儲衛(wèi)華，朱 衛(wèi)

(1.中國藥科大學 生命科學與技術學院，南京 210009；2.中國藥科大學 國家級生物制藥實驗教學示范中心，南京 210009)

微生物學是藥學各專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程。微生物與藥學有著密切的聯(lián)系，一方面微生物作為藥物的主要來源，其在新抗生素、生物酶、氨基酸等的發(fā)現(xiàn)和生產(chǎn)、生物工程制藥的發(fā)酵以及藥物的質(zhì)量控制中有著重要作用；另一方面，微生物學具有高度理論化、技能化以及多學科交叉等特點。這門課程也為微生物制藥、生物工程制藥、生物化學、分子生物學等課程的學習提供了相關的知識和技能基礎。因此，微生物學課程在藥學各專業(yè)的學習過程中具有重要的地位[1-3]。微生物學作為藥學專業(yè)的基礎課程，其教學效果的好壞直接關系到藥學各專業(yè)人才培養(yǎng)目標能否實現(xiàn)，所以微生物學的教學實踐與改革受到了學校的重視。傳統(tǒng)的藥學微生物學實驗所設計的各個實驗相對獨立、連貫性不強，學生缺乏從整體上把握運用實驗技能；另一方面“卓越工程師”班(藥劑學、制藥工程專業(yè))是培養(yǎng)具有較強工程實踐能力，適應制藥行業(yè)發(fā)展需要的拔尖創(chuàng)新人才，因此我?！白吭焦こ處煛卑鄬W生在第三學年的下學期5月1日后會到相關企業(yè)進行為期3個月的生產(chǎn)實踐，而微生物學課程就是開設在該學期，因此實驗課面臨著時間短、任務重，如果按照傳統(tǒng)的實驗開設，很難完成教學任務。鑒于此，參考國內(nèi)外的相關研究[4-12]，在“卓越工程師”班(藥劑學、制藥工程專業(yè))進行相關的教學改革與實踐，基于項目式學習教學方法(project-based learning, PBL)，建立了一套將微生物基本技能訓練與科研項目相結(jié)合的藥學專業(yè)微生物學實驗課程的教學新模式。經(jīng)過不斷探索和總結(jié)，所開設的項目式教學綜合實驗內(nèi)容成熟、條件具備，形成一套能完成體系化訓練學生藥學微生物技能的教學體系，激發(fā)學生參與科研興趣，達到教學效果。對我校PBL教學模式在藥學微生物學實驗教學改革與應用方面進行總結(jié)，以期為相關院校藥學相關專業(yè)的微生物學實驗教學提供借鑒。

1 項目式教學法微生物實驗教學過程

1.1 教學內(nèi)容整合

藥學微生物學實驗主要包括：微生物基礎實驗和藥學相關實驗。開設的實驗大都是操作性和驗證性的實驗，主要包括：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，藥物的體外抑菌試驗，抗生素效價測定等，雖然內(nèi)容充足，但連貫性差，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。因此開設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。

根據(jù)實驗的連貫性，設計“產(chǎn)抗菌物質(zhì)芽孢菌的分離鑒定及抗菌活性測定”項目式教學綜合實驗，通過這個完整的項目，將藥學微生物實驗從培養(yǎng)基配制、微生物分離鑒定、細菌計數(shù)及誘變以及抗菌活性測定等實驗有機結(jié)合在一起，以便學生能夠掌握傳統(tǒng)實驗中不同實驗的知識和技能。本項目式教學綜合實驗共設置了如表1所示的4個實驗，學生系統(tǒng)學習了培養(yǎng)基配置，從自然樣品中分離細菌、菌株純化、細菌染色、顯微鏡使用、細菌鑒定、菌株保藏和藥物的體外抑菌試驗等，達到掌握實驗技能的目的。

表1 項目式教學綜合實驗組成及需掌握的知識點和技能

1.2 教學模式改革

采取在開課前將實驗內(nèi)容及目標發(fā)布到e-class教學平臺上，讓學生了解有哪些實驗內(nèi)容并預習相關知識，學生通過教學平臺預先了解各個實驗的目的、任務及知識點以及該實驗所涉及的儀器設備，通過查閱相關文獻資料，找出該實驗相關的實驗方法，根據(jù)學生不同興趣愛好形成不同的小組(建議8人一組)，以小組形式設計實驗方案，最后經(jīng)全班討論形成統(tǒng)一方案。在實驗具體實施過程中，教師主要起引導和答疑作用，實驗完全由學生自己準備，完成小組討論設計的內(nèi)容，并把實驗結(jié)果詳細記錄下來，同時對實驗結(jié)果進行分析并總結(jié)。本課程總學時34學時，鑒于“卓越工程師”班該學期的特殊性，整個實驗流程為3個月，正常班級建議實驗周期為完整的一學期。

項目式教學綜合實驗與傳統(tǒng)微生物學實驗相比，其涵蓋知識面較廣，涉及的實驗內(nèi)容及知識點多，需要更長時間才能完成。僅不同培養(yǎng)條件和培養(yǎng)基組分對抗菌活性的影響實驗就包括菌種的培養(yǎng)、不同營養(yǎng)物質(zhì)、不同溫度、不同轉(zhuǎn)速對抗菌物質(zhì)產(chǎn)量的影響以及抗菌物質(zhì)體外抑菌實驗等內(nèi)容。充足的時間是該項目得以開展的重要保證，為此，中國藥科大學生物制藥教學實驗中心專門設立了開放實驗室，參與項目式教學綜合實驗的學生根據(jù)自身課程情況，相互協(xié)調(diào)，充分利用課余時間，根據(jù)實驗進度靈活安排實驗。實驗室制定了一系列相關制度，確保實驗室安全及實驗的正常運行，如每個實驗指定專人負責、制定實驗儀器及設備使用登記制度以及實驗室安全衛(wèi)生負責制等，實驗結(jié)束后要保證實驗室的整潔，確保開放實驗室制度能夠順利運行。

1.3 項目式教學綜合實驗的開展及課程考核方式

學生通過文獻檢索與研讀、進行小組討論設計實驗方案，包括所需藥品、實驗器材以及詳細的操作步驟，之后與項目負責老師進行實驗方案可行性的探討，確定實驗方案后，學生則嚴格按所設計的實驗方案和實驗計劃開展實驗。學生前期未接觸過微生物學實驗，為保證實驗的順利進行，學生除通過在線課程觀看相關的實驗操作視頻，了解微生物相關實驗技能之外，在進行實驗前，帶課老師對實驗過程中有可能遇到的實驗方法和技能進行詳細講解與示教。在實驗過程中以小組(建議8人一組)為單位分工合作進行實驗，組內(nèi)分工合作如(對樣品的稀釋，全組共用一套即可)；組間合作如(培養(yǎng)基條件優(yōu)化，每組進行不同的影響因素測定)。而基本技能如分離純化、細菌染色是人人參與。學生進行實驗，對所觀察到的實驗現(xiàn)象以及實驗結(jié)果在科研記錄本上進行詳細記錄，對實驗過程中出現(xiàn)的問題及時與相關教師進行討論，及時調(diào)整實驗方案，將問題盡快解決。在實驗結(jié)束后，學生需對所獲得的實驗數(shù)據(jù)進行處理并分析，最后按照校報論文的格式將實驗結(jié)果整理成文，并做好PPT進行匯報。

項目式教學綜合實驗的考核采用實驗報告、操作考核和書面考試相結(jié)合的方式。實驗報告占70%，操作部分占20%,書面考試占10%。實驗報告占比包括過程性考核(如是否有遲到早退現(xiàn)象、是否積極參與到實驗中、實驗做完是否整理實驗臺等)，實驗報告按照學校學報論文格式進行撰寫，而不是簡單的對每個實驗結(jié)果的記錄；操作部分主要是考察學生最基本的一些微生物操作技能，是否有無菌概念、顯微鏡如何使用、細菌染色、培養(yǎng)基配制和細菌接種等，學生隨機抽取考察內(nèi)容進行操作考核；書面考試部分主要是考察學生通過參與該項目式教學綜合實驗后，能否結(jié)合所學知識，針對相關知識點，進行一些簡單的微生物學相關的實驗設計。

2 項目式教學綜合實驗教學效果

2.1 提升微生物學實驗課程的教學質(zhì)量

開設該項目式教學綜合實驗發(fā)揮了學生的主觀能動性，學生主動參與到教學過程中去，他們能經(jīng)常接觸到微生物基本實驗，能夠很好地掌握相關基本技能，100%的學生掌握了顯微鏡的使用、細菌染色、培養(yǎng)基配制和細菌的分離培養(yǎng)等微生物基本技能，同時還掌握了藥學微生物的知識，如藥物的體外抗菌實驗等；實驗書面筆試主要是考核實驗要點和實驗設計，傳統(tǒng)模式下正確率一般在40%，經(jīng)過項目式教學綜合實驗以后，正確率提高到96.7%。

2.2 藥學專業(yè)文獻檢索、資料閱讀分析

本項目式教學綜合實驗是帶有科研性質(zhì)的實驗，完全是學生自主進行。學生需查閱大量文獻資料，設計實驗方案和計劃、自主實施實驗內(nèi)容。參與的學生根據(jù)實驗內(nèi)容首先通過查閱數(shù)據(jù)庫，如中國期刊網(wǎng)、Elsevier、Springer Link、Web of Science等數(shù)據(jù)庫，找出相關的文獻，再進行文獻閱讀和比較，在這個過程中提高了學生文獻查閱、總結(jié)和歸納的能力。閱讀相關文獻后，小組討論，設計并提出實驗方案，與項目負責教師探討項目的可行性，最終確定實驗方案，這一過程培養(yǎng)了學生文獻閱讀與科研設計能力。

2.3 提高學生參與科研的興趣

該項目式教學綜合實驗不是簡單的將幾個微生物學基本技能實驗進行整合，它是一個連續(xù)性的科研型實驗，綜合多個知識點，并涉及多種儀器的使用，這就要求學生多動手，學會儀器的使用；還有一些實驗原理，如紫外誘變或者紫外殺菌原理，為什么紫外線對芽孢菌沒有作用，讓學生了解紫外線只作用于進行DNA復制的營養(yǎng)體，使得細菌染色體的胸腺嘧啶形成二聚體，阻斷細菌繁殖，而不能作用于芽孢這種細菌休眠體；PCR對基因擴增的原理，要求學生查閱資料展開思考才能獲得結(jié)果，并指導實驗的順利進行。學生在這一過程中，主動參與實驗，其對知識點的掌握相對傳統(tǒng)教學的機械式灌輸要牢固。這種實驗教學方式激發(fā)了學生參與科研的熱情。根據(jù)學校教務處反饋，開設項目式教學綜合實驗的班級的學生參加開放性實驗的比例由原來的20%左右提升到86%，參加大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的比例明顯增加，近3年該專業(yè)學生參與國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目6項，省級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目12項，校級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目16項；指導的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目獲得“第二屆全國大學生生命科學競賽優(yōu)勝獎”和“第四屆全國大學生生命科學創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽二等獎”各1項。另外該專業(yè)的考研比例也有所增加，2019年藥物制劑“卓越工程師”班32名同學，除4名同學就業(yè)和10名同學保研以外，其他的同學分別考上中科院上海藥物研究所、北京大學藥學院、浙江大學、華西藥學院以及美國德雷賽爾大學、英國愛丁堡大學等國內(nèi)外著名高校和科研院所。

2.4 增強學生的團隊合作精神

在本項目式教學綜合實驗的實施過程中需要學生通力合作，不是某一個學生單獨進行操作完成的。從文獻查閱開始，就需要大家配合，分工合作，查閱不同實驗的原理及步驟，而后設計實驗方案；實驗實施過程中更需要團隊合作，如最簡單的培養(yǎng)基配置和分裝，有人做不同培養(yǎng)基成分的稱量，有人溶解培養(yǎng)基成分并調(diào)節(jié)pH值，根據(jù)物理性狀不同，又要加不同濃度的瓊脂，而后分裝滅菌。在整個項目過程中，每位學生的主觀能動性都得到了發(fā)揮，分工合作，最終使得實驗得以成功，這種自我參與后獲得的成功喜悅會增加對實驗的記憶性。

3 總結(jié)

該項目式教學綜合實驗在我校已開展了3屆，實驗以產(chǎn)抗菌物質(zhì)的芽孢菌為對象，圍繞藥學微生物，以科研為導向的連貫性大實驗。實驗過程中學生運用了微生物基本知識和技能，以及藥學相關知識，如抗菌活性的測定、藥物的體外抑菌試驗等。通過該實驗，提高了學生從整體上把握運用實驗技能技巧的概念及認識。在今后的項目式教學實驗過程中仍有待改進部分，在實際操作中可適當增加藥學微生物學發(fā)現(xiàn)案例重現(xiàn)，如從自然界分離產(chǎn)青霉素的青霉菌。可以在課程設置中增設興趣性小實驗，使得課程更具魅力與吸引力，如我們教研組在全校開展的“皿上添花”活動，以能產(chǎn)天然色素的微生物為基礎，繪制不同顏色的圖案。在實驗考核方面，將增加操作考核部分的比例，激發(fā)和驅(qū)使學生更加積極主動地動手做實驗。在實驗報告與PPT匯報方面，增加PPT制作與匯報分值比例，鍛煉學生們的表達能力。另外，還可增加對文獻檢索與資料閱讀分析考核，體現(xiàn)出實踐教學的創(chuàng)新性。另外在實驗過程中遇到的一些實際問題：如學生利用晚間進行實驗，而這個時間段教師已經(jīng)下班，沒法到現(xiàn)場進行指導，師生之間通過建立QQ、微信交流群，通過語音、視頻的方式及時解決問題?？傊?，項目式教學綜合實驗的開設使得學生在文獻查閱、實驗設計、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，為今后的畢業(yè)設計或者以后讀研進行科學研究打下了良好的基礎。