗內容、教學方式、教學考核等開展“以學生為中心”的課程教學改革,突出學生自主學習能力、實踐動手能力、創新意識和能力的培養,在2019級衛生檢驗與檢疫本科學生教學中應用,取得一定成效。

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1 衛生微生物學實驗教學中存在的問題

1.1 學生未完整參與實驗過程,實驗流程了解不足 衛生微生物學實驗所需試劑耗材和儀器由教師課前準備好,學生直接使用。實驗結束后,學生將污染的培養基、平皿、試管、試劑、手套等實驗廢棄物,丟棄在指定位置,最后由教師集中統一處理。實驗準備(涉及消毒滅菌技術、試劑耗材用量的計算、培養基制備等)和實驗廢棄物的處理均體現微生物實驗“有菌觀念,無菌操作”的基本理念。學生由于不參與實驗準備和廢棄物處理,往往認為“有菌觀念,無菌操作”就只涉及實驗操作。學生對衛生微生物學的實驗流程認知不全面,創新思維和自主學習能力也得不到良好鍛煉。

1.2 學生預習不充分 實驗課前,教師都會提醒學生預習。然而,很少有學生主動預習,部分學生走馬觀花只了解大概。實驗預習充分的學生通常實驗成功率較高,而沒預習或預習不充分的學生會在實驗時手腳忙亂,出錯而返工,實驗失敗的可能性也隨之增加。學生實驗失敗自信心受挫,學習積極性下降。學生反映預習的學習資源主要依賴于枯燥的教材,這也是預習不充分的原因之一。

1.3 學習積極性不高,主觀能動性差 傳統衛生微生物學的實驗主要是驗證性實驗,采用“遵循式”教學方法,教師講解整個實驗過程并示范操作,學生被動機械地按照指定步驟進行實驗操作、驗證結果、撰寫實驗報告。這種教學注重教師的主體作用,忽略學生的主體作用,學生主要是模仿和驗證,學習積極性不高,不利于學生獨立思考能力的培養。

栽植前必須將土地進行深翻，以促進土壤中微生物的活動，保水保墑，打碎土塊，將地整平，可施入充足的腐熟的有機肥作為基肥，使其與土壤充分混合。

為加快重大科技成果向現實生產力轉化，促進科技與產業對接，加速推進產業向中高端邁進，2004年，江蘇省在全國率先設立科技成果轉化專項資金，組織實施重大科技成果轉化專項，將省級財政科技經費的50%聚焦于成果轉化環節，重點支持原創性重大科技成果、處于戰略性新興產業高端環節和關鍵節點的科技成果、能夠顯著提升產業技術水平和核心競爭力的科技成果轉化［1］。實施十多年來，累計立項支持項目超過1 700項，吸引了一批具有國內領先、國際先進水平的重大科技成果落戶江蘇轉移轉化，培育形成南京生物醫藥、蘇州醫療器械、江陰特種金屬材料等具有影響力的特色產業，有力地推動了江蘇重點產業的高端化發展。

2 提高衛生微生物學實驗教學效果的對策

2.4 制定實驗報告規范和實驗報告評判標準 實驗報告的質量是學生學習態度、能力和教師教學水平的綜合體現,學生和教師均應重視實驗報告的撰寫[10]。教師先向學生公布實驗報告的內容、具體要求和評判標準。實驗報告內容應包括:實驗目的、實驗儀器試劑、實驗步驟、實驗記錄和結果、實驗討論。教師及時批閱實驗報告,在下一次實驗課上對發現的問題及時總結,引導學生不斷提高實驗報告質量。

1.5 部分學生實驗態度不端正 目前我校衛生微生物學實驗課分小組進行實驗,每組3～5人,每組有一套實驗工具,每次只允許一個人操作,實驗要求分工合作,輪流練習。在實驗中,重視實驗的學生把握機會,主動練手,但有個別學生不重視實驗,不預習、不認真、不仔細,甚至濫竽充數,在實驗中“打醬油”度過,抄襲實驗報告。

近年來，品牌果蔬的優勢逐漸顯現。一方面，人民生活水平提高，消費者對優質果蔬產品的需求增長，提升了果蔬產品的市場影響力，使產品在激烈的市場競爭中立于不敗之地，有效地增加了農民收入。另一方面，品牌化建設戰略增強了果蔬產業競爭力，對于實現現代農業，推動經濟社會發展有著重要的影響。山東是我國水果和蔬菜生產大省，在果蔬產業和果蔬產品品牌的發展方面積累了豐富的經驗。自2000年以來，山東省果蔬產品出口額連續15年保持全國第一位，占比接近全國出口總額的1/3，素有“世界菜園”和“果籃”之稱。在農業現代化發展的今天，實現果蔬品牌化是山東省的重要課題。

2.6 將實驗過程考核納入課程成績 實驗考核包括考勤、預習抽查、實驗報告、實驗操作考試,設計性綜合實驗。設計性綜合實驗從以下幾個方面來考核:方案設計、準備,實施,實驗報告和PPT匯報,團隊協作能力。實驗考核成績在總成績中按40%～50%的比例與理論課成績(50%～60%)合并計入課程總成績。

2.3 在實驗課教學中應用線上線下相結合的混合式教學模式 在“互聯網+教育”迅速發展背景下,線上線下混合式教學模式已成為高校教學發展的主要方向,這種教學模式可提高學生的自主學習能力,提升課程的教學質量[9]?；凇俺菍W習通”平臺,教學組在衛生微生物學實驗教學中進行線上線下相結合的混合式教學改革。教師把實驗的PPT和相關視頻、資料發布到超星學習通平臺,讓學生預習;通過實驗課提問、線上隨堂測驗或學生演示來了解預習情況。學生在實驗中可通過平臺查閱已發布的信息,掌握操作要點,保證實驗的順利進行。教師可利用平臺討論及發帖功能編輯發布與實驗相關論題,組織學生參與討論,通過交流加深鞏固所學。教師還可利用平臺提供的多種簽到方式進行簽到,從后臺的學情數據資料了解教與學的效果,及時調整教學方式,使教學更有針對性。

2.1 增加設計性綜合實驗 設計性綜合實驗應用于實驗教學的報道較多,這種教學有利于激發學生的學習興趣和科研興趣,培養學生思考能力,鍛煉和提高學生的實踐動手能力和創新能力[6-8]。首先,教師針對公共衛生案例中有關衛生微生物的主要問題設計幾個方向的課題,學生自由分組和選題。然后,在教師的指導下查閱文獻、制定詳細方案。學生到實驗室清點實驗試劑耗材,完成實驗準備工作,如培養基的配制及無菌處理、相應試劑的配制以及儀器設備的調試等。根據設計方案,學生相對獨立完成實驗。最后,按照科研論文的格式要求學生以小組為單位完成一份完整的實驗報告,對結果進行記錄、分析和討論,并課堂匯報。

3.1 評價方法 將上述對策形成完善的教學改革方案應用于2019級(39人)衛生檢驗與檢疫專業本科生《衛生微生物學》課程教學。通過與2018級(35人)衛生檢驗與檢疫專業本科生的實驗操作考試成績和期末卷面考試成績分析比較,以及2019級學生課程教學改革滿意度問卷調查和個別訪談等評價效果。

2.5 增加學生互評環節 教師預先設定互評標準,增加學生互評實驗報告環節,同時在原有的實驗操作考試基礎上增加學生互評實驗操作考試成績環節,學生互評后教師再復核。及時向學生反饋結果,學生對結果有異議可申述。

2.2 增設實驗助手 每個班設2名實驗助手。教師在每學期實驗課前對實驗助手進行培訓,培訓內容包括:實驗室安全注意事項、儀器設備的使用、科學擺放物品、無菌操作觀念、試劑配制、消毒滅菌技術以及實驗廢棄物處置,發生病原微生物泄露后的應急處置預案等。實驗助手把培訓內容講授給同班其他學生,并監督實施。實驗助手還適當參與實驗準備工作和預實驗。

3 教學改革效果評價

根據胡廣軍關于汽車座椅研究[15]可知：在坐姿狀態下，人體的共振頻率在4～6Hz。其中，胸、腹部的共振頻率在4～8Hz，頭、頸部的共振頻率在20～30Hz。結合圖6可以得出以下結論：

2018級和2019級學生在最后一次實驗課進行實驗操作考試?？荚嚽肮紝嶒灢僮骺荚噧热莺驮u分標準,考試由1名學生(非本人)和教師共同評分(各10分),取平均分為實驗操作考試成績,師生評分相差超過2分,以教師評分為準。實驗操作考試內容和評分標準兩個年級一致。成績以<8、8～<9、9～10分劃分為低、中、高三個等級。課程結束2周后進行期末閉卷考試,卷面分100分,2018級和2019級試題中均有20%的分值涉及實驗。2019級課程結束后,對學生進行課程改革滿意度問卷調查和個別訪談,同時,課程教學組就教學效果進行教學研討。

1.4 實驗報告質量不高,分析問題能力欠缺 實驗報告是反映教學質量的一面鏡子,通過撰寫實驗報告促進學生理論知識的掌握,培養嚴謹的科學態度,幫助學生提高文字表達能力和寫作水平,培養學生的綜合能力[5]。教學中發現,學生通常將實驗報告當作教師布置的任務來完成,按照實驗目的、儀器試劑、步驟、實驗結果撰寫,沒有討論,反映學生缺乏思考,對實驗結果分析不足;當實驗結果與預期結果不一致,也不知道問題所在。這些問題最終導致學生實驗積極性不高、基本操作技能較差、分析和解決問題的能力不強。

4 結果

4.1 學生實驗操作考試成績 2018級學生與2019級實驗操作考試成績構成比差異有統計學意義(χ2=7.262,P=0.026<0.05),2019級實驗操作考試成績高于2018級。見表1。

表1 學生實驗操作考試成績分布[n(%)]

4.2 學生期末卷面成績 2019級學生卷面成績高于2018級(t=2.106,P=0.039<0.05),卷面分數區間段有所提高,且卷面成績及格率高于2018級(χ2=4.226,P=0.040<0.05)。見表2。

為了進一步探究微滴包埋實驗中碳納米管纖維和樹脂微滴之間的破壞機理,利用掃描電子顯微鏡對微滴發生滑移后的樣品進行觀察,SEM圖如圖5所示.在滑移后的微滴端部,可以清晰地看到被少量樹脂包覆的碳納米管.這一現象表明,在微滴樣品制備過程中,樹脂基體部分進入碳納米管纖維的表面空隙中,致使微滴在滑移過程中將部分碳納米管從纖維表面剝離.

表2 學生期末卷面成績情況

4.3 問卷調查結果 2019級學生的課程教學改革滿意度問卷調查結果顯示:97.4%以上學生贊同在實驗中設置實驗助手,滿意實驗考核的比例和形式;92.3%的學生表示樂于接受線上線下相結合的實驗教學模式;82.1%的學生認可設立以問題為中心的設計性綜合實驗和實驗操作考試中同學參與評分的考核形式;74.3%的學生贊同相互批閱實驗報告的方式。調查結果表明大部分學生對教學改革是滿意的。

4.4 學生個別訪談 大部分學生贊同這種教學改革,認為這種系統性的實驗教學改革充分體現“以學生為中心”,以學生能力培養為重點,既有利于教學的順利進行,又可全面切實提高課程教學質量。實驗助手的設置有利于實驗教學的順利進行;有一定比例和形式的實驗考核是一種很好的過程評價,分散和減輕了期末考試的壓力;綜合設計實驗有助于提高分析問題和解決問題的能力,有助于創新思維和創新能力的鍛煉和提升,培養學生團隊合作精神,還可形成一定就業能力,實現教學環節與未來崗位的對接;學生互評實驗報告和實驗操作考試成績,學生既是運動員,又可以當裁判員,課程參與度增強,同時通過向別人學習,發現自身問題,有利于提高實驗操作技能和實驗報告質量;學生普遍接受線上線下相結合的實驗教學模式,認為有助于課前預習和課后復習。但由于用于設計性綜合實驗的課時只有12個學時,學生普遍反應時間太緊,課時嚴重不足,還需增加課時。

4.5 課程教學組教學研討 教師們一致認為,課程教學改革體現了“以學生為中心”,有利于學生綜合能力的提高,促進教學質量的提升。實驗考核成績納入總成績,學生實驗動手動腦積極性有所提高。在實驗報告和實驗操作考試互評時,學生首先按評價標準對自己的實驗報告和實驗操作考試有自己的評價,因此,在這個評價自己和別人的過程中,表面是給學生掌握別人成績的主動權,實則是一個向別人學習的過程,從而引導學生不斷提高實驗操作技能和實驗報告質量。實驗助手能夠輔助實驗教學順利完成,但實驗助手的培訓需要教師花費課余時間,并且擔任實驗助手的學生需要有責任心。學生互評后教師需要復核,但與傳統的教師評閱方式比,教師的工作量有增加。設計性綜合實驗有利于學生從公共衛生與預防醫學角度把握衛生微生物的整體知識體系和實驗技能,但需要教師提供課題,并在整個過程中引導學生完成實驗,對教師的能力提出較高要求。

5 討論

教學改革的實踐證明,課程教學組在衛生微生物實驗課程教學中秉承“以學生為中心”的教學理念,設計有利于學生主動求知的教學改革方案和學習環境,實現“以教為主”向“以學為主”的轉變和以“知識傳授為主”向“以能力培養為主”的轉變,鍛煉和提高了學生的自主學習能力、實踐動手能力、創新意識和能力?！耙詫W生為中心”教學改革是提高課程教學質量的有效途徑,可進一步推廣應用。

教學改革涉及教學理念、教學技術、教學內容、教學方法、教學管理以及師生配合各個方面,對教師提出更高要求和新的挑戰,教師要不斷地學習,更新教學理念,掌握現代教學技術手段,拓展知識結構和內容,關注教學反饋,投入更多時間和精力。在教學改革實踐中時,教師們也發現有些學生習慣傳統的被動填鴨式教學模式,主動性和積極性較差,認為教學中要完成的項目太多,有抱怨情緒;綜合設計性實驗由于學生人數多,學生接受教師指導的時間有限。因此,在今后的教學實踐中,仍需對衛生微生物學實驗教學改革進行進一步探索和完善。

衛生微生物學教學通過系統性的實驗教學改革,“以學生為中心”,使學生能夠自主學習、積極思考,提高科研能力和綜合素質,鍛煉學生的動手能力,培養學生的創新意識、認真嚴謹的工作態度和科學精神,增強團隊協作精神,加強師生的互動交流,提高實驗課的教學質量,從而提高整門課程的教學質量。教育教學改革沒有終點,在今后的教學中仍需根據實驗教學情況進行不斷的改革與探索,為培養出高素質、高水平的應用型公共衛生與預防醫學人才奠定基礎。