微生物學實驗課程在民辦高校制藥工程專業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，隨著近年新型冠狀病毒疫情的爆發，作為制藥工程行業分支的基因工程制藥領域迅猛發展，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，為培養與社會需求接軌的制藥工程專業人才，需要我們教師在教學過程中不斷地去創新、實踐、總結和繼續探索適宜的教學方法，尋找適合民辦高校制藥工程專業培養應用型人才的教學模式。

1 民辦高校制藥工程專業微生物學實驗課程教學改革背景

制藥工程專業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，成為當代醫藥產業發展的主流趨勢。而微生物學是生物制藥的基礎，因此在制藥工程專業中，微生物學實驗課程重要程度不斷提高。制藥工程專業人才培養方案對學生專業技術水平提出了新要求，制藥工程專業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，如工業發酵、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、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教學辦法進行人才培養，這就導致微生物學實驗課程教學方法無法滿足人才培養方案的新要求，因此為切實提高人才培養實效，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、分離純化、微生物關系鑒定和培養基配制等，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，增強學生創新思維及實踐能力。

2.1.1 優化課程結構

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、培養基制備和微生物菌落形態觀察等，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 銜接專業體系

微生物學實驗課程屬于制藥工程專業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人才培養質量。

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、培養基配制及滅菌、微生物分離純化、微生物接種、培養及菌落形態觀察、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地理解與掌握制藥工程專業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 項目實驗融入創新思維

創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新發揮。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“中試發酵培養”來看，學生在菌株發酵生產期間可通過調整發酵時間、發酵溫度、培養基配方對中試發酵培養方式進行調整優化，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，激發學生鉆研探索興趣，并能夠有效提升學生創新水平及實踐能力。

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新，極大提升了制藥工程專業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就業崗位需求為導向，積極參加大學生專業競賽和創新創業訓練項目，激發學生的學習熱情。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，在一定程度上培養學生創新能力；競賽期間學生需要通過多次連續的實驗，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

制藥工程專業微生物學實驗教學法改革應符合人才培養方案要求，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，可在培養基制備、微生物培養、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、開放共享的優點，學生可以隨時隨地學習，從接受一次性教育變為可重復學習，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，以此培養出符合產業發展的復合型人才。