PBL教学模式在酿酒工程专业微生物学实验教学改革中的应用

李 琼，蒋泽元，闫松显*

（茅台学院，贵州 遵义 564507）

微生物学是研究微生物及其生命活动规律的科学，是生物学领域中一门非常重要的基础学科，这门学科的特点是具有很强的实验性和应用性[1-2]。微生物学实验是酿酒工程专业的一门核心课程，也是培养学生专业知识综合应用与研究创新能力的重要环节。针对传统实验教学中存在启发性不足、学生自主创新环偏少，教学内容连贯性差等问题[3]，项目团队深入分析影响实验教学质量的相关因素，从教与学两方面找原因，探索提高微生物学实验教学质量的可行途径[4]。

项目式教学法（project-based learning,PBL）是一种通过实施一个完整、系统的实验项目而进行的教学活动[5-6]。该研究基于项目式学习教学方法修订实验教学大纲，建立了一套将微生物基本技能训练与科研项目相结合的酿酒工程专业微生物学实验课程的教学新模式重组教学内容，加实验教学的管理环节，改革、创新实验教学模式，达到调动学生积极性，提高学生参与度的目的。同时，通过加大学生动手能力和专业技能的培养力度，进而不断推进该课程教学质量的全面提升。

1 项目式微生物学实验教学过程

1.1 科学设计项目任务

在传统微生物学实验教学体系中，开设的实验大多是操作性和验证性的实验，主要有显微镜的使用，微生物形态学观察及染色、计数，培养基配制，消毒灭菌的方法等。虽然内容充足，但实验项目安排彼此独立分割，连贯性差，综合性、设计性实验比例低，很难从整体上把握运用实验技能技巧的概念及认识，不能满足学生的求知欲望。近年来很多高校对微生物学实验课程的教学内容进行了改革，通过减少验证性实验和增加综合性设计实验以追求学生创新能力的提高，但由于学生基本实验技能掌握不够扎实导致改革效果不理想[7]。因此开设项目式教学综合实验，有助于发挥学生学习积极性，开拓学生创新能力。

项目式实验课程教学的鲜明特征是教学内容是否具有一定整体性、系统性和相互关联的特征，每个实验项目的知识点是否能够有机融合到教学中予以执行。本项目式教学综合实验共设置了如表1所示的8个实验，学生在教师的指导下以酱香酒酒醅为研究对象，分组设计实验方案，从器皿的包扎、消毒、等实验材料的准备开始，进行酱香酒酒醅样品的处理、酒醅中微生物的分离、酒醅中微生物的纯化、酒醅中微生物的初步鉴定及保藏、革兰氏染色、糖发酵实验、微生物基因组DNA提取、PCR实验等，将微生物研究常用的方法和技能有机地穿插在整个项目式实验中。

表1 项目式教学综合实验组成及需掌握的知识点

基于微生物实验中存在微生物需要培养的特殊性，项目采用分段进行的模式，32学时实验课程教学被安排在不同的8个时间段，每个实验项目既独立又统一，既能相对独立地进行，又能系统、有机地联系在一起，组成一个完整、连续的项目探究实验。这种设计不仅有利于学校的教学组织和实验室的教学秩序安排，同时学生通过进行包括项目设计、样品采集、实验材料规划与准备、实验开展以及实验中的生物安全规范操作等一系列细致的工作，能有效地训练微生物研究常用的方法与技能，锻炼了学生的专业实践能力也培养了学生的科研思维，让学生体会到如何科学组织项目研究体会到项目研究的艰辛与乐趣，为学生无论是从事酿酒相关工作还是继续深造打下坚实的基础。

1.2 创新实验教学模式

1.2.1 课前的准备

在开课前，将教学目标和实验内容、微生物学基本操作技能视频以及收集、整理的教学资料，发布到“学习通”的教学平台上，学生预先了解实验目的、涉及的知识点、仪器设备、操作技术等，学生利用碎片化时间，通过移动设备进行随时随地的移动学习，包括阅读电子文档、观看视频、听“课”等方式进行课前专业实践的学习，熟悉了实验的操作流程并进行项目方案设计和完善等[8]。教师通过“学习通”后台查看学生的预习情况，并针对学生在平台上反馈的问题进行及时有效的课外指导，充分体现以学生为主体的教育方式[9]。

1.2.2 课中实验实施

在讲授阶段，利用多媒体技术进行教学，注重教学内容与思政元素和生产实践的结合。在实验示范阶段，通过教师示范为主多媒体演示授课为辅的方式——亲自示范着重强调基本要领和关键动作，让学生勤加练习，多媒体演示让学生对即将进行的实验有一个直观认识。教师在课堂上随时关注学生的实际操作，及时发现并纠正不规范的操作，同时对每组学生的操作情况进行打分，关键的实验操作要求每一位同学都独立操作一遍，小组成员互相观摩、学习和纠正，保证每一位同学都掌握正确、规范的操作方法。培养了每位同学的参与意识，增强了学生学习的主观能动性，学生的统筹设计和团队协作能力也得到了锻炼[10]，从而提高了实验的教学效果。

1.2.3 课后实验总结讨论

鉴于微生物的培养的特征，部分实验学生需要接种18h后对实验现象或实验结果进行观察并记录，采取的措施是开放实验室，学生可以随时进入实验室，实验时间不受限制，充分发挥实验室的功能。通过实验室的开放，将主动权交给学生。如学生晚间需要做实验，而这个时间段老师已经下班，没法到现场进行指导，采取的措施是建立QQ交流群，用语音、视频的方式及时解决问题。此外，要求学生先组内根据实验结果复盘实验操作过程，查阅相关文献或在任课老师的引导下，讨论实验成败的原因，最后以图片和文字的形式对实验效果或结果进行记录，以实验报告的形式呈现。

1.3 多元评价体系

考核是实验教学中的重要一环，直接影响学生的学习动力、学习态度和教学效果[11]。本课程的成绩由平时表现（10%）、实验操作（40%）和实验报告（50%）三部分组成。平时表现为课程行考核，如是否有迟到早退现象、是否积极参与到实验中、做完实验是否整理实验台面等；实验操作成绩主要对操作技能的规范性进行评定，任课教师以组为单位评分，促使每位组员认真对待每一次实验，重视基本操作和技能的学习，整体提高了学生的实验操作水平；实验报告包括实验名称、实验目的、实验原理、主要试剂及仪器、实验步骤、实验现象及数据记录、实验数据处理及实验结果、问题及讨论等部分组成，要求学生以科技论文的格式为标准，撰写实验报告，让学生巩固实验过程，并通过数据分析，对实验结果进行讨论，得出结论。

2 项目式综合实验教学效果分析

2.1 提高了学生的专业能力

项目式微生物学实验教学通过整合各类优质资源，发挥互联网的优势，让互联网和实验教学健康深度融合，碎片学习和系统学习有机融合。在本课程项目式教学综合实验的实施过程中需要学生自选搭档，通力合作，学生在文献查阅、独立操作、所学知识的综合运用等方面都得到了较大的提高，每位学生的主观能动性都得到了发挥，最终使得实验得以成功，这种自我参与后获得的成功喜悦一方面增加对实验的记忆性，另一方面为今后的毕业设计或者以后读研进行科学研究打下了良好的基础。

2.2 提升微生物学实验课程的教学质量

开设项目式教学综合实验充分发挥了学生的主观能动性，学生积极地参与到教学过程中，很好地掌握相关微生物操作技能。关于酿酒工程专业学生对微生物学实验教学的效果的反馈，通过“学习通”平台发布了调查问卷，最终结果表明，92.2%的学生认生物学实验课程的项目式实验内容合理；87.5%的学生认为实验学时安排是合理；98.4%的学生认为2～3人自由组合的分组实验的方式合理；对将实验相关技术视频引入课堂持肯定态度的占95.3%；71.9%学生认为本课程对进一步掌握和理解微生物学基本知识和基础理论的促进作用；93.7%的学生对“平时表现（10%）+实验操作（40%）+实验报告（50%）”的考核体系予以肯定性评价；此外，总体来说绝大部分学生认为微生物实验教学模式在提高思维能力、组织能力、动手能力以、科研能力、创新能力及毕业论文的实施起到了积极的促进作用明显。

3 总结

本课程通过完成“酱香酒的酒醅中微生物分离、纯化与鉴定、基因组的提取及PCR反应”为主线的应用研究型综合实验项目，这个系统连续的实验项来组织教学活动，将锻炼学生的实践操作能力贯彻到实验教学的各个环节。实验室开放给学生，实验资源得到充分利用，促进传统与先进有机结合，课内教学与课外延展相得益彰，既相互独立又整体统分开来是一个个单独的实验，联合起来又是个综合项目，实验具有延续性和逻辑性，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。

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。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，教师要随时指导、纠正学生的操作，课堂纪律难以兼顾；由于学生的基础不同，对实验操作的掌握程度不一致，需要分层次考核学生课程任务完成情况，给课程的考核增加难度。解决方式是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，完善实验室的硬件设施，合理设置考核方式，激发学生学习兴趣，使学生具有独立应对实际工作的综合能力和可持续发展的学习能力及创新能力，进一步提升微生物实验教学的效果。