項目式教學在食品專業微生物學實驗課程實踐教學中的應用與思考

滕 超，李秀婷，范光森，楊 然，徐友強，張成楠，李微微

(1.北京工商大學食品營養與人類健康高精尖創新中心,北京 100048；2.北京工商大學 食品與健康學院，北京 100048)

1 引言

微生物學是高等院校食品科學與工程專業開設的一門重要的基礎課程，具有極強的實踐性和應用性，是許多后續專業課程的先修課程，為發酵食品、食品安全控制、食品貯藏與保鮮等食品研究領域提供了理論基礎，在銜接專業課與基礎課中起著重要橋梁作用。本課程涵蓋的內容一般包括微生物學的基礎概念和應用拓展等兩大部分。基礎部分包括主要微生物的營養與生長、能量和物質代謝、遺傳變異、菌種保藏、鑒定、生態(與生境的關系)等；應用部分包括主要發酵微生物的生產(微生物的作用及機理等)、食品保鮮(有害微生物的抑制和有益微生物的利用等)、食品安全(有害微生物的檢測等)等內容，涉及到的知識點多，內容瑣碎繁雜[1]。

實驗教學是食品及相關專業微生物學課程教學中的重要組成部分，一般高校設定其學時高達總學時的40%～60%(有的已經將微生物實驗課改成單獨課程進行設置)。實驗課程作為理論課的拓展和實踐，不僅可以讓學生在實踐中重新認知所學理論知識，提升分析問題的能力，還可以培養學生的團隊合作能力和創新意識，高度符合工程化教學及“產出式”教學的基本導向[2]。但是很多高校在食品微生物學實驗教學過程中，卻發現學生中普遍存在“重理論、輕實踐”的現象，實驗課程前期準備主動參與性不足，實驗操作過程中缺乏理解而一味地機械重復，實驗結果與分析缺乏深入思考與總結，甚至出現抄襲現象，以致部分學生實驗操作能力薄弱，發現問題、尋找解決問題方法的能力不足，無法滿足當今社會對高質量人才的需求。為了提高實驗教學效果，培養學生專業素養，本文嘗試從調動學生積極性、實驗環節再設計以及創造理想實驗條件等方面對實驗教學模式進行改革來改善此種狀況[3]。

2 課程存在弊端及現狀分析

2.1 學習環節嚴重缺失

目前大部分學校的微生物實驗教學基本情形是課前需要大量時間來準備預實驗，如模式菌株的培養和準備，而這個過程很難在實際教學過程中完成，一般是由實驗師或助教研究生提前準備，包括實驗過程中所需要用到的實驗器材、試劑和材料等。這就導致學生無法全面了解并參與實驗的整體過程，實際學習的效果被大大降低。

2.2 學習過程機械被動

實驗課通常4個學時連上(大約3 h左右)時長一般較長，其中僅實驗原理與過程的講解就需耗時近1 h，而學生在沒有完全理解實驗原理以及知識貫通的情況下便動手操作，只能一味的重復操作老師講述的實驗過程，缺乏在實際中的應用思考，例如在顯微鏡下按圖索驥地尋找特定的微生物細胞及基本形態。這種教學形式和時間分配容易使學生感覺枯燥乏味，對實驗過程印象單一刻板化，以致逐漸消減了學生大膽設想、樂于思考與積極探索未知的精神。

2.3 學習效果無法檢視

在學生完成實驗得到結果后，由于教師工作時間及精力的限制一般只能按照實驗結果的正確與否給定分數，在這個過程中就會削弱實際操作過程的重要性，久而久之就會使學生產生“結果重于過程”的錯誤意識，甚至導致有的學生為了得高分去抄襲他人數據結果，不利于學生辯證思維的培養[4,5]。

3 把脈課程核心構建立體化項目式教學模式

3.1 基本設計思路

為了改善微生物實驗教學模式的不足，以順應培養符合社會需求的高校人才的模式，國內不少學者開始著力研究新模式教學在食品微生物學課程教學中的應用[6]。例如在課堂上引入基于問題的學習(problem-based learning，PBL) 作為教學實驗，通過問卷調查與學生訪談等形式發現PBL 教學使學生對食品微生物學產生更加濃厚的興趣，從一些開放性實驗設計與完成的情況來看，PBL教學班和對照班學生相比綜合能力有著明顯提升[7]。而亦有學者綜合比較了目前比較流行的幾種教學方式的特點，為其他教育工作者提供有了有益的參考(表1)[8]。

表1 4種主流教學方法模式效能比較

基于工科特點及食品專業作為交叉應用學科的特殊性，結合“項目式教學”特征，課程在整體設計上應盡量突出“過程重點‘預設’”“關鍵信息組合”“整體規劃設計”“目標具體統一”等特點，使得教學更多地為“學習產出”而服務，應該是更加有益的探索。具體模式及設計見圖1。

圖1 微生物實驗項目式教學實施示意

3.2 具體過程設計

3.2.1 總體設計安排

本課程的項目式教學的實踐設立在課上延續教學環節，目標定位于“夯實學習基礎，激發研究興趣，培育創新思維”，通過與實際聯系更加緊密，研究內容更加靈活，研究體系更加綜合的第二課堂試驗提升學生對課程重點知識的掌握，同時在課外訓練過程中培養學生嚴肅認真的科研習慣和融入社會后的團隊協作能力。

根據微生物學課程大綱要求，在學生對相關理論知識與實驗操作原理初步掌握的基礎上開展實驗教學。學生以班級為單位進行分組，一般4～6人為1組，要求每個研究小組設置不同的題目，針對不同的實驗樣本開展實驗。每個小組配備指導教師1位，研究課題應在指導教師的指導與幫助下，由組員共同合作進行具體的實驗方案設計，并組織實施，設定的實驗內容完成后，小組應針對實驗過程中的實際情況與結果進行分析討論。根據此環節學時及教學目標，共設置包括5個訓練單元，共17學時。培訓學習內容為中華傳統發酵食品中酵母菌的篩選及性能初步考察。

3.2.2 項目內容描述

實施單元1：培養基配制及樣品處理(4學時)：包含培養基配制、酵母菌的初篩。

實施單元2：菌種純化(1學時)：包含菌株的分離純化(觀察初篩平板，根據菌落形態及顯微鏡觀察，挑取單菌落按分區劃線法接種疑似酵母菌于生長培養基中，培養3 d)。

實施單元3：酵母菌純化及形態觀察(4學時)：包含疑似酵母菌判定、制片及顯微鏡形態觀察(參照前面實驗課酵母菌細胞的死活鑒別及形態觀察實驗進行描述)、菌株的劃線純化(觀察初篩平板，根據菌落形態及顯微鏡觀察，挑取單菌落按分區劃線法接種于生長培養基中，期間培養2～3 d進行碳源同化實驗、糖發酵試驗、耐酒精能力測定等。

實施單元4：酵母菌基本性能測定(4學時)：包含碳源同化實驗、糖發酵試驗、耐酒精能力測定等。

實施單元5：酵母菌生長曲線測定及菌種保藏(4學時)：包含生長曲線的制作、菌種保藏[9]。

4 實施效果檢視及問題反思

通過以上類似項目攻關或課題布置的研究型教學環節設計，結合已經實施5屆食品科學與工程專業本科生的實際教學效果來看，可以較好地改善或避免傳統微生物實驗課的弊端與不足，在一定程度上實現了貫通知識系統、強化思考動能、提升實踐效果的教學目的。首先，以與食品微生物學密切相關的實際探索性項目為引導，以自主思考為導向，結合傳統實驗課程教學模式，促使學生參與到知識與技能形成的全過程。其次，通過與學生討論和交流實際實驗過程中出現的問題，引導學生將理論與實際相聯系，鼓勵學生積極地對判斷和探索微生物實際應用的情況，避免了拋開實際應用情況而一味的“填鴨式”教學，促使學生在做中想，在想中做，深入地思考與實操的結合，使學生的學習效果大幅提升。

當然，這種項目式教學在實施過程中也存在一些問題和不足。首先，這種教學模式會導致實驗時間的延長以及實驗指導力度的加大，使教師工作量顯著增加，這就需要投入更多的師資力量(包括必要教輔人員的增加)以保障更好的教學效果；其次，由于具體實驗設計與實施由學生主導完成，學生層次不一，效果不一(學生無法更好的根據實驗進程有效保證實驗的連貫性等)，因此不一定可以獲得較理想的實驗結果。此外，需要通過教學過程的實施與評價，來綜合考量項目式教學所要完成的課程任務在整個課程學習中所占的比重，從而在課程安排上進行進一步調整和完善。后續還需要在具體實踐中不斷打磨和完善此教學模式的一些細節和安排，進一步提升微生物實驗教學的效果。

5 結語

項目式教學是應對目前食品專業微生物實驗課所存在的課堂教學方式僵化、學生學習效率不高、學習效果不好等問題的有效途徑之一，課程組近年在教學一線的工作過程中進行了大膽的嘗試，通過食品微生物實驗課項目式教學的基本設計和運行實踐，不僅改革了傳統灌輸式實驗教學模式，提高了學生的積極性和主動性，而且對培養學生積極求證的科學精神，團隊合作與協調的管理能力，以及合作意識的提升均起到了積極的促進作用。