微生物学是一门应用很广的学科，涉及到农业、食品、环境保护、医药和生物能源等各个领域，是现代生物技术的理论与技术基础，对推动整个生命科学乃至社会的进步和发展都有重要作用^[1]。微生物学是高校生物类专业的基础核心课程，是学习发酵工程、酶工程、分子生物学、基因工程、生物制药、细胞工程等课程的基础，在专业课程中起着重要的奠基石作用。在生物类本科培养方案中，微生物学是大部分专业课程的先修课，开设时间在大学二年级，是学生接触较早的专业课，学生对微生物学的接受度也对后续课程的学习有着较大的影响。

由于近年来媒体对生物技术就业状况的片面报道，导致高考第一志愿填报生物技术专业的学生减少，部分学生是调剂来的。因此，他们入学后对生物专业的兴趣不大，学习积极性不高，甚至要求转专业。其次，我国中学阶段的教学是围绕高考进行的，主要以教师讲解为主，大部分学生已适应了这种传统的课堂教学。这种模式对提高考试成绩是有效的，但忽视了学生的主体地位，不利于创新思维的形成和创新人才的培养，因此必须改革教学方法以便于培养学生的创新能力。

案例教学法以人本主义和建构主义认识论思想为理论基础，符合以学生为中心的现代教育教学理念^[2]。案例教学的主要特征是将案例引入教学内容中，其具体模式和实施方法国内已有诸多同行在探索和实践，并取得了较好的教学效果^[2-4]。我们针对本校学生现状和学科特点，通过学生主讲案例、教师援引和剖析案例，在微生物学课堂教学中探索了案例教学改革，取得了一定的成效。

1 学生搜索讲解案例，激发学习积极性 1.1 学生现状分析

我校微生物学课程开设时间是在大二的第一学期，这个阶段的学生容易产生两极分化。大二学生经过一年的大学生活，新鲜感和兴奋劲慢慢消退，初来乍到谨小慎微的心理日渐消失，高中阶段形成的紧张自律的学习惯性也在快速衰减。部分学生学习目标不明确，学习不主动，受部分负面言论的影响对生物专业前景没有信心，容易产生失落和迷茫。他们懈怠学习，课堂上经常出现“人在曹营心在汉”、玩手机、打瞌睡等现象。对于某些不感兴趣的课程，更是置之不理，甚至无故旷课。有的学生还把重心转移到学业以外，如做兼职、开网店等。为了改变学生消极上课的现状，提高课堂的吸引力和学生的参与度，我们尝试把学生拉入“备课”行列，探索由学生搜寻和讲解“课前小故事”的课堂教学模式。

1.2 轮值“课前小故事”模式及实施

轮值“课前小故事”以小组为单位，全班学生分成若干个学习小组，每组4–6个学生，上课座位固定，每组由小组长负责。实施过程包括课前和课堂两个主要环节。第一环节是课前准备，小组长组织在课前搜寻微生物或生物领域的科研热点或趣事，并准备汇报材料。第二个环节在课堂中，在每次课的前5 min，由轮值小组派代表向全班同学汇报小组搜寻的生物案例。由小组长和教师组成评议团，根据事先制定的评分规则，对每次的“课前小故事”进行评分，每小组的最终评分成绩作为小组成员平时成绩的30%。每次课汇报一个“课前小故事”，各小组轮流执行，要求主讲学生不能重复。

在微生物学的绪论课中，教师介绍轮值“课前小故事”的模式及评分标准(评分标准见表 1)，向学生推荐国内的常见生物专业相关网站。小组讨论老师提出的模式和标准，在第二次课前提出意见，师生根据情况进行修改。例如有的学生提出能否由两个学生上台介绍“小故事”，后来经讨论决定只要主讲学生不重复，可以由两位学生完成。实施过程中根据学生的反馈意见不断改进和调整。有的年级学生人数多，就鼓励大家合作，尽量让学生都有机会上台展示自己。

经过4年的实施，“课前小故事”较好地拓展了学生的专业视野，激发了他们对微生物学课程和生物专业的热爱。有的案例如“非洲猪瘟简介”和“禽流感的传播及危害”等，让学生及时知晓当下国内外的大事或热点，同时感受生物专业的重要性。CRISPR大战落下帷幕、科学家打开土壤微生物群落“装配黑箱”、中国团队发现凝血因子或有助对抗“超级细菌”等让学生了解生物领域的前沿科学技术或重大科学事件。通过介绍功能多样的微生物，激发学生对微生物的好奇心，如“微藻不仅能‘吃’下雾霾元凶，还能产出上等生物油脂” “全球首款玉米微生物种衣剂上市”和“细菌们，到小行星上采矿去”等。微生物在生产实践中的应用案例让学生感受到了生物技术的力量，如“胜利油田微生物驱油技术累计增油20万t” “农业微生物菌剂增产表现优异”和“微生物菌肥让生姜绿色增产”等。“课前小故事”也能激发学生对相关专业课程的热爱，如通过对CRISPR技术的介绍，虽然学生还没有学习分子生物学和基因工程，但已经对这两门课程心生向往了。

“课前小故事”还能提高课堂教学对学生的吸引力，调动他们的学习积极性。学生讲解案例能有效抓住同学的注意力，为高效的课堂教学开个好头。课前学生就会把目光集中在讲台上，对即将讲解的学生和案例内容充满好奇。每个案例都是经过小组反复讨论决定的，内容大多是学生感兴趣的，因此学生们都听得很认真。在“小故事”的吸引下，学生们在课堂开始就聚精会神地投入到学习中，良好的精神状态为后续的课堂教学提供了有力的保障。在课后经常有学生和老师继续讨论“小故事”，如果大家意犹未尽，教师可指定后续的案例搜寻方向。例如有学生介绍了“CRISPR大战”，很多学生不知道CRISPR技术的原理和意义，针对这种情况，下一次的小故事就指定轮值小组要介绍CRISPR技术，让学生对下次的课堂充满期待。

“课前小故事”也利于培养学生个人综合素质和团队协作精神。课前搜寻案例是一个自主学习的过程，让他们根据自己的兴趣爱好进行文献查询、信息检索、PPT制作等。在课堂汇报的学生是代表小组发言，所以态度非常认真，大多数学生都讲得很清楚，重点突出，几乎每次汇报都做了PPT。很多小组的代表在组内试讲几次后才在课堂上作汇报。以小组为单位评比，小组之间常常暗中较劲，促使组内成员产生强烈的团队意识。经过案例搜寻和课堂汇报过程，不仅能锻炼学生的自主学习和口头表达能力，还能培养良好的团队协作精神。此外，对一些热点案例的热烈讨论能培养学生的思辨能力。2018年出现的“编辑婴儿基因”事件在学生中引发了科学伦理的讨论，他们在感叹生物技术魔力的同时，也感受到科技“双刃剑”的潜在威胁。“课前小故事”汇报后，教师安排学生在课余时间又进行了一次科学伦理的辩论会，学生们表现积极、畅所欲言，都表达了要利用好科技为人类谋福利的心声。

2 援引实践案例，促进知识内化迁移

微生物学课程内容较多，知识点较繁琐，存在“听得懂、理不清、记不牢”的现象^[5]。为了加强学生对理论知识的理解，教师将实践案例引入到课堂中，引导学生将蕴含在实践环节中的理论知识一一抽离出来，以案例为载体把相关的知识点融合在一起，让学生在脑海中形成相关知识链。经过这个过程，零散的知识点就内化整合到了学生头脑中的知识树上，并成为比较稳定的部分。与简单的反复识记背诵方式相比，不仅能够提高学生的学习效率，还能加强学生灵活运用知识的能力。

例如在微生物培养法概论中，讲解生产实践中培养微生物时，结合本省湘窖大曲的制作进行授课，制曲工艺流程见图 1。介绍制曲工艺流程时，让学生思考每个步骤的原理并提问，如：为什么要润料？加母曲相当于微生物操作中哪个环节？小麦粉碎要达到什么样的标准？为什么要用糠安曲？为什么要翻曲？让学生结合前面所学的微生物生长规律和影响生长的因素，对照生产工艺的各环节来讨论这些问题。在前面讲生长因素时知识点较散，也比较抽象，学生记忆不深刻。通过生产工艺流程的分析，不仅加深了学生对培养基成分和培养条件的理解，并且对生产中如何控制发酵有了清晰的思路。通过PPT展示制曲的现场工艺和设备，把理论知识落实在现场实践中，给学生们留下深刻印象。在后来的酱油厂实习时，学生们都能较快地理解现场设备的原理以及生产工艺，一部分学生还主动提问和讨论发酵问题，得到了现场专家的好评。同时，教师引导学生从制曲延伸到平常的酿甜酒、做酸奶等工艺，让学生用微生物学术语来介绍。这些学有所用的体验不仅能激励学生主动深入地学习，而且能有效促进他们对微生物学知识的理解内化。

此外，在教学中尽量把理论教学与实际生活相结合，把空洞的知识引入到学生的日常生活，也能促进学生对知识的掌握和应用。如细菌的细胞壁结构是微生物学中重要的知识点，而细胞壁结构比较复杂、知识点繁琐，学起来比较单调。在讲细菌细胞壁结构时，教师在课堂中展示了几份抗生素的说明书，把其中的革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的字样标记出来，由此提出细胞壁结构的重要性。实物的展示不仅吸引了学生的注意力、加深了印象，还能促进学生对知识的内化和迁移。在这种潜移默化下，很多学生能把所学知识运用到实际中去思考问题，提高了他们运用知识解决实际问题的能力。

3 剖析经典案例，培养科研创新思维

微生物学是典型的实验性学科，在发展过程中产生了大量经典的科学研究案例，如微生物之父巴斯德的“曲颈烧瓶试验”、鞭毛运动方式的“栓菌试验”、DNA是遗传物质的3个证明实验、基因突变自发性和不对应性的3个实验等。这些“四两拨千斤”解决科学难点或争议的案例，不仅能激发学生的学习兴趣，有助于学生对知识的理解和掌握，更为宝贵的是案例所承载的独具匠心的实验设计和方法，是启迪学生的创新思维和培育学生科学精神的良好范例。

科学研究的首要条件是掌握科学的研究方法，只有基于科学的研究方法才能有效地开展科研工作。现代生物科学研究最常用的是假说-演绎法，在观察和分析基础上提出问题，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说演绎推理，再通过实验验证结论是否正确。教师如果单独讲授这种方法，学生会感觉比较抽象。如果把微生物学的经典案例援引进来，进行虚实结合讲解，就能较好地抓住学生的注意力，帮助他们理解和掌握科学的方法。如表 2所示，教师首先以表格形式介绍假说-演绎法的步骤：发现问题→提出假说→演绎推理→实验验证→得出结论；然后组织学生进行分组讨论，要求他们把案例还原到假说-演绎法中去，填好表格中相应的内容。在讨论过程中，教师引导学生剖析案例，用问题引导学生去挖掘案例各个环节的来龙去脉，鼓励学生各抒己见，发表自己的观点，对争议比较大的问题在全班展开辩论。如在Luria变量试验中，对于大管整体培养试验的作用存在不同的看法，教师就组织学生在全班进行讨论，经过激烈的争论，学生们对于对照实验组的设计和实验的严谨性有了深刻的认识。

学生在思考和讨论的过程中，主观能动性得到较充分发挥。与不同观点的交锋，能拓展学习思路，激发学习灵感和创新意识。个人的观点在不断的肯定和否定中修改，思想变得深刻，逻辑更加严谨，思维不断创新。经过多次的讨论，学生们能较熟练地运用假说-演绎法，他们的逻辑思维和推理能力得到提升。学习了研究方法后，学生们对科研产生了兴致，也激发了他们的创新思维。在期末的微生物学课程设计实践课中，教师要求每个小组选一个小课题完成即可。学生们积极性非常高，很多人提出单独做课题。他们根据各自喜好进行小课题的研究，如XX面膜细菌数检测、巧克力对大肠杆菌生长的影响等。在课程设计过程中，大部分学生能自觉运用假说-演绎法列表分解实验过程，围绕所要解决的问题进行科学的实验设计和结果分析。课程设计时间仅一周，研究内容浅显，但他们表现出来的严谨态度、创新意识和科研精神是构成他们综合素质的重要因素，为他们后期专业素养的提升奠定了良好的基础。

4 案例教学的实施效果

经过2014–2017级4个年级的教学，微生物学案例教学在我校生物技术专业取得了初步的成效。案例教学的实施，有效地调动了学生的学习积极性和主动性，也提高了课堂教学的效果。学生对微生物学产生了浓厚的兴趣，经常会有学生找教师讨论课堂或课外的微生物问题。学生的到课率也很高，2016–2018年微生物学的到课率是全院最高。主讲教师的网上评教名列学校前十，多次得到学校听课督导组的肯定和表扬。其次，微生物学作为首发专业课程，为后续专业课程做了良好的铺垫，激发了学生对生物专业的热爱，学生的专业稳定性明显提高。2014级和2015级报考生物类研究生的人数明显增加，2015级考研报名比例为历史最高(达61.29%)。2014级和2015级考研通过率分别位于全校第二和第一，考研的学生中40%以上报考的是微生物学专业。

通过案例教学的实施，学生们的创新意识被激发，创新思维得到拓展，综合素质得到提升。很多学生对科研产生浓厚兴趣，主动找老师申请参加课题研究，大约40%的学生在大三的时候就进实验室跟教师做课题了(因实验室条件有限，不可能全部学生进实验室做科研)。他们积极参加微生物学方面的科研项目，“屠宰废水专性生物膜的研究和应用”项目获得“国家大学生研究性学习和创新性实验计划”立项，“鱼腥草内生菌的分离和抑菌作用”与“水稻抗镉根际微生物的筛选及应用”项目获得学校“大学生研究性学习和创新性实验计划”立项。

5 结束语

虽然我们的探索取得了一些成绩，但还存在不足，如“课前小故事”中有学生过分依赖小组长的现象等，在今后的教学实践中，我们要及时收集学生的反馈，制定相应的措施，优化教学模式，改革教学方法，促进学生自主学习，提高学生的创新素质。

案例教学对教师要求较高，需要教师在备课时花更多的时间和精力用于案例的收集和选择。在“课前小故事”中，教师应多关注专业领域的最新进展或热点问题，才能在课堂上较好地点评和讨论学生的案例。在课堂援引案例中，要求教师在备课时要根据学生的认知特点、理论基础、兴趣爱好等，选择合适的案例与理论知识相结合。在剖析经典案例中，要求教师课前要做好充分准备，预测学生会提出的疑问和争论的焦点，提前做好预案。此外，还要求教师有良好的课堂掌控能力。因为课前占用5 min，所以课堂时间比较紧张，教师要根据情况对课堂内容进行适当调整，保证课堂教学的质量和效果。