微生物學實驗課程在民辦高校制藥工程專業(yè)中教學方法的改革與探索

陳慶林 劉 穎 王 巍 劉春紅

(長春工業(yè)大學人文信息學院，吉林長春，130000)

制藥工程是國際前沿技術集聚的行業(yè)，隨著近年新型冠狀病毒疫情的爆發(fā)，作為制藥工程行業(yè)分支的基因工程制藥領域迅猛發(fā)展，并逐漸進入了大眾視野，而微生物學及其實驗課程是該領域的基礎學科，為培養(yǎng)與社會需求接軌的制藥工程專業(yè)人才，需要我們教師在教學過程中不斷地去創(chuàng)新、實踐、總結和繼續(xù)探索適宜的教學方法，尋找適合民辦高校制藥工程專業(yè)培養(yǎng)應用型人才的教學模式。

1 民辦高校制藥工程專業(yè)微生物學實驗課程教學改革背景

制藥工程專業(yè)具有顯著的交叉性和綜合性，同時化學制藥、生物制藥是制藥工程的兩大方向，其中生物制藥是以基因工程、生物技術為核心，其重要性在一定程度上已超過化學制藥，成為當代醫(yī)藥產業(yè)發(fā)展的主流趨勢。而微生物學是生物制藥的基礎，因此在制藥工程專業(yè)中，微生物學實驗課程重要程度不斷提高。制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案對學生專業(yè)技術水平提出了新要求，制藥工程專業(yè)學生不僅需要掌握扎實的理論知識，還需要熟練掌握生物制藥相關技術，如工業(yè)發(fā)酵、無菌與滅菌操作技術、藥物質量控制等技術。此外，人才培養(yǎng)方案明確了微生物學實驗課程的具體內容，主要包括生化藥物研發(fā)、微生物制藥、藥物抗菌實驗、藥物變質檢驗、藥物效價測定和藥物微生物檢查等內容，上述教學內容對學生實驗操作要求較高。而在具體教學中，民辦高校普遍應用常規(guī)教學辦法進行人才培養(yǎng)，這就導致微生物學實驗課程教學方法無法滿足人才培養(yǎng)方案的新要求，因此為切實提高人才培養(yǎng)實效，必須深化推動微生物學實驗課程教學改革工作。

2 民辦高校制藥工程專業(yè)微生物學實驗課程教學方法改革措施分析

2.1 調整課程內容結構

微生物學實驗課實驗性較強，借助實驗可提升學生對微生物學理論的理解，此外，微生物學實驗課涉及較多操作技能，例如油鏡無菌操作、微生物培養(yǎng)、分離純化、微生物關系鑒定和培養(yǎng)基配制等，通常需消耗大量課時方可完成教學工作。為促進人才培養(yǎng)目標的實現，可借助教學方法改革契機調整課程內容結構，在提升學生實驗技能的同時，增強學生創(chuàng)新思維及實踐能力。

2.1.1 優(yōu)化課程結構

學生接觸微生物學實驗課程之前所學習的主要內容為驗證性實驗，操作性相對較弱，該類實驗教學難以調動學生興趣。在教學改革期間，除經典性驗證實驗外，還可以根據制藥工程專業(yè)特色新增實驗教學類型，即綜合性實驗和設計性實驗。其中綜合性實驗是指整合驗證性實驗技能內容，如制片、染色、培養(yǎng)基制備和微生物菌落形態(tài)觀察等，將驗證性實驗所學內容整合到一個實驗內，如土壤微生物分離純化等，由此形成綜合性實驗，使學生可以在綜合性實驗內靈活運用多種知識內容，不僅強化學生實驗操作能力，還有助于學生知識理解與轉化，使學生認識到微生物學知識之間的關聯關系，幫助學生構建完整的微生物學實驗知識體系；設計性實驗提出新的實驗課題，引導學生自主實驗探索，例如：可將“微生物間的拮抗關系”作為設計性實驗[1]。

2.1.2 銜接專業(yè)體系

微生物學實驗課程屬于制藥工程專業(yè)知識體系重要組成部分，微生物學課程調整應突出制藥工程專業(yè)特征。

2.1.3 改變原有教學模式

改變原有教學模式，給學生創(chuàng)造更多實踐動手的機會，借助實踐操作切實提升制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)質量。

2.2 應用項目教學模式

項目教學模式是指基于制藥工程專業(yè)微生物學實驗課程教學目標及教學任務，將實驗教學重點整理為實驗項目，采用實驗項目的形式進行教學，引導學生理論聯系實踐，從而理解微生物學實驗課程知識。以下選取“淀粉酶產生菌”展開教學分析，對其篩選發(fā)酵、酶活力測定等實驗教學內容進行討論，該微生物學實驗內容包括：(1)土壤中分離淀粉酶產生菌；(2)對淀粉酶產生菌進行篩選、純化；(3)誘變育種；(4)菌種保存?；陧椖拷虒W模式的“淀粉酶產生菌”微生物學實驗教學要點如下：

2.2.1 項目實驗融入基礎實驗

“淀粉酶產生菌”微生物學實驗課程涉及多個基礎實驗，包括實驗器皿洗滌包扎滅菌、培養(yǎng)基配制及滅菌、微生物分離純化、微生物接種、培養(yǎng)及菌落形態(tài)觀察、微生物染色、誘變育種和菌種保存等。應用項目教學模式時，需將上述基礎實驗融入到完整的單個項目中，使學生可基于項目實驗掌握基礎實驗內容，并可以靈活運用基礎實驗內容完成實驗項目，在明確無菌重要性基礎上，掌握培養(yǎng)基配制、滅菌、分裝和接種操作要點，同時根據項目實驗具體情況理解培養(yǎng)基與微生物的關聯[2]。將多個基礎實驗整合為單個項目實驗，為學生練習微生物學實驗操作技能(如高壓滅菌、固體培平板制備、稀釋涂布、平板劃線和微生物接種技術等)提供了機會，可切實提升學生微生物學實驗技能掌握程度。

2.2.2 項目實驗融入基本原理

一個完整的項目實驗內必然會包括多個微生物學基本原理，而在“淀粉酶產生菌”微生物學實驗內，所涉及到的基本原理同樣較多，包括高壓滅菌原理、稀釋法分離純化原理、淀粉酶產生菌篩選原理、選擇性培養(yǎng)基篩選原理、菌株誘變育種原理和菌種冷凍保存原理等，上述基本原理雖不會具有直觀可觀察的表現，但卻滲透到微生物學實驗的各個流程中，在基本原理作用下，可使學生更為連貫系統(tǒng)地理解與掌握制藥工程專業(yè)中的微生物學實驗知識，避免出現單個微生物學實驗相互獨立、自成體系的情況。

2.2.3 項目實驗融入創(chuàng)新思維

創(chuàng)新能力是評估學生微生物學實驗水平的指標之一，尤其在教學改革階段，尤為關注學生的實踐操作及創(chuàng)新能力，因此，應用項目教學模式開展進行微生物學實驗教學時，應結合具體實驗情況選取靈活內容以供學生創(chuàng)新發(fā)揮。在“淀粉酶產生菌”微生物學實驗中，“誘變育種”靈活性較強，淀粉酶產生菌誘變育種方式較多，包括自然選育、化學誘變、紫外誘變等多種方式，在具體實驗教學與操作中，學生可自主選擇誘變育種方式，同時為增強教學效果，可引導學生嘗試不同方式進行誘變育種，使學生在具體實驗操作中鞏固微生物學基礎知識[3]。結合“中試發(fā)酵培養(yǎng)”來看，學生在菌株發(fā)酵生產期間可通過調整發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、培養(yǎng)基配方對中試發(fā)酵培養(yǎng)方式進行調整優(yōu)化，而在學生不斷調整探索中，學生可觀察到不同現象，繼而認識到微生物學實驗的魅力，激發(fā)學生鉆研探索興趣，并能夠有效提升學生創(chuàng)新水平及實踐能力。

項目教學模式的應用改變了原有的微生物學實驗課程教學方式，采用項目實驗的方式為學生提供了實踐操作的平臺，且學生在實驗操作期間可結合自身理解進行創(chuàng)新，極大提升了制藥工程專業(yè)微生物學實驗教學質量。為進一步幫助學生深化實驗知識，培養(yǎng)學生綜合能力，可采用小組探究方式，引導學生以小組為單位推進項目實驗，在實驗操作期間，小組成員需要科學分工，對實驗細節(jié)整理討論，小組協作完成項目實驗后，需提交項目實驗技術報告，進行實驗總結。

2.3 增設開放性實驗室

開放性、設計性實驗是微生物學實驗課程改革重點，是增強教學實效、培養(yǎng)學生實驗操作水平的重要舉措。為進一步深化改革，在條件允許情況下，可增設制藥工程專業(yè)開放性實驗室，結合微生物學實驗課程具體內容選取設計性實驗，學生可以采用課程課題探究的方式在開放性實驗室內進行操作，提倡師生以制藥工程專業(yè)就業(yè)崗位需求為導向，積極參加大學生專業(yè)競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目，激發(fā)學生的學習熱情。例如學生參加全國大學生生命科學競賽(科學探究類)項目，首先尋找自己感興趣的方向，查閱大量文獻，起草綜述和實驗設計，并與指導教師探討方案的可行性，根據實驗室條件進一步修改、完善實驗設計，確定實驗技術路線。整個競賽從設計、準備，到實驗結束、撰寫結題論文，歷時將近一年，在這期間，教師僅起到指導作用，給學生留出較大自主空間，使學生可在自主探索交流中鞏固消化理論知識，在一定程度上培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力；競賽期間學生需要通過多次連續(xù)的實驗，來完成實驗設計，過程中往往會經歷多次失敗和重復實驗，從而培養(yǎng)出鍥而不舍的精神，使得學生學習目標更加清晰，學習動力更加充足。

2.4 強化實驗項目連貫性

制藥工程專業(yè)微生物學實驗教學法改革應符合人才培養(yǎng)方案要求，為切實提升教學實效，應調整實驗安排，突出單個實驗間的關聯關系。結合上述分析可知，驗證性實驗實踐教學效果有限，故需要對以往驗證性實驗進行篩選，僅留部分經典且價值較高的驗證性實驗，例如：酵母菌的形態(tài)觀察及死活細胞的鑒別、細菌簡單染色及革蘭氏染色法、顯微鏡直接計數法和平板計數法和微生物的培養(yǎng)特征等基本實驗，確保學生掌握基本實驗技巧。在整個微生物學實驗課程中，微生物分離為基礎內容，為進一步提高教學深度，可在培養(yǎng)基制備、微生物培養(yǎng)、微生物檢查基礎上，開設“土壤微生物的分離與純化”等綜合性較高的實驗內容，同時基于微生物實驗內部關聯，在教學期間可突出不同基本知識間的連貫性[4]。除上述實驗實例外，“細菌對抗生素敏感性試驗(紙片法)”同樣具有較強綜合性，且與制藥工程專業(yè)關聯程度較高，有助于學生整合課程知識內容，因此在教學期間可將該類綜合性、交叉性較強的實驗作為課程教學重點。

2.5 引入虛擬仿真技術

在現代化背景下，各類前沿技術逐漸被應用在教育領域，隨著雨課堂、超星學習通、慕課等智慧教學工具在教學場景中的應用越來越廣泛，在制藥工程專業(yè)微生物學課程教學方法改革中，可引入智慧教學工具，其具有不受時空限制、開放共享的優(yōu)點，學生可以隨時隨地學習，從接受一次性教育變?yōu)榭芍貜蛯W習，極大地提高了教學效果。智慧教學工具線上課程的講授時間不必像傳統(tǒng)課堂一樣，而是按照知識點相關性排列錄制，每個視頻由內容結構完整的 1至2 個知識點構成，時長 5—15 分鐘，可以很好地適應大學生碎片化學習的特點，使課堂教學由基于經驗驅動向基于個性學習和數據分析轉型[4]。

3 結束語

綜上所述，在當代教育體系中，愈發(fā)注重高校育人實際效果，注重學生全方位能力的提升。微生物學實驗作為制藥工程專業(yè)內關鍵課程，其教育質量直接決定學生微生物實驗技能掌握程度，因此，必須推進教學改革進程。在實際教學期間，應結合高校制藥工程專業(yè)課程體系情況對教學內容與結構進行調整，通過項目教學模式轉變原有教學方式，并增設開放性實驗室，提高實驗連貫性，引入虛擬仿真技術，從不同角度改革微生物學實驗課程教學方法。通過實施上述措施，能夠從不同角度提升微生物學實驗課程實效，強化學生實踐動手能力及思維能力，借助實驗幫助學生夯實理論基礎，以此培養(yǎng)出符合產業(yè)發(fā)展的復合型人才。