基于MOOC的“三位一体”教学模式在微生物学实验教学中的应用研究
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作者:黄运红 唐雪林 邹龙 倪海燕 龙中儿
摘要：微生物学实验是高等院校生命科学及其相关专业的一门必修课。文章主要介绍以MOOC教育资源为媒体、以课堂教学为引导、以实验课堂为平台的“三位一体”教学模式在微生物学实验课程教学中的实践，形成“以学生为中心”的教学理念。结果表明，该教学模式能有效提高课堂教学质量，促进学生自主学习，培养学生的实践能力和创新精神，为新时代生物方面创新人才的培养奠定基础。
关键词：微生物学实验;教学模式;创新人才
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章編号：1674-9324（2020）12-0241-03
MOOC（Massive Open Online Courses）是大规模开放在线课程的简称，是基于互联网技术跨越时空的在线授课模式，其基本理念是“以教师为指导，学生为主体”，将学习的主动权交给学生，注重培养与提升学生的自主学习能力和综合素质[1，2]。近年来，随着互联网和信息技术的快速发展，基于互联网的新型教学模式MOOC应运而生，它是一种以开放访问和大规模参与为目的的在线课程，具有大规模、免费开放、在线共享等鲜明特点，吸引全世界教育者的目光[3，4]。
微生物学是高等院校生命科学及其相关专业的一门必修课，是应用性和实践性都很强的学科，同时是整个生命科学中具有一整套自己独特操作技术的学科。其实验技术和方法需要特殊的实验室装备和专门训练[5-8]。同时，微生物学的实验技术和方法已广泛地渗透到生命科学的各个领域，是现代生命科学的基础。因此，微生物学实验是一门十分重要的专业基础课实验。提高微生物学实验课教学质量，对学生理解理论知识、培养实验技能、提高分析问题和解决问题的能力等，有重要的作用。
一、微生物学实验传统教学模式改革的必要性分析
在新时代全国高等学校本科教育工作会议上，陈宝生部长强调，全面坚持“以本为本”，切实推进“四个回归”，不断提升人才培养质量，把人才培养的质量和效果作为检验一切工作的根本标准。地方师范院校传统的微生物学实验以小型的验证性实验为主，如细菌革兰氏染色法、放线菌形态观察、微生物纯培养技术、糖发酵实验、大分子水解实验等。在这种实验教学模式下，各实验相互割离，关联性不大。进行实验时，学生不能将所学知识融会贯通。教学方式上，则以教师为中心。实验课堂上，教师单纯讲解示范，学生只是机械地模仿和验证，不能参与实验设计和实验准备，无法自主思考。这不利于学生科学思维的培养、创新能力的培养及和专业志趣的激发，从而难以造就堪当民族复兴大任的时代新人。因此，地方师范院校迫切需要对微生物学实验课程教学思路进行探索，对教学模式进行创新。
二、MOOC“三位一体”教学模式在微生物学实验教学中的实践
（一）MOOC的“三位一体”教学模式
MOOC作为一种新型的教学模式，采取开放的网络形式，将优秀的教学资源很好地融合起来，优先呈现知识点，从根本上改变传统高等教育的课程模式、授课形式与教学管理等，为提升人才培养质量提供思路和方法。但基于MOOC的实验教学模式也存在引导性不足、情感交流少、缺乏个性化学习和完成率低等问题。
基于MOOC“三位一体”的实验教学模式，将实验课堂设计成一种平台。这个平台既要发挥高校课堂教学的引导性，又能让课堂主体转换为学生，它以目标性引导为基本、兴趣激发为本质、自主学习和讨论为目的，从根本上突破现有实验课堂的局限和MOOC实验教学模式的不足。基于MOOC“三位一体”的实验教学模式中，实验课堂通常由三部分构成：理论课堂知识点的巩固和指定实验的验证;外延知识的扩展、精熟MOOC视频的直观演示;学生的自主分组、自主项目的设计制作和展示。
（二）MOOC的“三位一体”教学模式在微生物学实验教学中的应用
微生物学实验课程是我校生物科学、生物技术和生物工程3个本科专业的专业基础实验课。基于MOOC的“三位一体”教学模式，微生物学实验课教学团队设计的实验内容具体如下。
1.课堂教学指定实验。课堂教学中，学生学习微生物基本操作技术，如微生物学实验室常用仪器设备（如显微镜、高压蒸汽灭菌锅、隔水式电热恒温培养箱和电热恒温干燥箱等）的使用与保养;培养基的制备与灭菌技术;微生物的平板培养技术;无菌操作技术;微生物的制片、染色技术。
2.MOOC资源精熟学习。微生物学实验MOOC课程资源主要集中在以下方面：实验教学PPT、教师的教案和讲义、提前录制的微视频、电子参考书、学术期刊、课后作业和习题、优秀学生作品、互动和分组讨论发言（定期发布互动话题，让学生线上线下分组讨论）、网络资源链接（如武汉大学微生物学精品课程）等。另外，我校《微生物学》课程于2015年获批江西省级精品资源共享课。学生通过这个平台可以随时随地观看微生物学实验视频，反复学习实验过程、实验结果，自主完成网络课程学习，进入讨论区参与讨论，通过教师提供的关联在线课程扩展学习。
3.学生为主体的分组和自主设计项目。通常按4—6人分组。目前，分组形式以自由分组为主，学生以小组为单位。任课教师根据自身科研项目出题，如土壤中苯类化合物降解菌的分离与鉴定，纤维素酶、蛋白酶或脂肪酶等酶类产生菌的筛选和鉴定，拮抗稀有放线菌的筛选及鉴定，植物内生拮抗真菌的筛选与鉴定，植物根际解钾菌的筛选与鉴定等。学生自行选择感兴趣的课题，保证选题的多样性，改变原来一成不变的实验题目及实验流程。各小组成员根据选题查阅文献资料，讨论后综合设计出实验方案，主要包括选题意义、技术路线、实验材料、实验步骤及方法、预期结果、可行性分析等。学生提交实验方案后，实验教师认真审阅各组实验方案，提出修改意见，从而保证实验的顺利开展。在实验过程中，教师应特别强调学生的协作精神及应用基本操作技术解决问题的能力，注重学生对实验过程、实验结果的分析和记录以及出现问题时能否提出有效的解决办法。实验完成后，学生要完成实验论文，论文要求以学术期刊论文的形式提交。 （三）MOOC的“三位一体”教学模式在微生物学实验教学中应用效果的评价
针对基于MOOC的“三位一体”教学模式教学效果中学生满意度的考察，本研究采用问卷调查方法，2016年至今，对生物技术专业和生物工程专业“微生物学实验”课程学习的学生进行问卷调查，学生认为本教学改革有助于提高实验课堂教学质量的占98.62%，认为有助于进一步掌握和理解微生物学基本知识、基础理论的占97.65%，认为有助于激发科研兴趣的占98.89%，认为有利于提高实践能力的占99.01%，认为有助于提高科研素養的占98.01%，认为有助于培养创新能力的占96.89%，认为有助于增强团队合作精神的占97.82%，赞同此项改革的学生占93.21%。不赞成实验教学改革的学生，其理由主要是占用课余时间较多。学生普遍认为，通过本课程的学习，他们学会了如何研究课题和设计研究方案，实践能力得到提升，培养了科研创新能力，科研素养得到培养和训练。实施“微生物学实验”教学改革以来，经过本课程学习的生物技术专业和生物工程专业学生的毕业论文普遍受到学院教师的欢迎。教师对这两个专业学生的满意率达90%以上，较改革前显著提升。本教学改革有助于创新人才培养质量的提高，现有多名学生积极参与教师科研活动，其中20余名学生成功申报了与微生物相关的校级本科生创新科研课题，并完成“铁皮石斛根际内生解钾菌的筛选与鉴定”“东乡野生稻内生拮抗真菌的筛选与鉴定”等4篇实验学术论文，拟在学术期刊上发表。2018届生物工程班考研录取率达到50%以上。另外，在基于MOOC的“三位一体”教学模式实验实施阶段，教师与学生要及时对实验中的问题和结果进行讨论与分析，这有利于促进师生间的沟通与交流。
三、几点体会
（一）加强培训，不断提升教师专业素质
基于MOOC的“三位一体”教学模式改革的关键，在于教师的专业素质。教学改革过程中，教师应发挥好引导者的作用，围绕微生物学实验教学大纲和教学目标，掌握好项目的选题和实验方案的设计，鼓励、引导学生思考。为提高课堂教学能力和业务水平，鼓励团队教师积极参加国内各高校教师新型教学法的培训会，了解探究、情境、启发等教学方法，学习运用现代信息技术制作微课、慕课。同时，鼓励团队教师参加国内外微生物学相关学术会议，了解本学科的理论前沿和发展动态，丰富自己的专业知识，厚实专业素质，提高驾驭课堂的能力。
（二）突出学生学习的主体地位
基于MOOC的“三位一体”教学模式更好地突出学生学习的主体地位。在教学改革中，学生自由组合形成研究小组，选择感兴趣的课题，查阅文献资料，讨论并设计实验方案，完成实验论文，从根本上转变传统的学生处于被动地位的状态，将学习模式由“教师让学生学习什么”转变成“学生自己想学习、探究、了解什么”，成为课堂学习的主人。这既能充分锻炼学生的动手能力和团队协作精神，又能充分调动学生专业学习志趣，提高学生学习的参与性、主体性，对学习起到事半功倍的效果。
（三）建立合理的考核体系
考核是教学评价中常用的教学信息收集手段，是教学活动不可缺少的基本环节，在教学过程中发挥着重要的作用。基于MOOC的“三位一体”教学模式改革中，成绩考核贯穿实验始终，并将考核成绩与过程管理紧密结合起来，既考核学对生微生物学知识的掌握情况，又考核学生的实验操作能力，更注重学生的创新能力，关注学生的学习态度、纪律和协作精神。本教学改革中，任课教师制定了微生物学实验课程考核评定表，主要包括：实验考勤（10%）、实验准备（10%）、实验操作（15%）、实验报告（20%）、实验方案（15%）、成果展示（10%）和科研论文（20%）等内容。任课教师根据课程考核评定表，对学生成绩进行综合评定。
四、结语
基于MOOC的“三位一体”教学模式是一种新型的课堂教学模式。本研究团队将以MOOC教育资源为媒体，以课堂教学为引导，以实验课堂为平台，将“三位一体”教学模式应用于微生物学实验课程教学中，形成“以学生为中心”的教学理念。研究表明，该教学模式能有效提高课堂教学质量，促进学生自主学习，培养学生的实践能力和创新精神，造就新时代社会主义接班人。这种教学模式若推广到其他生物学实验课程教学中，必定会取得较好的教学效果。
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