谢琦　梁斌　唐颖　林军　王凛　周先丽

[摘要] 微生物工程是一门实践性很强的课程，为提高教学质量，在微生物工程实验教学中尝试引入PBL教学法。结果表明，在微生物工程实验中实施PBL教学法，可训练学生科学的思维方法，提高学生的职业技能，培养学生的创新能力。

[关键词] 微生物工程实验；PBL；教学改革

[中图分类号] R642.2 [文献标识码] A [文章编号] 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

微生物工程是我国高等院校生物技术专业的主干专业课程之一，是现代生物技术与工程学紧密结合的课程，是一门应用性和实践性非常强的课程。通过该课程学习，要求学生掌握微生物工程的基本原理和方法，初步具备应用这些基本理论去分析和解决生产过程中的具体问题以及开发新菌种、新工艺和新技术的能力，为学生将来从事生物技术实际工作打下扎实的专业基础[1]。实验课程是实践教学的重要环节，实验教学的任务是加深学生对理论知识的理解，掌握科学研究的基本方法和实验技能，培养学生严谨的治学作风、分析问题和解决问题的能力，创新能力和创新精神。目前国内高等院校进行实验改革的共识是减少验证性实验和单一性实验，强调灵活多样的实验教学方法[2]。

PBL是以问题为基础来展开学习和教学过程的一种教学模式，PBL 教学强调把学习设置于复杂的、有意义的问题中，通过让学生合作解决实际问题来学习隐含于问题背后的科学知识，从而培养学生独立思考问题和解决问题及创新的能力，提高学生学习的主动性，使学生由“学会”变为“会学”[3-4]。微生物工程具有工程与应用特色，如何使学生在众多的单元知识学习过程中，将知识点融会贯通以适应当前科技飞速发展，已成为检验课程教学成败的关键。积极探索在微生物工程实验教学中引进PBL教学法，将为学生精心选择和设计的问题融入实验教学中，学生通过在实验中解决这些问题来获取关键的知识，并在实验过程中训练相关的操作技能。

1 PBL在微生物工程实验教学中的应用

1.1 实验内容的改革

由于微生物工程涉及上游的菌株选育、中游的发酵培养和下游的产物提取等各阶段的理论知识与操作技能，还涉及到各阶段的优化及上中下游总体的优化与整合等，以及新产品、新工艺、新技术的开发。过去开设的课程一般是一些孤立的，但力求上中下游均包括的验证性实验，但由于开设的实验涉及不同的产品，内容之间联系不多，学生完成实验后，虽然学习了一些基本技能，但对微生物工程产品生产的全过程缺乏总体认识，特别是对各单元操作的优化与整合没有得到训练，不能将所学的知识融会贯通。因此，当遇到实际问题时，学生还是不知如何下手，缺乏应对实际工作的综合能力[5]。为了解决实验教学中存在的问题，设计了以一个产品为主线的综合性探究性实验，明确实验目標，学生为了完成实验的总体目标，必须对实验的各单元进行分解和整合，实验结果是开放性的。为完成实验任务，学生需要在实验课前有针对性地去查阅文献，积极思考，分析解决问题，并在具体的实验操作中应用。教师在实验教学中采取PBL的教学模式对学生进行引导。学生完成实验后会对微生物工程的上中下游各环节有一个清晰的，完整的认识。同时，培养了学生的创造性思维和创新精神，提高学生的综合能力。

1.2 PBL教学法的实施

综合性实验是以微生物发酵生产葡萄糖淀粉酶为主线，实验的总目标是在摇瓶规模下实现葡萄糖淀粉酶的高产。该实验包括菌种的筛选、培养基的优化、发酵条件的优化、产品的分离纯化、葡萄糖淀粉酶活性的测定等环节，学生需要将上中下游各环节进行优化整合才能完成实验任务。实验老师一般把20人左右的学生分为一个实验班组，在实验前向实验班的同学明确提出他们要完成的实验总目标，然后要求同学们分成4个小组通过查阅文献各自制定出葡萄糖淀粉酶的生产路线，包括菌种的筛选、培养基的配方、发酵工艺条件、分离纯化的方法，然后制成PPT上台演讲，老师和同学一起讨论4个小组提出的方案，最终确定出一套基础方案。下一步，老师和学生一起讨论将总目标分解成各环节的小目标，老师会针对目标提出问题，学生根据目标问题自主在4个小组中进行分工，同时运用统计学的优化方法设计实验，各小组完成优化实验的一部分，然后将全班的实验结果汇总，分析讨论，得到最优的生产条件。如全班同学先分工用正交的方法完成了培养基的优化，下一步再分工完成发酵条件的优化。实验过程中，教师针对具体问题，让学生主动思考，分析讨论，鼓励学生自己分析问题。这样就可使学生加深对实验全过程的认识。许多学生提出一些新颖的想法，把学习真正变成创造性的活动，提高了学习效果。最终通过全班同学的努力，逐步完成实验方案中所有的实验环节，实现了实验的总目标，同时也在实验过程中培养了学生的思维能力、创新和协作能力。

2 PBL教学法在微生物工程实验中实施效果分析

2.1 提高学生的综合素质

實验教学改革前，采用的教学方式一般都是教师在课前将实验材料准备好，上课时详细地讲解实验原理和实验方法，强调实验的注意事项。学生对老师高度依赖，上课前不预习，实验时才通过听讲了解今天的实验内容，实验时完全按照老师的讲解操作，不敢越雷池一步，以求得到好的实验结果。这样的教学安排，学生由于缺乏自主思考，处于被动的机械操作的状态，做过的实验往往做过就忘，更谈不上融会贯通和创新。因此，我们积极探索在微生物工程实验教学中引入符合学生的认知规律的PBL教学模式和精选实验内容，并在几届生物技术专业学生中实施。教师和同学对改革后的教学效果普遍反应良好，认为这样的教学改革大大提高了学生学习的积极性和主动性，提高了学生的综合素质。这样的实验设计和教学方法，使得学生必须主动参与到实验的各个环节，如：学生要通过文献的查阅和深入学习与此相关的专业知识来制定实验方案，掌握完成各单元目标所需要的方法和实际的操作技能，解决实验中遇到的问题，使学生体会到了知识的活学活用；同时在实验中学生要进行分工协助，每位学生都要参与问题的分析和讨论，要学习聆听别人的意见、发表自己的观点，当观点不一致时通过互相的讨论交流来达成一致，真正体现学生间的团队合作精神。在完成实验的过程中，学生的理论知识得以强化，培养了学生收集和评价信息、综合运用知识、分析问题和解决问题的能力，培养了学生的科研素质和创新精神。

2.2 提高教师的素质

PBL实验教学的实施，需要指导老师更新教学思想观念，注意角色转换，精心选择恰当的实验教学内容，具有完善的知识结构，有能力对学生的实验设计方案进行指导，控制实验的进程并解决学生在实验操作过程中出现的各种问题。实验指导教师自身创新思维的培养和创新能力的提高是提升创新性实验教学质量的前提，在微生物工程实验中实施PBL教学，需要教师不断提高自身教学水平，深化教学改革，进行教育创新，有力地促进了本专业师资队伍建设和教学研究工作的开展。

3 结语

教学理论特别强调教会学生学习，PBL教学以学生为中心的教学思路，即训练学生科学的思维方法，又促进了教师专业水平提高和教学方法创新，达到了教学相长的目的。在微生物工程实验中实施PBL教学，对促进学校生物技术专业课程教学质量的提高，深化教学改革和人才培养具有积极的意义。

[参考文献]

[1] 田亞红.一体化教学模式在《微生物工程》课程教学中的应用[J].教育教学论坛，2014（26）：100-101.

[2] 谢明杰，陈茜，王倩，等.强化微生物发酵工程实践教学培养学生创新能力[J].实验室研究与探索，2009，28（2）：139-141.

[3] 周先丽，苏何玲，刘永明，等.浅谈PBL教学模式在生物化学教学中的重要性[J].教育教学论坛，2017（1）：123-124.

[4] 揣侠，赵艳，刘伟，等.PBL与LBL教学法相结合在医学微生物学实验教学中的应用和探讨[J].中国继续医学教育，2017，9（1）：15-17.

[5] 姚越飞.发酵工程课程实验教学改革探索[J].中南林业科技大学学报：社会科学版，2010，4（4）：166-168.

（收稿日期：2018-04-08）