謝琦　梁斌　唐穎　林軍　王凜　周先麗

[摘要] 微生物工程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，為提高教學(xué)質(zhì)量，在微生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中嘗試引入PBL教學(xué)法。結(jié)果表明，在微生物工程實(shí)驗(yàn)中實(shí)施PBL教學(xué)法，可訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法，提高學(xué)生的職業(yè)技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞] 微生物工程實(shí)驗(yàn)；PBL；教學(xué)改革

[中圖分類號(hào)] R642.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1672-5654（2018）07（a）-0119-02

[Abstract] Microbiology engineering is a very practical course. In order to improve the quality of teaching， we try to introduce the PBL teaching method in the experimental teaching of microbiology engineering. The results show that the implementation of PBL teaching method in microbiology engineering experiment can train students' scientific thinking methods， improve their professional skills， and cultivate students' innovative ability.

[Key words] Microbiology Engineering Experiment； PBL； Teaching Reform

微生物工程是我國高等院校生物技術(shù)專業(yè)的主干專業(yè)課程之一，是現(xiàn)代生物技術(shù)與工程學(xué)緊密結(jié)合的課程，是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程。通過該課程學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握微生物工程的基本原理和方法，初步具備應(yīng)用這些基本理論去分析和解決生產(chǎn)過程中的具體問題以及開發(fā)新菌種、新工藝和新技術(shù)的能力，為學(xué)生將來從事生物技術(shù)實(shí)際工作打下扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)[1]。實(shí)驗(yàn)課程是實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的任務(wù)是加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，掌握科學(xué)研究的基本方法和實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、分析問題和解決問題的能力，創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。目前國內(nèi)高等院校進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改革的共識(shí)是減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和單一性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)靈活多樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法[2]。

PBL是以問題為基礎(chǔ)來展開學(xué)習(xí)和教學(xué)過程的一種教學(xué)模式，PBL 教學(xué)強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置于復(fù)雜的、有意義的問題中，通過讓學(xué)生合作解決實(shí)際問題來學(xué)習(xí)隱含于問題背后的科學(xué)知識(shí)，從而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題和解決問題及創(chuàng)新的能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，使學(xué)生由“學(xué)會(huì)”變?yōu)椤皶?huì)學(xué)”[3-4]。微生物工程具有工程與應(yīng)用特色，如何使學(xué)生在眾多的單元知識(shí)學(xué)習(xí)過程中，將知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通以適應(yīng)當(dāng)前科技飛速發(fā)展，已成為檢驗(yàn)課程教學(xué)成敗的關(guān)鍵。積極探索在微生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引進(jìn)PBL教學(xué)法，將為學(xué)生精心選擇和設(shè)計(jì)的問題融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生通過在實(shí)驗(yàn)中解決這些問題來獲取關(guān)鍵的知識(shí)，并在實(shí)驗(yàn)過程中訓(xùn)練相關(guān)的操作技能。

1 PBL在微生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革

由于微生物工程涉及上游的菌株選育、中游的發(fā)酵培養(yǎng)和下游的產(chǎn)物提取等各階段的理論知識(shí)與操作技能，還涉及到各階段的優(yōu)化及上中下游總體的優(yōu)化與整合等，以及新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)的開發(fā)。過去開設(shè)的課程一般是一些孤立的，但力求上中下游均包括的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，但由于開設(shè)的實(shí)驗(yàn)涉及不同的產(chǎn)品，內(nèi)容之間聯(lián)系不多，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，雖然學(xué)習(xí)了一些基本技能，但對(duì)微生物工程產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程缺乏總體認(rèn)識(shí)，特別是對(duì)各單元操作的優(yōu)化與整合沒有得到訓(xùn)練，不能將所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通。因此，當(dāng)遇到實(shí)際問題時(shí)，學(xué)生還是不知如何下手，缺乏應(yīng)對(duì)實(shí)際工作的綜合能力[5]。為了解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，設(shè)計(jì)了以一個(gè)產(chǎn)品為主線的綜合性探究性實(shí)驗(yàn)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，學(xué)生為了完成實(shí)驗(yàn)的總體目標(biāo)，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)的各單元進(jìn)行分解和整合，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是開放性的。為完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生需要在實(shí)驗(yàn)課前有針對(duì)性地去查閱文獻(xiàn)，積極思考，分析解決問題，并在具體的實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)用。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采取PBL的教學(xué)模式對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后會(huì)對(duì)微生物工程的上中下游各環(huán)節(jié)有一個(gè)清晰的，完整的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的綜合能力。

1.2 PBL教學(xué)法的實(shí)施

綜合性實(shí)驗(yàn)是以微生物發(fā)酵生產(chǎn)葡萄糖淀粉酶為主線，實(shí)驗(yàn)的總目標(biāo)是在搖瓶規(guī)模下實(shí)現(xiàn)葡萄糖淀粉酶的高產(chǎn)。該實(shí)驗(yàn)包括菌種的篩選、培養(yǎng)基的優(yōu)化、發(fā)酵條件的優(yōu)化、產(chǎn)品的分離純化、葡萄糖淀粉酶活性的測定等環(huán)節(jié)，學(xué)生需要將上中下游各環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化整合才能完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)老師一般把20人左右的學(xué)生分為一個(gè)實(shí)驗(yàn)班組，在實(shí)驗(yàn)前向?qū)嶒?yàn)班的同學(xué)明確提出他們要完成的實(shí)驗(yàn)總目標(biāo)，然后要求同學(xué)們分成4個(gè)小組通過查閱文獻(xiàn)各自制定出葡萄糖淀粉酶的生產(chǎn)路線，包括菌種的篩選、培養(yǎng)基的配方、發(fā)酵工藝條件、分離純化的方法，然后制成PPT上臺(tái)演講，老師和同學(xué)一起討論4個(gè)小組提出的方案，最終確定出一套基礎(chǔ)方案。下一步，老師和學(xué)生一起討論將總目標(biāo)分解成各環(huán)節(jié)的小目標(biāo)，老師會(huì)針對(duì)目標(biāo)提出問題，學(xué)生根據(jù)目標(biāo)問題自主在4個(gè)小組中進(jìn)行分工，同時(shí)運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的優(yōu)化方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，各小組完成優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的一部分，然后將全班的實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總，分析討論，得到最優(yōu)的生產(chǎn)條件。如全班同學(xué)先分工用正交的方法完成了培養(yǎng)基的優(yōu)化，下一步再分工完成發(fā)酵條件的優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)過程中，教師針對(duì)具體問題，讓學(xué)生主動(dòng)思考，分析討論，鼓勵(lì)學(xué)生自己分析問題。這樣就可使學(xué)生加深對(duì)實(shí)驗(yàn)全過程的認(rèn)識(shí)。許多學(xué)生提出一些新穎的想法，把學(xué)習(xí)真正變成創(chuàng)造性的活動(dòng)，提高了學(xué)習(xí)效果。最終通過全班同學(xué)的努力，逐步完成實(shí)驗(yàn)方案中所有的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的總目標(biāo)，同時(shí)也在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新和協(xié)作能力。

2 PBL教學(xué)法在微生物工程實(shí)驗(yàn)中實(shí)施效果分析

2.1 提高學(xué)生的綜合素質(zhì)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革前，采用的教學(xué)方式一般都是教師在課前將實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備好，上課時(shí)詳細(xì)地講解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。學(xué)生對(duì)老師高度依賴，上課前不預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)才通過聽講了解今天的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)時(shí)完全按照老師的講解操作，不敢越雷池一步，以求得到好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣的教學(xué)安排，學(xué)生由于缺乏自主思考，處于被動(dòng)的機(jī)械操作的狀態(tài)，做過的實(shí)驗(yàn)往往做過就忘，更談不上融會(huì)貫通和創(chuàng)新。因此，我們積極探索在微生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律的PBL教學(xué)模式和精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并在幾屆生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生中實(shí)施。教師和同學(xué)對(duì)改革后的教學(xué)效果普遍反應(yīng)良好，認(rèn)為這樣的教學(xué)改革大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法，使得學(xué)生必須主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，如：學(xué)生要通過文獻(xiàn)的查閱和深入學(xué)習(xí)與此相關(guān)的專業(yè)知識(shí)來制定實(shí)驗(yàn)方案，掌握完成各單元目標(biāo)所需要的方法和實(shí)際的操作技能，解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，使學(xué)生體會(huì)到了知識(shí)的活學(xué)活用；同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生要進(jìn)行分工協(xié)助，每位學(xué)生都要參與問題的分析和討論，要學(xué)習(xí)聆聽別人的意見、發(fā)表自己的觀點(diǎn)，當(dāng)觀點(diǎn)不一致時(shí)通過互相的討論交流來達(dá)成一致，真正體現(xiàn)學(xué)生間的團(tuán)隊(duì)合作精神。在完成實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生的理論知識(shí)得以強(qiáng)化，培養(yǎng)了學(xué)生收集和評(píng)價(jià)信息、綜合運(yùn)用知識(shí)、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的科研素質(zhì)和創(chuàng)新精神。

2.2 提高教師的素質(zhì)

PBL實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施，需要指導(dǎo)老師更新教學(xué)思想觀念，注意角色轉(zhuǎn)換，精心選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，具有完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)，有能力對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行指導(dǎo)，控制實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程并解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中出現(xiàn)的各種問題。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師自身創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高是提升創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的前提，在微生物工程實(shí)驗(yàn)中實(shí)施PBL教學(xué)，需要教師不斷提高自身教學(xué)水平，深化教學(xué)改革，進(jìn)行教育創(chuàng)新，有力地促進(jìn)了本專業(yè)師資隊(duì)伍建設(shè)和教學(xué)研究工作的開展。

3 結(jié)語

教學(xué)理論特別強(qiáng)調(diào)教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)，PBL教學(xué)以學(xué)生為中心的教學(xué)思路，即訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法，又促進(jìn)了教師專業(yè)水平提高和教學(xué)方法創(chuàng)新，達(dá)到了教學(xué)相長的目的。在微生物工程實(shí)驗(yàn)中實(shí)施PBL教學(xué)，對(duì)促進(jìn)學(xué)校生物技術(shù)專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量的提高，深化教學(xué)改革和人才培養(yǎng)具有積極的意義。

[參考文獻(xiàn)]

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[2] 謝明杰，陳茜，王倩，等.強(qiáng)化微生物發(fā)酵工程實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28（2）：139-141.

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（收稿日期：2018-04-08）