趙萌萌 ， 火艷麗， 薛林貴， 李 莎， 冷 艷

(蘭州交通大學(xué) 生物與制藥工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

研究生教育是培養(yǎng)高層次人才的主要途徑，是國(guó)家創(chuàng)新體系的重要組成部分[1-3]。 提高研究生教育質(zhì)量，課程建設(shè)不可忽視[4-6]。研究生課程教學(xué)是課程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是銜接知識(shí)、能力、素質(zhì)的重要一環(huán)[7-8]。因此，研究生課程教學(xué)應(yīng)當(dāng)為研究生教育開好頭、鋪好路、把好關(guān)[9]?！豆I(yè)微生物學(xué)》是蘭州交通大學(xué)生物學(xué)專業(yè)碩士研究生的核心課程，本次課程教學(xué)改革希望通過(guò)“三階段教學(xué)法”即理論學(xué)習(xí)、文獻(xiàn)閱讀和工程應(yīng)用三個(gè)教學(xué)階段，實(shí)現(xiàn)夯實(shí)基礎(chǔ)、啟發(fā)思維和開拓視野三個(gè)目標(biāo)，同時(shí)結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，訓(xùn)練研究生多方面能力素質(zhì)，使該課程教學(xué)成為促進(jìn)知識(shí)、能力、素質(zhì)有效融合的一把利劍。

1 理工科研究生課程教學(xué)質(zhì)量調(diào)查

為深入了解蘭州交通大學(xué)理工科研究生課程教學(xué)質(zhì)量，對(duì)生物學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、測(cè)繪科學(xué)、資源與環(huán)境、信息與通信工程等理工類專業(yè)500名研究生進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查。調(diào)查包括教師的教學(xué)態(tài)度、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、教學(xué)效果、師德師風(fēng)和總體評(píng)價(jià)六個(gè)方面。共發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷500份，回收499份，有效問(wèn)卷499份，問(wèn)卷有效率99.8%。結(jié)果顯示，研究生對(duì)教學(xué)內(nèi)容(圖1A)、教學(xué)態(tài)度(圖1B)的贊同率((完全同意人數(shù)+基本同意人數(shù))/總?cè)藬?shù))，分別為67%和78%，對(duì)師德師風(fēng)(圖1C)的贊同率為69%，對(duì)教學(xué)效果(圖1D)和教學(xué)方法(圖1E)的贊同率分別為58%和61%；總體評(píng)價(jià)中(圖1F)，研究生對(duì)考核方式的贊同率為58%，對(duì)課堂教學(xué)的總體滿意率為72%。其中，教學(xué)效果和教學(xué)方法的贊同率最低，說(shuō)明蘭州交通大學(xué)理工類研究生課程教學(xué)在教學(xué)方法和教學(xué)效果方面還需要進(jìn)一步提升。

圖1 研究生課程教學(xué)質(zhì)量調(diào)查Fig.1 Questionnaire survey on the teaching quality of postgraduate courses A: 教學(xué)內(nèi)容; B: 教學(xué)態(tài)度; C: 師德師風(fēng); D: 教學(xué)效果; E: 教學(xué)方法; F: 總體評(píng)價(jià)A: teaching content; B: teaching attitude; C: teachers′ ethics; D: teaching effect; E: teaching method; F: total evaluation

2 教學(xué)改革方法

根據(jù)問(wèn)卷調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，本次教學(xué)改革采用“三階段教學(xué)法”，力求達(dá)到豐富教學(xué)方法，拓展教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)效果的目的。

2.1 三階段教學(xué)法

“三階段教學(xué)法”是將課程教學(xué)分為三個(gè)階段，每個(gè)階段有不同的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)和能力培養(yǎng)目標(biāo)(圖2)。

圖2 “三階段教學(xué)法”的內(nèi)容方法和目標(biāo)Fig.2 Contents, methods and objectives of "three stage teaching method"

第一階段為重點(diǎn)知識(shí)學(xué)習(xí)。教師將教材中的重點(diǎn)內(nèi)容(學(xué)生必須掌握的重點(diǎn)理論知識(shí)和與實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)應(yīng)用結(jié)合緊密的應(yīng)用知識(shí))提煉出來(lái)，形成題目分享給學(xué)生(每人一題)，學(xué)生經(jīng)課后自學(xué)、總結(jié)凝練、課外拓展后，制作PPT在課堂上分享，這一階段的主要目的是幫助學(xué)生夯實(shí)理論基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)本科課程(《微生物學(xué)》)與研究生課程(《工業(yè)微生物學(xué)》)的有效銜接，使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、總結(jié)提煉能力和語(yǔ)言表達(dá)能力得到提升。

第二階段為前沿知識(shí)分享。教師引導(dǎo)學(xué)生查閱最新的，與工業(yè)微生物應(yīng)用緊密相關(guān)的高質(zhì)量(中科院分區(qū)二區(qū)及以上)文獻(xiàn)(每人一篇)，通過(guò)認(rèn)真研讀、深入思考、凝練總結(jié)，制作PPT在課堂上分享。這一階段的主要目的是幫助學(xué)生啟發(fā)思維，開闊眼界，有助于日后科研思路的形成，使學(xué)生的文獻(xiàn)檢索能力、文獻(xiàn)閱讀能力、邏輯思維能力、總結(jié)提煉能力和語(yǔ)言表達(dá)能力得到提升。

第三階段為工程應(yīng)用設(shè)計(jì)。教師將理論知識(shí)與工程應(yīng)用相結(jié)合，總結(jié)目前工業(yè)微生物應(yīng)用領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題，形成應(yīng)用拓展或工程設(shè)計(jì)類題目分享給學(xué)生(每組一題)，學(xué)生以小組為單位，通過(guò)文獻(xiàn)閱讀、資料查詢、組內(nèi)交流、工程設(shè)計(jì)，完成題目，制作PPT，課內(nèi)分享。這一階段的主要目的是幫助學(xué)生將理論知識(shí)與工程應(yīng)用緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和創(chuàng)新思維，使學(xué)生的邏輯思維能力、解決問(wèn)題能力、工程設(shè)計(jì)能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和語(yǔ)言表達(dá)能力得到提升。

通過(guò)“三階段教學(xué)法”力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)夯實(shí)基礎(chǔ)、啟發(fā)思維、開拓視野三個(gè)目標(biāo)，全面提升研究生多方面的能力素質(zhì)。

2.2 翻轉(zhuǎn)課堂

以上三個(gè)教學(xué)階段全部采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，教師根據(jù)教學(xué)進(jìn)度將第一階段和第三階段的題目以及第二階段查閱文獻(xiàn)資料的方法和要求以作業(yè)任務(wù)的形式發(fā)布至“藍(lán)墨云班課”(以下簡(jiǎn)稱“班課”)手機(jī)APP輔助教學(xué)平臺(tái)的“任務(wù)中心”欄目，學(xué)生在手機(jī)上實(shí)時(shí)查閱，完成任務(wù)后將PPT或文獻(xiàn)資料發(fā)至“班課”中“作業(yè)反饋”模塊供教師在線審閱，教師將審閱意見反饋至學(xué)生，學(xué)生修改后再上傳，直至合格后，方能進(jìn)行課內(nèi)分享。

為使三個(gè)階段的學(xué)習(xí)既具深度又具廣度，保證翻轉(zhuǎn)課堂順利高效進(jìn)行，教師需要在班課平臺(tái)上進(jìn)行課程資源建設(shè)，供學(xué)生課外拓展使用。上課前，教師在“教學(xué)包”欄目中發(fā)布云教材、重點(diǎn)理論教學(xué)內(nèi)容課件、重難點(diǎn)理論教學(xué)微課、名師慕課供學(xué)生進(jìn)行課外自學(xué)；在“資源庫(kù)”欄目發(fā)布科研進(jìn)展專題、工業(yè)應(yīng)用視頻、工程案例分析等供學(xué)生課外拓展學(xué)習(xí)；在“我的題庫(kù)”欄目發(fā)布作業(yè)練習(xí)、習(xí)題思考和在線測(cè)試供學(xué)生自檢自測(cè)；教學(xué)過(guò)程中，教師根據(jù)課程需要隨時(shí)發(fā)布課程相關(guān)資料，如與加深理論深度和應(yīng)用拓展相關(guān)的文字材料、視頻，工業(yè)微生物應(yīng)用的前沿進(jìn)展、經(jīng)典文獻(xiàn)，新興工業(yè)微生物門類介紹和前景分析等。

2.3 成績(jī)?cè)u(píng)定

課程總評(píng)成績(jī)由“班課”經(jīng)驗(yàn)值(60%)和期末閉卷考試(40%)共同構(gòu)成。

“班課”經(jīng)驗(yàn)值(過(guò)程性考核)：以“班課”經(jīng)驗(yàn)值最高的同學(xué)為滿分60分，其余同學(xué)按比例計(jì)算得分。

研究生在“班課”平臺(tái)上通過(guò)以下方式獲得相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)值：①每次上課前在“班課”中簽到獲得經(jīng)驗(yàn)值(每次1經(jīng)驗(yàn)值)；②在“班課”中閱讀老師發(fā)布的各類學(xué)習(xí)資料獲得經(jīng)驗(yàn)值(閱讀1次并達(dá)到最低時(shí)長(zhǎng)獲得2經(jīng)驗(yàn)值，重復(fù)閱讀不再獲得經(jīng)驗(yàn)值)；③完成老師布置的任務(wù)(作業(yè)、設(shè)計(jì)、PPT)并上傳至班課，教師評(píng)閱后獲得經(jīng)驗(yàn)值(按時(shí)上傳獲得2經(jīng)驗(yàn)值，教師評(píng)閱一次性合格再獲得3經(jīng)驗(yàn)值，若修改后合格則獲得1經(jīng)驗(yàn)值)；④學(xué)生在“班課”中完成各種教學(xué)活動(dòng)(提問(wèn)、答疑、質(zhì)疑等)，獲得經(jīng)驗(yàn)值(主動(dòng)提問(wèn)每次獲得1～3經(jīng)驗(yàn)值、回答同學(xué)提問(wèn)每次獲得1～3經(jīng)驗(yàn)值、回答老師提問(wèn)每次獲得1～3經(jīng)驗(yàn)值，具體獲得的經(jīng)驗(yàn)值由提出問(wèn)題和回答問(wèn)題的質(zhì)量決定，由教師評(píng)判)；⑤學(xué)生進(jìn)行課堂分享后，老師和學(xué)生在“班課”中打分獲得經(jīng)驗(yàn)值(個(gè)人分享：教師評(píng)分0～5分，學(xué)生互評(píng)(每位同學(xué)打出分?jǐn)?shù)的平均值)0～5分，總分10分；小組分享：教師評(píng)分0～5分，組間互評(píng)(各小組打出分?jǐn)?shù)的平均值)0～5分，小組每位成員獲得相同的分?jǐn)?shù)。1分折算1經(jīng)驗(yàn)值)。

期末閉卷考試成績(jī)=考試分?jǐn)?shù)(百分制)× 40%

經(jīng)驗(yàn)值成績(jī)是針對(duì)學(xué)生的出勤情況、參加各種教學(xué)活動(dòng)的積極性、作業(yè)任務(wù)的完成度及課堂分享等過(guò)程性環(huán)節(jié)進(jìn)行考核的主要依據(jù)，能夠全面反映學(xué)生的綜合能力素質(zhì)。

2.4 主要教學(xué)手段

本次教學(xué)改革使用的主要教學(xué)手段有啟發(fā)式教學(xué)、探究式教學(xué)、任務(wù)式教學(xué)和引導(dǎo)式教學(xué)。

2.4.1 啟發(fā)式教學(xué) 通過(guò)設(shè)置問(wèn)題情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，活躍課堂氛圍[10-11]。授課過(guò)程中，教師根據(jù)教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)，布置三個(gè)階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容和要求，采用自學(xué)引導(dǎo)(幫助學(xué)生建立自學(xué)提綱、指明學(xué)習(xí)路徑)、重點(diǎn)分析(對(duì)關(guān)鍵性問(wèn)題的啟發(fā)和探索)、案例引入(通過(guò)案例啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考)等方式，啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。

2.4.2 探究式教學(xué) 通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境、啟發(fā)思考，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與掌握，促進(jìn)創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力的形成與發(fā)展[12]。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過(guò)自主(第一階段)、探究(第二階段)、合作(第三階段)的學(xué)習(xí)方式對(duì)教學(xué)內(nèi)容中的主要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，對(duì)文獻(xiàn)中包含的前沿知識(shí)進(jìn)行深入探究，對(duì)工程應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行小組討論和設(shè)計(jì)，教師對(duì)學(xué)習(xí)成果進(jìn)行分析歸納，同時(shí)聯(lián)系實(shí)際對(duì)知識(shí)進(jìn)行深化、遷移與提高。

2.4.3 任務(wù)式教學(xué) 通過(guò)任務(wù)誘發(fā)、維持和加強(qiáng)學(xué)生的成就動(dòng)機(jī)[13]。教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，給學(xué)生布置相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，誘發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性；學(xué)生查閱資料，對(duì)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)凝練，個(gè)人完成或小組討論后，進(jìn)行課內(nèi)分享，獲得成就動(dòng)機(jī)；在任務(wù)學(xué)習(xí)的過(guò)程中以及任務(wù)完成后，教師要加強(qiáng)引導(dǎo)和總結(jié)，使學(xué)生對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)更加清晰化和深刻化。

2.4.4 引導(dǎo)式教學(xué) 通過(guò)教師的引導(dǎo)、培養(yǎng)與教育，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力、學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)效果的提升[14]。教師在教學(xué)改革過(guò)程中及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解，對(duì)目標(biāo)達(dá)成方法的改善，對(duì)學(xué)習(xí)動(dòng)力的提升，對(duì)任務(wù)完成質(zhì)量的評(píng)價(jià)以及對(duì)自身能力素質(zhì)的鍛煉，以確保教學(xué)任務(wù)高質(zhì)量地完成。

3 教學(xué)改革實(shí)踐與反思

蘭州交通大學(xué)《工業(yè)微生物學(xué)》課程共32學(xué)時(shí)，實(shí)施“三階段教學(xué)法”，每個(gè)階段大約占10學(xué)時(shí)。

3.1 第一階段(重點(diǎn)知識(shí)學(xué)習(xí))

這一階段要求學(xué)生全面自學(xué)相關(guān)微生物基礎(chǔ)理論知識(shí)后，根據(jù)教師給出的題目，進(jìn)行30 min左右的課堂分享。教師給出的題目：首先，是重要且學(xué)生必須掌握的理論或應(yīng)用知識(shí)(在實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)生產(chǎn)中使用頻率很高)；其次，所有的題目書上和網(wǎng)絡(luò)上都沒(méi)有完全現(xiàn)成的答案，需要學(xué)生查閱相關(guān)資料后根據(jù)所學(xué)知識(shí)總結(jié)得出。對(duì)學(xué)生的要求：分享的內(nèi)容不是對(duì)理論知識(shí)的簡(jiǎn)單總結(jié)，而是必須將理論知識(shí)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用分析后得出(最好引用文獻(xiàn)或自制圖表)。每人或每組1題。

參考題目：①工業(yè)微生物學(xué)的研究對(duì)象及任務(wù)，簡(jiǎn)述國(guó)內(nèi)外工業(yè)微生物的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用概況；②細(xì)菌細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)特征及工業(yè)上常見細(xì)菌及應(yīng)用；③放線菌的菌落特征、代表屬的特點(diǎn)及其在工業(yè)中的應(yīng)用；④酵母菌在細(xì)胞構(gòu)造、繁殖方式、菌落特征等方面的特點(diǎn)和工業(yè)上常見的酵母菌及應(yīng)用；⑤霉菌在細(xì)胞構(gòu)造、繁殖方式、菌落特征等方面的特征和工業(yè)上常見的霉菌及應(yīng)用；⑥實(shí)驗(yàn)室和發(fā)酵工業(yè)中配制培養(yǎng)基的基本原則、具體過(guò)程及注意事項(xiàng)；⑦測(cè)定微生物生長(zhǎng)繁殖情況的具體方法和優(yōu)缺點(diǎn)及其在工業(yè)中的應(yīng)用；⑧舉例說(shuō)明實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)中常用的微生物固體培養(yǎng)法及其適用范圍；⑨舉例說(shuō)明實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)中常用的微生物液體培養(yǎng)法及其適用范圍；⑩溫度、水分、表面張力、輻射、聲波、氫離子濃度和氧化還原電位對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響及機(jī)理；干熱滅菌法、濕熱滅菌法、過(guò)濾除菌法、紫外線滅菌、γ射線滅菌、微波滅菌的操作方法、適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)；微生物代謝調(diào)節(jié)的理論及其在工業(yè)中的應(yīng)用；誘變育種的操作方法、步驟及如何提高誘變育種的效率；除誘變育種外，微生物育種還有哪些新思路。

經(jīng)過(guò)第一階段教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，由于學(xué)生初次嘗試新的授課形式和自身能力的局限，部分學(xué)生對(duì)題目涉及的范圍、重難點(diǎn)的把握及知識(shí)拓展的方向掌握的不好，任務(wù)完成的質(zhì)量參差不齊。教師審閱的一次性合格率僅為15%左右，大部分學(xué)生需要經(jīng)教師講解后反復(fù)修改方能合格。這說(shuō)明，面對(duì)全新的教學(xué)模式，學(xué)生需要適應(yīng)，需要教師及時(shí)地引導(dǎo)和幫助。當(dāng)然，反復(fù)修改可以幫助學(xué)生更加深入地理解題目?jī)?nèi)容，可以讓教師對(duì)學(xué)生更加了解，更加有針對(duì)性地幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的困難，以便于在后續(xù)的教學(xué)過(guò)程中施行差別教學(xué)。

根據(jù)第一階段中學(xué)生表現(xiàn)出的能力差異，可以將學(xué)生大致分為四種類型：①自給自足型：不需要教師過(guò)多的關(guān)注，可以充分理解教師的要求并認(rèn)真出色地完成任務(wù)。對(duì)于這類學(xué)生，教師只需要將要求講清楚，替他們把握大的方向，剩下的任務(wù)他們會(huì)高質(zhì)量地完成。 ②適當(dāng)關(guān)注型：需要教師把握方向，具體指導(dǎo)，但會(huì)很快理解教師的意圖，在接下來(lái)的任務(wù)中表現(xiàn)良好。這類學(xué)生往往只需要按照教師的要求修改一次，語(yǔ)言表達(dá)能力超過(guò)邏輯思維能力和文字水平，具較大培養(yǎng)潛力。③持續(xù)關(guān)注型：需要教師持續(xù)關(guān)注，理解能力和自我約束能力稍差，稍一放松，就會(huì)偏離方向。PPT要多次修改方能合格。這類學(xué)生往往自覺(jué)性較差，文字水平和語(yǔ)言能力均不太好，教師要主動(dòng)地對(duì)其進(jìn)行關(guān)注，多次提出要求，實(shí)時(shí)監(jiān)督。④重心后移型：邏輯思維能力和文字能力都較好，但是語(yǔ)言表達(dá)能力欠缺，PPT往往一次成功，但分享時(shí)效果不好。這類學(xué)生一般性格比較內(nèi)向，他們能將自己的所想所思通過(guò)文字表達(dá)，但是不善于利用語(yǔ)言表達(dá)，對(duì)于這類學(xué)生，教師應(yīng)將管理重心后移，對(duì)其講解過(guò)程進(jìn)行重點(diǎn)指導(dǎo)，以保證課堂分享的效果。

第一階段教學(xué)在夯實(shí)理論知識(shí)和拓展應(yīng)用知識(shí)的同時(shí)，可以幫助學(xué)生適應(yīng)新的教學(xué)改革模式，教師也可以根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)出的不同特點(diǎn)，在第二、第三階段區(qū)別對(duì)待，把更多的精力分配給需要幫助的學(xué)生。

3.2 第二階段(前沿文獻(xiàn)解讀)

這一階段學(xué)生需要根據(jù)要求自行查閱文獻(xiàn)，交教師審閱合格后，作為課堂講解文獻(xiàn)與同學(xué)分享。每人1篇。具體要求：①需為與本專業(yè)、本課程教學(xué)內(nèi)容直接相關(guān)的文獻(xiàn)(如微生物資源開發(fā)、微生物發(fā)酵應(yīng)用、微生物治理環(huán)境、微生物環(huán)境監(jiān)測(cè)等)；②需為SCI二區(qū)及以上論文(影響因子IF≥5)；③需下載全文及附件，認(rèn)真閱讀，總結(jié)凝練，制作PPT；④PPT中除包含文章的背景介紹、研究方法、研究結(jié)果和分析討論外，還應(yīng)得出該篇文章值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)(如研究思路、方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治?、高超的作圖技巧等)，或應(yīng)用批判性思維指出文章還存在哪些缺陷、值得改進(jìn)和深究的問(wèn)題，或提出自己的疑惑與老師和同學(xué)討論；⑤制作好的PPT必須交教師審閱，合格后方可進(jìn)行課內(nèi)分享。

經(jīng)過(guò)第一階段的實(shí)踐，大部分學(xué)生已經(jīng)能夠較準(zhǔn)確地理解老師的要求，掌握課堂分享的基本技巧，并且能針對(duì)上次任務(wù)中教師和同學(xué)提出的不足加以改進(jìn)。因此，第二階段中需要教師重點(diǎn)關(guān)注兩個(gè)問(wèn)題：①學(xué)生自行查閱的文獻(xiàn)是否適合進(jìn)行課堂分享。有時(shí)學(xué)生查閱的文獻(xiàn)雖然符合教師對(duì)文獻(xiàn)質(zhì)量的硬性要求，但是往往在文獻(xiàn)與課程內(nèi)容的契合度和文獻(xiàn)的難易程度上把握不夠準(zhǔn)確。有的學(xué)生查閱的文獻(xiàn)難度過(guò)大，工程計(jì)算過(guò)多，導(dǎo)致理解不透徹，講解不清楚，聽講的同學(xué)難以理解；有的學(xué)生查閱的文獻(xiàn)難度不夠，講解過(guò)程中自己都覺(jué)得沒(méi)有意思，值得借鑒的地方不多，這樣的文獻(xiàn)也很難在同學(xué)中引起共鳴；有的學(xué)生雖然查閱文獻(xiàn)的難易程度適中，但文獻(xiàn)內(nèi)容與課程內(nèi)容的契合度不高，學(xué)生因?yàn)槿狈ο嚓P(guān)知識(shí)背景，導(dǎo)致理解難度增大。解決上述問(wèn)題需要教師對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容嚴(yán)格把關(guān)，使分享的學(xué)生少做無(wú)用功，也能夠保證課堂聽講效果；②對(duì)第一階段中了解到需要重點(diǎn)關(guān)注的學(xué)生加強(qiáng)指導(dǎo)。對(duì)于“自給自足型”和“適當(dāng)關(guān)注型”學(xué)生，教師僅需要對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行把關(guān)，對(duì)分享內(nèi)容的重點(diǎn)和知識(shí)拓展的方向給予適當(dāng)?shù)刂笇?dǎo)即可；對(duì)于“持續(xù)關(guān)注型”學(xué)生教師應(yīng)當(dāng)從文獻(xiàn)選擇到重點(diǎn)提煉再到講解技巧進(jìn)行全程指導(dǎo)；對(duì)于“重心后移型”學(xué)生，教師應(yīng)將重點(diǎn)放在對(duì)講解技巧的指導(dǎo)上。經(jīng)過(guò)第二階段的實(shí)踐，能力強(qiáng)的學(xué)生已經(jīng)熟能生巧，能力不足的學(xué)生已經(jīng)大有長(zhǎng)進(jìn)，為第三階段的學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)。

3.3 第三階段(工程應(yīng)用設(shè)計(jì))

本階段主要向?qū)W生介紹發(fā)酵工業(yè)中的熱點(diǎn)領(lǐng)域、熱點(diǎn)問(wèn)題及利用工業(yè)微生物解決問(wèn)題的基本原理、簡(jiǎn)要操作過(guò)程，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)貏?chuàng)新設(shè)計(jì)。教師提出的問(wèn)題要緊密聯(lián)系工程應(yīng)用實(shí)際，小組分享的內(nèi)容既要包括對(duì)問(wèn)題中包含的理論或原理的解釋和分析，又要包括對(duì)其應(yīng)用過(guò)程及前景的詳細(xì)分析和敘述，有時(shí)還需要借助已學(xué)知識(shí)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，每組1題。參考題目：①詳述生物制氫的原理、過(guò)程及其工業(yè)化前景。②通過(guò)比較微生物厭氧和好氧發(fā)酵時(shí)能量代謝的特點(diǎn)，舉例說(shuō)明厭氧發(fā)酵的原理、過(guò)程及其在生物能源開發(fā)中的應(yīng)用前景。③丙酮酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)時(shí)會(huì)產(chǎn)生CO2，造成碳源的損失。在谷氨酸發(fā)酵中，微生物是怎樣將CO2固定化以提高谷氨酸產(chǎn)量的？討論CO2的固定化在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用前景。④討論氨基酸發(fā)酵微生物的種類、特點(diǎn)及選育方法，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)便高效的氨基酸高產(chǎn)菌株選育方法，并舉例說(shuō)明氨基酸發(fā)酵微生物在工業(yè)中的應(yīng)用。⑤纖維素酶在木質(zhì)纖維素資源利用中有非常重要的意義。請(qǐng)對(duì)產(chǎn)纖維素酶微生物的種類、特點(diǎn)及篩選方法進(jìn)行綜述，并設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)便、高效的篩選方法，談一談其工業(yè)應(yīng)用前景。⑥超級(jí)細(xì)菌是目前醫(yī)療領(lǐng)域面臨的大敵，通過(guò)分析超級(jí)細(xì)菌的耐藥機(jī)理，談一談抗生素工業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向及目前已有的技術(shù)特點(diǎn)。 ⑦查閱文獻(xiàn)資料，綜述微生物基因組學(xué)研究進(jìn)展對(duì)工業(yè)微生物學(xué)發(fā)展的影響及意義。

這一階段題目涉及的范圍較廣，應(yīng)用性更強(qiáng)，學(xué)習(xí)任務(wù)難度最大，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考察。學(xué)生在分享時(shí)存在的主要問(wèn)題是對(duì)題目理解的不透徹，準(zhǔn)備的內(nèi)容不夠全面。因此，教師的指導(dǎo)應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)化兩個(gè)方面：第一，布置題目時(shí)，要幫助學(xué)生理解題目、提煉重點(diǎn)和把握方向。教師可面向全班對(duì)每一個(gè)題目或認(rèn)領(lǐng)題目的小組針對(duì)其認(rèn)領(lǐng)的題目進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析和講解，指導(dǎo)學(xué)生列出分享提綱，之后再由學(xué)生有針對(duì)性地查閱相關(guān)文獻(xiàn)、資料，制作PPT；第二，審閱PPT時(shí)，要把握學(xué)生理論分析的正確性、方案設(shè)計(jì)的可行性和對(duì)前景分析的全面性和準(zhǔn)確性。

4 教學(xué)改革效果

上述教學(xué)改革方法已在蘭州交通大學(xué)生物學(xué)專業(yè)研究生課程教學(xué)中應(yīng)用。經(jīng)過(guò)實(shí)踐，首先對(duì)教學(xué)改革的效果在實(shí)施教改的學(xué)生中進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查，并將各項(xiàng)課程指標(biāo)與未進(jìn)行改革的班級(jí)進(jìn)行了比較。

4.1 教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容方面(圖3)，學(xué)生的平均贊同率為97%，完全不贊同的人數(shù)為0。所有研究生都認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容能夠做到理論聯(lián)系實(shí)際，并且對(duì)理論知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行了大幅度拓展。

圖3 對(duì)改革后教學(xué)內(nèi)容的問(wèn)卷調(diào)查Fig.3 Questionnaire survey on the teaching contents after the teaching reform

4.2教學(xué)方法

本次改革在設(shè)計(jì)題目時(shí)，盡量考慮到對(duì)多種教學(xué)方法的應(yīng)用(圖4)。研究生對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的引入和借鑒、啟發(fā)式教學(xué)、探究式教學(xué)、任務(wù)式教學(xué)以及教師對(duì)學(xué)生自學(xué)的引導(dǎo)，贊同率都達(dá)到了100%。但是對(duì)于案例教學(xué)和情景教學(xué)的贊同率僅為64%，這說(shuō)明題目中涉及案例分析和情景教學(xué)的內(nèi)容相對(duì)較少，這是后期在進(jìn)行題目設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)著力提升的地方。其實(shí)，要求研究生在進(jìn)行文獻(xiàn)解讀時(shí)一定要提出自己的見解，就是案例分析的一種形式，只是局限于學(xué)生頭腦中的固有認(rèn)知，無(wú)法將二者進(jìn)行有機(jī)聯(lián)系，這需要教師在授課時(shí)加強(qiáng)引導(dǎo)。

圖4 對(duì)改革后教學(xué)方法的問(wèn)卷調(diào)查Fig.4 Questionnaire survey on the teaching methods after the teaching reform

4.3 教學(xué)效果

研究生對(duì)教學(xué)改革效果(圖5)的認(rèn)可度是最高的，除對(duì)技能提升的贊同率為93%以外，對(duì)其他調(diào)查指標(biāo)均100%贊同。經(jīng)課后了解，個(gè)別研究生認(rèn)為教學(xué)改革對(duì)實(shí)驗(yàn)技能的提升效果是有限的。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)技能的提升需要?jiǎng)邮植僮?，而理論教學(xué)是無(wú)法有效完成這一過(guò)程的。也考慮過(guò)設(shè)計(jì)一些實(shí)驗(yàn)類題目，讓學(xué)生在自己所在科研室完成，但這類題目有一定難度，在時(shí)間和過(guò)程上無(wú)法有效掌控，在完成度方面也不好統(tǒng)一考核。

圖5 對(duì)改革后教學(xué)效果的問(wèn)卷調(diào)查Fig.5 Questionnaire survey on the teaching effects after the teaching reform

4.4 課程指標(biāo)

對(duì)課程指標(biāo)(圖6)和成績(jī)分布(圖7)的比較是針對(duì)實(shí)施改革和未實(shí)施改革的班級(jí)進(jìn)行的。實(shí)施教學(xué)改革的班級(jí)學(xué)生出勤率為100%，上課過(guò)程中沒(méi)有學(xué)生以任何理由請(qǐng)假，而未實(shí)施教學(xué)改革的班級(jí)經(jīng)常有1～2名學(xué)生請(qǐng)假。分析原因，可能是由于實(shí)施教學(xué)改革的班級(jí)，每節(jié)課每位同學(xué)都有或大或小的任務(wù)，如果請(qǐng)假則會(huì)影響平時(shí)成績(jī)，因此，如果不是必須，學(xué)生不會(huì)輕易請(qǐng)假；未實(shí)施教學(xué)改革的班級(jí)，學(xué)生會(huì)以隨同教師出差、實(shí)驗(yàn)需要或個(gè)人原因請(qǐng)假，并不十分重視平時(shí)成績(jī)，認(rèn)為偶爾一次請(qǐng)假對(duì)平時(shí)成績(jī)的影響不大。

圖6 實(shí)施改革和未實(shí)施改革班級(jí)課程指標(biāo)的比較Fig.6 Comparison of class curriculum index between reform and non-reform

實(shí)施教學(xué)改革班級(jí)學(xué)生的平時(shí)成績(jī)優(yōu)良率和總評(píng)成績(jī)優(yōu)良率有大幅度提升，分別為71.4%和78.6%，而未實(shí)施改革班級(jí)的兩項(xiàng)指標(biāo)分別為29.4%和41.2%。平時(shí)成績(jī)和總評(píng)成績(jī)提升，一方面體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)平時(shí)成績(jī)的重視程度，另一方面說(shuō)明教學(xué)改革有助于學(xué)生提高平時(shí)成績(jī)和總評(píng)成績(jī)。實(shí)施教學(xué)改革班級(jí)學(xué)生的成績(jī)高分多(圖7)，90分以上人數(shù)達(dá)50%，凡能力素質(zhì)強(qiáng)的學(xué)生分?jǐn)?shù)都比較高，而未實(shí)施教學(xué)改革班級(jí)學(xué)生的成績(jī)主要集中在70～79分，占總?cè)藬?shù)的58.8%，這其中不乏能力素質(zhì)好的學(xué)生，說(shuō)明改革后的成績(jī)?cè)u(píng)定方法能夠有效地對(duì)學(xué)生能力素質(zhì)的高低進(jìn)行區(qū)分，符合素質(zhì)教育的目標(biāo)。

圖7 實(shí)施改革和未實(shí)施改革班級(jí)成績(jī)分布比較Fig.7 Comparison of the distribution of scores between reform and non-reform

從教師的角度能真切地感受到，學(xué)生上課前后的狀態(tài)有了明顯變化。一是，比以前更有自信。當(dāng)他們面對(duì)一個(gè)全新的應(yīng)用或設(shè)計(jì)類任務(wù)時(shí)，表現(xiàn)出的不再是手足無(wú)措、毫無(wú)方向，而是能夠有條不紊地對(duì)任務(wù)進(jìn)行分解，條理清晰地呈現(xiàn)自己的思路，大方得體地分享任務(wù)成果，這充分體現(xiàn)出課程改革促進(jìn)學(xué)生綜合能力提升的效果。二是，思維更加活躍。隨著課程的進(jìn)行，課堂氣氛更加活躍，學(xué)生勇于表達(dá)自己的想法，思考的廣度和深度明顯加強(qiáng)，說(shuō)明學(xué)生的創(chuàng)新思維能力得到促進(jìn)，為今后科研能力的提升奠定了基礎(chǔ)。

以上述教學(xué)改革內(nèi)容為基礎(chǔ)申報(bào)的蘭州交通大學(xué)研究生教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目，在階段性檢查時(shí)，獲得了教學(xué)改革項(xiàng)目質(zhì)量評(píng)價(jià)“優(yōu)秀”的結(jié)果，任課教師獲得了“優(yōu)秀研究生任課教師”榮譽(yù)稱號(hào)。

5 “案例式”思政育人

研究生專業(yè)課也有著重要的育人功能[15]。對(duì)研究生進(jìn)行思想政治教育，一定不能僅僅局限于書本，要從更深的層次，更寬的范圍中挖掘課程中包含的思政元素。教學(xué)過(guò)程中，嘗試采用“案例式”思政育人的方法，由教師根據(jù)課程的進(jìn)度和內(nèi)容，尋找適當(dāng)?shù)陌噶校钊敕治霾⑼诰蚱渲刑N(yùn)含的思政元素，在課堂上與學(xué)生分享討論，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)學(xué)生人格塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授“三位一體”的思政育人目標(biāo)[16]。例如：

第一階段中，學(xué)生在分享“工業(yè)微生物學(xué)研究概況”時(shí)，教師可以結(jié)合工業(yè)微生物在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，通過(guò)介紹有機(jī)污染物的生物降解，分析微生物降解污染物的途徑，提出“所學(xué)課程、專業(yè)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)及可持續(xù)發(fā)展做出哪些貢獻(xiàn)？”的問(wèn)題供學(xué)生討論，使學(xué)生獲得微生物應(yīng)用方面知識(shí)的同時(shí)增強(qiáng)專業(yè)自豪感；學(xué)生在分享“細(xì)菌、放線菌、酵母菌和霉菌四大類微生物在工業(yè)中的應(yīng)用”時(shí)，教師可以結(jié)合上述微生物在工業(yè)、食品、醫(yī)療領(lǐng)域已做出的重要貢獻(xiàn)和廣闊前景，通過(guò)介紹細(xì)菌在工業(yè)發(fā)酵領(lǐng)域的應(yīng)用、放線菌在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用、酵母菌在食品保健行業(yè)的應(yīng)用、霉菌在工業(yè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，分析具體的生產(chǎn)設(shè)計(jì)方案和操作流程，讓學(xué)生根據(jù)流程提出自己的疑問(wèn)和見解進(jìn)行討論，使學(xué)生在獲得知識(shí)的同時(shí)，分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力得到增強(qiáng)，獲得“我參與、我貢獻(xiàn)”的情感體驗(yàn)；學(xué)生分享“實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)中常用的微生物培養(yǎng)法”時(shí)，教師可以提出一個(gè)具體的培養(yǎng)目標(biāo)，讓學(xué)生自己或分小組選擇并設(shè)計(jì)合適的培養(yǎng)方法，供他人討論，在訓(xùn)練學(xué)生工程思維能力的同時(shí)培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的意識(shí)和能力，為學(xué)生的性格養(yǎng)成和人格塑造搭石鋪路。

第二階段中，教師可根據(jù)學(xué)生查閱的文獻(xiàn)資料所涉及的領(lǐng)域，適當(dāng)?shù)販?zhǔn)備相關(guān)案例。例如：某同學(xué)分享一篇“利用生物碳吸附微生物以降低土壤中重金屬鉻含量”的文獻(xiàn)時(shí)，教師準(zhǔn)備“美國(guó)GE公司利用基因工程消除石油污染”的案例，首先，讓學(xué)生討論“究竟什么樣的微生物能分解石油？”，學(xué)生提到很多對(duì)有機(jī)物有強(qiáng)降解能力的微生物，以假單胞菌最多，教師告訴學(xué)生，1975年美國(guó)的印度籍科學(xué)家查克拉博特依據(jù)假單胞菌對(duì)一些有毒物質(zhì)具有強(qiáng)降解能力的特性，將4種能吃“油”的假單胞菌拼接起來(lái)，合并成為一種具有“超級(jí)能力”的假單胞菌，這種超級(jí)細(xì)菌僅需幾個(gè)小時(shí)就能除掉自然菌株需要十年時(shí)間才能消除的油污，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，這種基因工程菌已成功應(yīng)用于實(shí)際環(huán)境中石油污染的處理；之后以“細(xì)菌在環(huán)境治理中的應(yīng)用”為題，引發(fā)學(xué)生的討論，學(xué)生提到了“處理重金屬污染”“處理有機(jī)物污染”“處理印染廢水”“細(xì)菌環(huán)境監(jiān)測(cè)”等等；最后，教師提出“學(xué)好工業(yè)微生物，你想做什么？”，學(xué)生各抒己見，紛紛展望未來(lái)。通過(guò)以上的案例分析，學(xué)生不但學(xué)習(xí)了知識(shí)，拓展了視野，而且還深入地思考和深切地感受到專業(yè)與社會(huì)發(fā)展、日常生活的緊密聯(lián)系，充分挖掘和利用了案例中的思政元素。這是對(duì)教師政治敏感性與綜合能力的考驗(yàn)。

第三階段中，設(shè)計(jì)的每一個(gè)題目都涉及生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際案例，都包含可挖掘的思政元素，只要教師給予一定的引導(dǎo)，引發(fā)學(xué)生的討論，都會(huì)使學(xué)生在獲得知識(shí)的同時(shí)，學(xué)習(xí)的動(dòng)力與熱情得到激發(fā)。例如：某同學(xué)分享的“微生物發(fā)酵乳酸的工業(yè)應(yīng)用”案例，教師可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)室微生物發(fā)酵制作酸奶的過(guò)程，請(qǐng)學(xué)生回憶本科時(shí)做這一實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，讓同學(xué)們談過(guò)程、談感受，引發(fā)學(xué)生討論“微生物發(fā)酵在生活中給我們帶來(lái)什么？”，讓學(xué)生體會(huì)到微生物的無(wú)所不在以及給人類帶來(lái)的不利和福音的無(wú)處不在，培養(yǎng)學(xué)生辯證思維和正確的價(jià)值觀。

6 小 結(jié)

本次教學(xué)改革通過(guò)將研究生課程教學(xué)過(guò)程劃分為“三個(gè)階段”，即理論知識(shí)鞏固和學(xué)習(xí)階段、前沿知識(shí)捕捉和探索階段、工程應(yīng)用分析和設(shè)計(jì)階段，實(shí)現(xiàn)夯實(shí)基礎(chǔ)、啟發(fā)思維和開拓視野三個(gè)目標(biāo)，解決理工科研究生課程教學(xué)中存在的教學(xué)方法單一、教學(xué)效果欠佳、能力培養(yǎng)不足的問(wèn)題。采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式促進(jìn)學(xué)生多方面能力素質(zhì)的提升，同時(shí)適時(shí)地將課程思政元素融入其中，達(dá)到思政育人的目的。今后要立足課程的專業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步拓展課程教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生不僅能掌握專業(yè)知識(shí)，并具備將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的動(dòng)力和能力，增強(qiáng)專業(yè)自信，堅(jiān)定專業(yè)道路。