PBL教學模式在釀酒工程專業(yè)微生物學實驗教學改革中的應用

李 瓊，蔣澤元，閆松顯*

（茅臺學院，貴州 遵義 564507）

微生物學是研究微生物及其生命活動規(guī)律的科學，是生物學領(lǐng)域中一門非常重要的基礎(chǔ)學科，這門學科的特點是具有很強的實驗性和應用性[1-2]。微生物學實驗是釀酒工程專業(yè)的一門核心課程，也是培養(yǎng)學生專業(yè)知識綜合應用與研究創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。針對傳統(tǒng)實驗教學中存在啟發(fā)性不足、學生自主創(chuàng)新環(huán)偏少，教學內(nèi)容連貫性差等問題[3]，項目團隊深入分析影響實驗教學質(zhì)量的相關(guān)因素，從教與學兩方面找原因，探索提高微生物學實驗教學質(zhì)量的可行途徑[4]。

項目式教學法（project-based learning,PBL）是一種通過實施一個完整、系統(tǒng)的實驗項目而進行的教學活動[5-6]。該研究基于項目式學習教學方法修訂實驗教學大綱，建立了一套將微生物基本技能訓練與科研項目相結(jié)合的釀酒工程專業(yè)微生物學實驗課程的教學新模式重組教學內(nèi)容，加實驗教學的管理環(huán)節(jié)，改革、創(chuàng)新實驗教學模式，達到調(diào)動學生積極性，提高學生參與度的目的。同時，通過加大學生動手能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)力度，進而不斷推進該課程教學質(zhì)量的全面提升。

1 項目式微生物學實驗教學過程

1.1 科學設(shè)計項目任務

在傳統(tǒng)微生物學實驗教學體系中，開設(shè)的實驗大多是操作性和驗證性的實驗，主要有顯微鏡的使用，微生物形態(tài)學觀察及染色、計數(shù)，培養(yǎng)基配制，消毒滅菌的方法等。雖然內(nèi)容充足，但實驗項目安排彼此獨立分割，連貫性差，綜合性、設(shè)計性實驗比例低，很難從整體上把握運用實驗技能技巧的概念及認識，不能滿足學生的求知欲望。近年來很多高校對微生物學實驗課程的教學內(nèi)容進行了改革，通過減少驗證性實驗和增加綜合性設(shè)計實驗以追求學生創(chuàng)新能力的提高，但由于學生基本實驗技能掌握不夠扎實導致改革效果不理想[7]。因此開設(shè)項目式教學綜合實驗，有助于發(fā)揮學生學習積極性，開拓學生創(chuàng)新能力。

項目式實驗課程教學的鮮明特征是教學內(nèi)容是否具有一定整體性、系統(tǒng)性和相互關(guān)聯(lián)的特征，每個實驗項目的知識點是否能夠有機融合到教學中予以執(zhí)行。本項目式教學綜合實驗共設(shè)置了如表1所示的8個實驗，學生在教師的指導下以醬香酒酒醅為研究對象，分組設(shè)計實驗方案，從器皿的包扎、消毒、等實驗材料的準備開始，進行醬香酒酒醅樣品的處理、酒醅中微生物的分離、酒醅中微生物的純化、酒醅中微生物的初步鑒定及保藏、革蘭氏染色、糖發(fā)酵實驗、微生物基因組DNA提取、PCR實驗等，將微生物研究常用的方法和技能有機地穿插在整個項目式實驗中。

表1 項目式教學綜合實驗組成及需掌握的知識點

基于微生物實驗中存在微生物需要培養(yǎng)的特殊性，項目采用分段進行的模式，32學時實驗課程教學被安排在不同的8個時間段，每個實驗項目既獨立又統(tǒng)一，既能相對獨立地進行，又能系統(tǒng)、有機地聯(lián)系在一起，組成一個完整、連續(xù)的項目探究實驗。這種設(shè)計不僅有利于學校的教學組織和實驗室的教學秩序安排，同時學生通過進行包括項目設(shè)計、樣品采集、實驗材料規(guī)劃與準備、實驗開展以及實驗中的生物安全規(guī)范操作等一系列細致的工作，能有效地訓練微生物研究常用的方法與技能，鍛煉了學生的專業(yè)實踐能力也培養(yǎng)了學生的科研思維，讓學生體會到如何科學組織項目研究體會到項目研究的艱辛與樂趣，為學生無論是從事釀酒相關(guān)工作還是繼續(xù)深造打下堅實的基礎(chǔ)。

1.2 創(chuàng)新實驗教學模式

1.2.1 課前的準備

在開課前，將教學目標和實驗內(nèi)容、微生物學基本操作技能視頻以及收集、整理的教學資料，發(fā)布到“學習通”的教學平臺上，學生預先了解實驗目的、涉及的知識點、儀器設(shè)備、操作技術(shù)等，學生利用碎片化時間，通過移動設(shè)備進行隨時隨地的移動學習，包括閱讀電子文檔、觀看視頻、聽“課”等方式進行課前專業(yè)實踐的學習，熟悉了實驗的操作流程并進行項目方案設(shè)計和完善等[8]。教師通過“學習通”后臺查看學生的預習情況，并針對學生在平臺上反饋的問題進行及時有效的課外指導，充分體現(xiàn)以學生為主體的教育方式[9]。

1.2.2 課中實驗實施

在講授階段，利用多媒體技術(shù)進行教學，注重教學內(nèi)容與思政元素和生產(chǎn)實踐的結(jié)合。在實驗示范階段，通過教師示范為主多媒體演示授課為輔的方式——親自示范著重強調(diào)基本要領(lǐng)和關(guān)鍵動作，讓學生勤加練習，多媒體演示讓學生對即將進行的實驗有一個直觀認識。教師在課堂上隨時關(guān)注學生的實際操作，及時發(fā)現(xiàn)并糾正不規(guī)范的操作，同時對每組學生的操作情況進行打分，關(guān)鍵的實驗操作要求每一位同學都獨立操作一遍，小組成員互相觀摩、學習和糾正，保證每一位同學都掌握正確、規(guī)范的操作方法。培養(yǎng)了每位同學的參與意識，增強了學生學習的主觀能動性，學生的統(tǒng)籌設(shè)計和團隊協(xié)作能力也得到了鍛煉[10]，從而提高了實驗的教學效果。

1.2.3 課后實驗總結(jié)討論

鑒于微生物的培養(yǎng)的特征，部分實驗學生需要接種18h后對實驗現(xiàn)象或?qū)嶒灲Y(jié)果進行觀察并記錄，采取的措施是開放實驗室，學生可以隨時進入實驗室，實驗時間不受限制，充分發(fā)揮實驗室的功能。通過實驗室的開放，將主動權(quán)交給學生。如學生晚間需要做實驗，而這個時間段老師已經(jīng)下班，沒法到現(xiàn)場進行指導，采取的措施是建立QQ交流群，用語音、視頻的方式及時解決問題。此外，要求學生先組內(nèi)根據(jù)實驗結(jié)果復盤實驗操作過程，查閱相關(guān)文獻或在任課老師的引導下，討論實驗成敗的原因，最后以圖片和文字的形式對實驗效果或結(jié)果進行記錄，以實驗報告的形式呈現(xiàn)。

1.3 多元評價體系

考核是實驗教學中的重要一環(huán)，直接影響學生的學習動力、學習態(tài)度和教學效果[11]。本課程的成績由平時表現(xiàn)（10%）、實驗操作（40%）和實驗報告（50%）三部分組成。平時表現(xiàn)為課程行考核，如是否有遲到早退現(xiàn)象、是否積極參與到實驗中、做完實驗是否整理實驗臺面等；實驗操作成績主要對操作技能的規(guī)范性進行評定，任課教師以組為單位評分，促使每位組員認真對待每一次實驗，重視基本操作和技能的學習，整體提高了學生的實驗操作水平；實驗報告包括實驗名稱、實驗目的、實驗原理、主要試劑及儀器、實驗步驟、實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄、實驗數(shù)據(jù)處理及實驗結(jié)果、問題及討論等部分組成，要求學生以科技論文的格式為標準，撰寫實驗報告，讓學生鞏固實驗過程，并通過數(shù)據(jù)分析，對實驗結(jié)果進行討論，得出結(jié)論。

2 項目式綜合實驗教學效果分析

2.1 提高了學生的專業(yè)能力

項目式微生物學實驗教學通過整合各類優(yōu)質(zhì)資源，發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，讓互聯(lián)網(wǎng)和實驗教學健康深度融合，碎片學習和系統(tǒng)學習有機融合。在本課程項目式教學綜合實驗的實施過程中需要學生自選搭檔，通力合作，學生在文獻查閱、獨立操作、所學知識的綜合運用等方面都得到了較大的提高，每位學生的主觀能動性都得到了發(fā)揮，最終使得實驗得以成功，這種自我參與后獲得的成功喜悅一方面增加對實驗的記憶性，另一方面為今后的畢業(yè)設(shè)計或者以后讀研進行科學研究打下了良好的基礎(chǔ)。

2.2 提升微生物學實驗課程的教學質(zhì)量

開設(shè)項目式教學綜合實驗充分發(fā)揮了學生的主觀能動性，學生積極地參與到教學過程中，很好地掌握相關(guān)微生物操作技能。關(guān)于釀酒工程專業(yè)學生對微生物學實驗教學的效果的反饋，通過“學習通”平臺發(fā)布了調(diào)查問卷，最終結(jié)果表明，92.2%的學生認生物學實驗課程的項目式實驗內(nèi)容合理；87.5%的學生認為實驗學時安排是合理；98.4%的學生認為2～3人自由組合的分組實驗的方式合理；對將實驗相關(guān)技術(shù)視頻引入課堂持肯定態(tài)度的占95.3%；71.9%學生認為本課程對進一步掌握和理解微生物學基本知識和基礎(chǔ)理論的促進作用；93.7%的學生對“平時表現(xiàn)（10%）+實驗操作（40%）+實驗報告（50%）”的考核體系予以肯定性評價；此外，總體來說絕大部分學生認為微生物實驗教學模式在提高思維能力、組織能力、動手能力以、科研能力、創(chuàng)新能力及畢業(yè)論文的實施起到了積極的促進作用明顯。

3 總結(jié)

本課程通過完成“醬香酒的酒醅中微生物分離、純化與鑒定、基因組的提取及PCR反應”為主線的應用研究型綜合實驗項目，這個系統(tǒng)連續(xù)的實驗項來組織教學活動，將鍛煉學生的實踐操作能力貫徹到實驗教學的各個環(huán)節(jié)。實驗室開放給學生，實驗資源得到充分利用，促進傳統(tǒng)與先進有機結(jié)合，課內(nèi)教學與課外延展相得益彰，既相互獨立又整體統(tǒng)分開來是一個個單獨的實驗，聯(lián)合起來又是個綜合項目，實驗具有延續(xù)性和邏輯性，在一定程度上實現(xiàn)了貫通知識系統(tǒng)、強化思考動能、提升實踐效果的教學目的。

當然，這種項目式教學在實施過程中也存在一些問題和不足。這種教學模式會導致實驗時間的延長以及實驗指導力度的加大，使教師工作量顯著增加，教師要隨時指導、糾正學生的操作，課堂紀律難以兼顧；由于學生的基礎(chǔ)不同，對實驗操作的掌握程度不一致，需要分層次考核學生課程任務完成情況，給課程的考核增加難度。解決方式是后續(xù)還需要在具體實踐中不斷打磨和完善此教學模式的一些細節(jié)和安排，完善實驗室的硬件設(shè)施，合理設(shè)置考核方式，激發(fā)學生學習興趣，使學生具有獨立應對實際工作的綜合能力和可持續(xù)發(fā)展的學習能力及創(chuàng)新能力，進一步提升微生物實驗教學的效果。