项目式教学在食品专业微生物学实验课程实践教学中的应用与思考

滕 超，李秀婷，范光森，杨 然，徐友强，张成楠，李微微

(1.北京工商大学食品营养与人类健康高精尖创新中心,北京 100048；2.北京工商大学 食品与健康学院，北京 100048)

1 引言

微生物学是高等院校食品科学与工程专业开设的一门重要的基础课程，具有极强的实践性和应用性，是许多后续专业课程的先修课程，为发酵食品、食品安全控制、食品贮藏与保鲜等食品研究领域提供了理论基础，在衔接专业课与基础课中起着重要桥梁作用。本课程涵盖的内容一般包括微生物学的基础概念和应用拓展等两大部分。基础部分包括主要微生物的营养与生长、能量和物质代谢、遗传变异、菌种保藏、鉴定、生态(与生境的关系)等；应用部分包括主要发酵微生物的生产(微生物的作用及机理等)、食品保鲜(有害微生物的抑制和有益微生物的利用等)、食品安全(有害微生物的检测等)等内容，涉及到的知识点多，内容琐碎繁杂[1]。

实验教学是食品及相关专业微生物学课程教学中的重要组成部分，一般高校设定其学时高达总学时的40%～60%(有的已经将微生物实验课改成单独课程进行设置)。实验课程作为理论课的拓展和实践，不仅可以让学生在实践中重新认知所学理论知识，提升分析问题的能力，还可以培养学生的团队合作能力和创新意识，高度符合工程化教学及“产出式”教学的基本导向[2]。但是很多高校在食品微生物学实验教学过程中，却发现学生中普遍存在“重理论、轻实践”的现象，实验课程前期准备主动参与性不足，实验操作过程中缺乏理解而一味地机械重复，实验结果与分析缺乏深入思考与总结，甚至出现抄袭现象，以致部分学生实验操作能力薄弱，发现问题、寻找解决问题方法的能力不足，无法满足当今社会对高质量人才的需求。为了提高实验教学效果，培养学生专业素养，本文尝试从调动学生积极性、实验环节再设计以及创造理想实验条件等方面对实验教学模式进行改革来改善此种状况[3]。

2 课程存在弊端及现状分析

2.1 学习环节严重缺失

目前大部分学校的微生物实验教学基本情形是课前需要大量时间来准备预实验，如模式菌株的培养和准备，而这个过程很难在实际教学过程中完成，一般是由实验师或助教研究生提前准备，包括实验过程中所需要用到的实验器材、试剂和材料等。这就导致学生无法全面了解并参与实验的整体过程，实际学习的效果被大大降低。

2.2 学习过程机械被动

实验课通常4个学时连上(大约3 h左右)时长一般较长，其中仅实验原理与过程的讲解就需耗时近1 h，而学生在没有完全理解实验原理以及知识贯通的情况下便动手操作，只能一味的重复操作老师讲述的实验过程，缺乏在实际中的应用思考，例如在显微镜下按图索骥地寻找特定的微生物细胞及基本形态。这种教学形式和时间分配容易使学生感觉枯燥乏味，对实验过程印象单一刻板化，以致逐渐消减了学生大胆设想、乐于思考与积极探索未知的精神。

2.3 学习效果无法检视

在学生完成实验得到结果后，由于教师工作时间及精力的限制一般只能按照实验结果的正确与否给定分数，在这个过程中就会削弱实际操作过程的重要性，久而久之就会使学生产生“结果重于过程”的错误意识，甚至导致有的学生为了得高分去抄袭他人数据结果，不利于学生辩证思维的培养[4,5]。

3 把脉课程核心构建立体化项目式教学模式

3.1 基本设计思路

为了改善微生物实验教学模式的不足，以顺应培养符合社会需求的高校人才的模式，国内不少学者开始着力研究新模式教学在食品微生物学课程教学中的应用[6]。例如在课堂上引入基于问题的学习(problem-based learning，PBL) 作为教学实验，通过问卷调查与学生访谈等形式发现PBL 教学使学生对食品微生物学产生更加浓厚的兴趣，从一些开放性实验设计与完成的情况来看，PBL教学班和对照班学生相比综合能力有着明显提升[7]。而亦有学者综合比较了目前比较流行的几种教学方式的特点，为其他教育工作者提供有了有益的参考(表1)[8]。

表1 4种主流教学方法模式效能比较

基于工科特点及食品专业作为交叉应用学科的特殊性，结合“项目式教学”特征，课程在整体设计上应尽量突出“过程重点‘预设’”“关键信息组合”“整体规划设计”“目标具体统一”等特点，使得教学更多地为“学习产出”而服务，应该是更加有益的探索。具体模式及设计见图1。

图1 微生物实验项目式教学实施示意

3.2 具体过程设计

3.2.1 总体设计安排

本课程的项目式教学的实践设立在课上延续教学环节，目标定位于“夯实学习基础，激发研究兴趣，培育创新思维”，通过与实际联系更加紧密，研究内容更加灵活，研究体系更加综合的第二课堂试验提升学生对课程重点知识的掌握，同时在课外训练过程中培养学生严肃认真的科研习惯和融入社会后的团队协作能力。

根据微生物学课程大纲要求，在学生对相关理论知识与实验操作原理初步掌握的基础上开展实验教学。学生以班级为单位进行分组，一般4～6人为1组，要求每个研究小组设置不同的题目，针对不同的实验样本开展实验。每个小组配备指导教师1位，研究课题应在指导教师的指导与帮助下，由组员共同合作进行具体的实验方案设计，并组织实施，设定的实验内容完成后，小组应针对实验过程中的实际情况与结果进行分析讨论。根据此环节学时及教学目标，共设置包括5个训练单元，共17学时。培训学习内容为中华传统发酵食品中酵母菌的筛选及性能初步考察。

3.2.2 项目内容描述

实施单元1：培养基配制及样品处理(4学时)：包含培养基配制、酵母菌的初筛。

实施单元2：菌种纯化(1学时)：包含菌株的分离纯化(观察初筛平板，根据菌落形态及显微镜观察，挑取单菌落按分区划线法接种疑似酵母菌于生长培养基中，培养3 d)。

实施单元3：酵母菌纯化及形态观察(4学时)：包含疑似酵母菌判定、制片及显微镜形态观察(参照前面实验课酵母菌细胞的死活鉴别及形态观察实验进行描述)、菌株的划线纯化(观察初筛平板，根据菌落形态及显微镜观察，挑取单菌落按分区划线法接种于生长培养基中，期间培养2～3 d进行碳源同化实验、糖发酵试验、耐酒精能力测定等。

实施单元4：酵母菌基本性能测定(4学时)：包含碳源同化实验、糖发酵试验、耐酒精能力测定等。

实施单元5：酵母菌生长曲线测定及菌种保藏(4学时)：包含生长曲线的制作、菌种保藏[9]。

4 实施效果检视及问题反思

通过以上类似项目攻关或课题布置的研究型教学环节设计，结合已经实施5届食品科学与工程专业本科生的实际教学效果来看，可以较好地改善或避免传统微生物实验课的弊端与不足，在一定程度上实现了贯通知识系统、强化思考动能、提升实践效果的教学目的。首先，以与食品微生物学密切相关的实际探索性项目为引导，以自主思考为导向，结合传统实验课程教学模式，促使学生参与到知识与技能形成的全过程。其次，通过与学生讨论和交流实际实验过程中出现的问题，引导学生将理论与实际相联系，鼓励学生积极地对判断和探索微生物实际应用的情况，避免了抛开实际应用情况而一味的“填鸭式”教学，促使学生在做中想，在想中做，深入地思考与实操的结合，使学生的学习效果大幅提升。

当然，这种项目式教学在实施过程中也存在一些问题和不足。首先，这种教学模式会导致实验时间的延长以及实验指导力度的加大，使教师工作量显著增加，这就需要投入更多的师资力量(包括必要教辅人员的增加)以保障更好的教学效果；其次，由于具体实验设计与实施由学生主导完成，学生层次不一，效果不一(学生无法更好的根据实验进程有效保证实验的连贯性等)，因此不一定可以获得较理想的实验结果。此外，需要通过教学过程的实施与评价，来综合考量项目式教学所要完成的课程任务在整个课程学习中所占的比重，从而在课程安排上进行进一步调整和完善。后续还需要在具体实践中不断打磨和完善此教学模式的一些细节和安排，进一步提升微生物实验教学的效果。

5 结语

项目式教学是应对目前食品专业微生物实验课所存在的课堂教学方式僵化、学生学习效率不高、学习效果不好等问题的有效途径之一，课程组近年在教学一线的工作过程中进行了大胆的尝试，通过食品微生物实验课项目式教学的基本设计和运行实践，不仅改革了传统灌输式实验教学模式，提高了学生的积极性和主动性，而且对培养学生积极求证的科学精神，团队合作与协调的管理能力，以及合作意识的提升均起到了积极的促进作用。