李琴 杨江科 曾万勇

摘要在“新工科”发展的背景下，创新能力培养成为高等教育的一个主要任务。本研究尝试采用“以问题为导向，以学生为主体”的PBL教学模式将“微生物学”理论课与实验课结合，通过理论知识能力和综合能力训练，让学生一步步地尝试分析和解决问题，促进学生展开自主学习，帮助学生形成知识体系，增强教学的科学性与系统性。

关键词 PBL；自主学习；创新能力培养

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2022.02.042

当今世界瞬息万变，国家间的关系十分复杂，高校在人才培养过程中需要不断探索引导学生主动学习的路径、提升学习深度的教学技能，培养基础知识扎实、工程实践能力强、综合素质高的创新性人才，对服务和支撑我国社会各领域和经济转型发展具有重要的意义。

微生物学是生物相关专业的基础专业课程，为后续课程的学习奠定了基础，同时也是一门具有实操意义的课程，因此课程学习非常重要。一般院校中开设微生物学实验，一方面使学生获得基本的微生物实验技能，另一方面通过在实践与实验中让学生加深对微生物基础理论的理解，更好地掌握专业相关知识点，实现系统地培养学生分析问题、解决问题的能力的目的。因此，本研究中采用“以问题为导向，以学生为主体”的PBL教学模式将“微生物学”理论课与实验课结合，促进学生展开自主学习，帮助学生形成知识体系，增强教学的科学性与系统性。[1-3]

1实验对象与方法

1.1实验对象

以本校生命科学本科专业二年级两个班学生共计58人作为研究对象，在此前的校园学习过程中，他们上过的课程都是一致的，因此他们的专业知识水平接近；同时理论课和实验课的授课老师都是同一人，这两个因素保证研究对象在专业知识与能力上的接近。58名学生中男生35人，女生23人，年龄约20-21岁，按班级分组，其中生命科学2班（28人）为对照组，生命科学3班（30人）为实验组。两组学生的人数、年龄、专业知识水平等方面无明显统计学差异，具有可比性。

1.2实验方法

采用高教出版社周德庆教授编撰的第4版《微生物学教程》为理论课程教材，实验课程教材为自编教材，以教材中第一章“原核微生物”为理论教学研究章节，理论教学内容辐射微生物的营养与生长、微生物的生长；实验教学则包括革兰氏染色、细菌培养基的配置、大肠杆菌的培养和灭菌与无菌操作等基本知识。

具体教学过程中，对照组采用常规教学方式，即理论教学先行，按照教材上的顺序进行授课，讲解理论知识点，随后进行对应的实验操作，操作过程中对之前的知识点进行回顾与分解，以加深学生对基础理论的理解。[4-8]

实验组则采用实验课先行，将少量理论课穿插在实验课中的方式，先让学生观看相应的实验操作视频，然后引导学生进行培养基的配置与灭菌、大肠杆菌的摇瓶富集培养，然后取样染色显微观察，同时转入固态平板分离培养，最后转接到EMB平板进行鉴别培养和乳糖培养基中进行发酵培养，记录每一步实验的结果。在对实验结果的分析过程中围绕大肠杆菌的个体形态和菌落形态、营养元素、代谢特点进行知识点的讲解和分析，并提出相关问题，例如大肠杆菌生长需要哪些营养物质？固态培养和液态培养的区别和适用性？如何制定培养基？如何设计实验检验微生物生长过程中的产酸产气？等等。学生根据实验现象充分理解相应理论知识，最后让学生（分组，2人一组）给出“酵母对不同碳源、氮源的利用情况分析”实验设计并进行实践操作，得出实验结果。教师在整个实验操作和教学过程中给出专业辅导、纠正和评价。

1.3评价方式

两个组的评价均从两个方向进行考核：理论知识考核采用试卷考核，主要考查学生对理论知识的理解与掌握情况用以考查知识点的教学效果；能力考核则由教师根据学生制定的实验方案和所得到的实验结果进行考核，主要考核实验方案的科学可行性、对实验结果的分析和解决方案，同时参考整个学习过程中的学生体现出来的教学互动与反馈，用以评价学生在学习过程中的创新能力和创新意识等综合能力。

1.4教学效果分析

试卷考核成绩采用SSPS19.0软件进行统计学分析，从均值+标准差两个统计学数据反映两个班的得分情况，组间则均采用t检验中的成对检验。学生的教学感受与教学满意度分析采用在线不记名问卷调查[9]的方式进行。

2实验结果

通过对试卷考核成绩、实操评价的分析，实验组的成绩与实验设计水平明显高于对照组（表1），两组的成绩差异显著（P<0.05）。两组的得分差异在实验设计评价方面（13.65）要高于试卷考核（10.92），这说明通过这种问题引导的PBL教学模式，不仅学生的理论知识学习效果得到了提升，实验动手能力和创新能力则得到了更大的提高。

实验章节教学完成后，58名学生均参与了教学满意度的不记名问卷调查，此次问卷调查的有效率为100%。从问卷调查中发现，实验组对教学的满意度显著高于对照组（表2），分析差异显著（P<0.05），说明PBL教学模式得到了学生的认可。

3分析与讨论

“微生物學”是生物学专业的一门重要基础理论课程，而微生物学实验技术是每一个生物学专业的学生都必须具备的。因此，课程教学必须要实现理论知识牢固掌握和实验技能灵活运用这两个最基本的目标。

现今信息化技术发展迅猛，运用信息技术手段进行教学成了众多教师寻求教学改革的路径，笔者前期也进行了相关方面的教学改革。[10]在教学改革中，笔者发现微课、慕课等教学模式和多种教学平台为教学提供了非常多样化的选择，但是碎片化的微课、虚拟的实验平台还是相对比较分散和独立，并不能真正让学生体会到理论与实践相结合后碰撞出来的巨大吸引力。因此，笔者引入“以问题为导向，以学生为主体”的PBL教学模式，尝试着将解决问题取代知识传授放在首位，在实验中发现问题之后再进行理论知识的讲授。在完成了理论知识和实验操作后，再设置新的问题，让学生利用学到的知识设计可行性的实验方案并对实验结果进行分析，对学生而言这是一种非常积极快速的学习成果反馈与评价方式，能让他们在短时间内验证自己所掌握的知识水平，让他们大胆地将理论知识运用到实际操作中，同时提升他们的学习积极性，也培养了他们的创新意识和能力，实现了教学的基本目标。

在整个教学过程中，对比两个组的学生的学习状态和方式，对照组的学生更趋于安静聆听、记笔记和课后请教老师等方式，这可能源于在教学过程中教师依然充当着主角，学生则自觉地选择了配角的身份，于是他们更在乎教师对自己的评价，因此对于自己的成绩与得分显得更为关注。而实验组学生的学习积极性明显调动起来，他们第一时间想到的是寻找解决问题的方法，或者咨询老师或者内部讨论或者查找资料，他们在尝试依靠自己寻求解决问题的方法和路径，这个过程其实就是学生创新意识的觉醒与发展过程。这源于PBL教学模式核心是以问题为中心，以学生自我学习为主体，教师仅仅是引导者，因此他们对教师的评价显得不那么在意，对成绩分数的在意度要低于对照组，因为他们更多的从解决问题的探索过程中获取愉悦感和成就感。

这种明显的差别存在的原因，应该是在实验组的教学过程，教師让学生带着问题参与到学习中，学生很清楚他们最终是要给出问题的解决方案的，因此，他们更为积极，目标性更强，解决问题成为他们学习过程中的核心与动力，也成了他们培养归纳、创新和解决问题等综合能力的途径。在这个过程中，学生通过各种探索，对知识进行质疑、判断、比较、吸收、选择及分析综合，尝试寻找解决问题的方法和路径，极大地发挥了学生的能动性和创造性，有利于真正理解知识和逐步获得综合思考和解决问题能力。

在PBL教学过程中，笔者意识到教师的作用是引导、支持和监督。因此，教师需要有力把握课堂，及时有效的进行沟通和给予学生帮助。学生在学习过程中通常是以小组的形式进行，因此，一方面教师需要引导学生进行专业水平相当的分组，另一方面教师还需要协调学生间的合作。同时建立多样化的评价体系也是非常重要的，不同的评价方式在综合考查学生学习效果之余能有效提高学生的积极性。

4总结

当前由于信息技术高速发展，信息化已深入到社会生活的方方面面，大学生在学习过程中信息获取渠道非常丰富。但正是因为信息海量，学生学习过程有些偏快餐化，很多知识点并未深刻理解，加之早前的教育理念是“以教师为主，以讲授为主”，导致很多学生积极性不足，人才培养过程目标较为浅层。本研究尝试借助“以学生为中心、以问题为导向”的PBL理念，翻转理论课堂和实验课堂的教学顺序，进行以“解决目标问题”为主的混合式教学，通过对学生理论知识能力和综合能力进行训练，让学生一步步地尝试分析和解决问题，主要解决了传统教学模式中“重教师讲述，轻能力培养”导致的知识与应用脱节等问题，积极引导学生自主学习，进而培养创新能力和创新意识。

基金项目：武汉轻工大学校级金课建设项目、校级思政课程建设示范项目。

参考文献

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