陳慶林 劉 穎 王 巍 劉春紅
(長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院，吉林長(zhǎng)春，130000)
制藥工程是國(guó)際前沿技術(shù)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(lǐng)域迅猛發(fā)展，并逐漸進(jìn)入了大眾視野，而微生物學(xué)及其實(shí)驗(yàn)課程是該領(lǐng)域的基礎(chǔ)學(xué)科，為培養(yǎng)與社會(huì)需求接軌的制藥工程專業(yè)人才，需要我們教師在教學(xué)過(guò)程中不斷地去創(chuàng)新、實(shí)踐、總結(jié)和繼續(xù)探索適宜的教學(xué)方法，尋找適合民辦高校制藥工程專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教學(xué)模式。
制藥工程專業(yè)具有顯著的交叉性和綜合性，同時(shí)化學(xué)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(shù)為核心，其重要性在一定程度上已超過(guò)化學(xué)制藥，成為當(dāng)代醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)。而微生物學(xué)是生物制藥的基礎(chǔ)，因此在制藥工程專業(yè)中，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)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(duì)學(xué)生專業(yè)技術(shù)水平提出了新要求，制藥工程專業(yè)學(xué)生不僅需要掌握扎實(shí)的理論知識(shí)，還需要熟練掌握生物制藥相關(guān)技術(shù)，如工業(yè)發(fā)酵、無(wú)菌與滅菌操作技術(shù)、藥物質(zhì)量控制等技術(shù)。此外，人才培養(yǎng)方案明確了微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的具體內(nèi)容，主要包括生化藥物研發(fā)、微生物制藥、藥物抗菌實(shí)驗(yàn)、藥物變質(zhì)檢驗(yàn)、藥物效價(jià)測(cè)定和藥物微生物檢查等內(nèi)容，上述教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作要求較高。而在具體教學(xué)中，民辦高校普遍應(yīng)用常規(guī)教學(xué)辦法進(jìn)行人才培養(yǎng)，這就導(dǎo)致微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方法無(wú)法滿足人才培養(yǎng)方案的新要求，因此為切實(shí)提高人才培養(yǎng)實(shí)效，必須深化推動(dòng)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革工作。
2.1 調(diào)整課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)
微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)，借助實(shí)驗(yàn)可提升學(xué)生對(duì)微生物學(xué)理論的理解，此外，微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課涉及較多操作技能，例如油鏡無(wú)菌操作、微生物培養(yǎng)、分離純化、微生物關(guān)系鑒定和培養(yǎng)基配制等，通常需消耗大量課時(shí)方可完成教學(xué)工作。為促進(jìn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，可借助教學(xué)方法改革契機(jī)調(diào)整課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)，在提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維及實(shí)踐能力。
2.1.1 優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)
學(xué)生接觸微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程之前所學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，操作性相對(duì)較弱，該類實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣。在教學(xué)改革期間，除經(jīng)典性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)外，還可以根據(jù)制藥工程專業(yè)特色新增實(shí)驗(yàn)教學(xué)類型，即綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。其中綜合性實(shí)驗(yàn)是指整合驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)技能內(nèi)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(yàn)證性實(shí)驗(yàn)所學(xué)內(nèi)容整合到一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)，如土壤微生物分離純化等，由此形成綜合性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生可以在綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)靈活運(yùn)用多種知識(shí)內(nèi)容，不僅強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力，還有助于學(xué)生知識(shí)理解與轉(zhuǎn)化，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到微生物學(xué)知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)體系；
設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提出新的實(shí)驗(yàn)課題，引導(dǎo)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)探索，例如：可將“微生物間的拮抗關(guān)系”作為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)[1]。
2.1.2 銜接專業(yè)體系
微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程屬于制藥工程專業(yè)知識(shí)體系重要組成部分，微生物學(xué)課程調(diào)整應(yīng)突出制藥工程專業(yè)特征。
2.1.3 改變?cè)薪虒W(xué)模式
改變?cè)薪虒W(xué)模式，給學(xué)生創(chuàng)造更多實(shí)踐動(dòng)手的機(jī)會(huì)，借助實(shí)踐操作切實(shí)提升制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。
2.2 應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)模式
項(xiàng)目教學(xué)模式是指基于制藥工程專業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)任務(wù)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)重點(diǎn)整理為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，采用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的形式進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐，從而理解微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程知識(shí)。以下選取“淀粉酶產(chǎn)生菌”展開教學(xué)分析，對(duì)其篩選發(fā)酵、酶活力測(cè)定等實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行討論，該微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：(1)土壤中分離淀粉酶產(chǎn)生菌；
(2)對(duì)淀粉酶產(chǎn)生菌進(jìn)行篩選、純化；
(3)誘變育種；
(4)菌種保存。基于項(xiàng)目教學(xué)模式的“淀粉酶產(chǎn)生菌”微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要點(diǎn)如下：
2.2.1 項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)融入基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
“淀粉酶產(chǎn)生菌”微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程涉及多個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，包括實(shí)驗(yàn)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(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)模式時(shí)，需將上述基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)融入到完整的單個(gè)項(xiàng)目中，使學(xué)生可基于項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并可以靈活運(yùn)用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在明確無(wú)菌重要性基礎(chǔ)上，掌握培養(yǎng)基配制、滅菌、分裝和接種操作要點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)具體情況理解培養(yǎng)基與微生物的關(guān)聯(lián)[2]。將多個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)整合為單個(gè)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生練習(xí)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shù)等)提供了機(jī)會(huì)，可切實(shí)提升學(xué)生微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能掌握程度。
2.2.2 項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)融入基本原理
一個(gè)完整的項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)必然會(huì)包括多個(gè)微生物學(xué)基本原理，而在“淀粉酶產(chǎn)生菌”微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)，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(chǎn)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(huì)具有直觀可觀察的表現(xiàn)，但卻滲透到微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的各個(gè)流程中，在基本原理作用下，可使學(xué)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(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)，避免出現(xiàn)單個(gè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)相互獨(dú)立、自成體系的情況。
2.2.3 項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)融入創(chuàng)新思維
創(chuàng)新能力是評(píng)估學(xué)生微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)水平的指標(biāo)之一，尤其在教學(xué)改革階段，尤為關(guān)注學(xué)生的實(shí)踐操作及創(chuàng)新能力，因此，應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)模式開展進(jìn)行微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)情況選取靈活內(nèi)容以供學(xué)生創(chuàng)新發(fā)揮。在“淀粉酶產(chǎn)生菌”微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中，“誘變育種”靈活性較強(qiáng)，淀粉酶產(chǎn)生菌誘變育種方式較多，包括自然選育、化學(xué)誘變、紫外誘變等多種方式，在具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)與操作中，學(xué)生可自主選擇誘變育種方式，同時(shí)為增強(qiáng)教學(xué)效果，可引導(dǎo)學(xué)生嘗試不同方式進(jìn)行誘變育種，使學(xué)生在具體實(shí)驗(yàn)操作中鞏固微生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)[3]。結(jié)合“中試發(fā)酵培養(yǎng)”來(lái)看，學(xué)生在菌株發(fā)酵生產(chǎn)期間可通過(guò)調(diào)整發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、培養(yǎng)基配方對(duì)中試發(fā)酵培養(yǎng)方式進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，而在學(xué)生不斷調(diào)整探索中，學(xué)生可觀察到不同現(xiàn)象，繼而認(rèn)識(shí)到微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的魅力，激發(fā)學(xué)生鉆研探索興趣，并能夠有效提升學(xué)生創(chuàng)新水平及實(shí)踐能力。
項(xiàng)目教學(xué)模式的應(yīng)用改變了原有的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方式，采用項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)的方式為學(xué)生提供了實(shí)踐操作的平臺(tái)，且學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作期間可結(jié)合自身理解進(jìn)行創(chuàng)新，極大提升了制藥工程專業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。為進(jìn)一步幫助學(xué)生深化實(shí)驗(yàn)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，可采用小組探究方式，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位推進(jìn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)操作期間，小組成員需要科學(xué)分工，對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)整理討論，小組協(xié)作完成項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)后，需提交項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)技術(shù)報(bào)告，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)。
2.3 增設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)室
開放性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革重點(diǎn)，是增強(qiáng)教學(xué)實(shí)效、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作水平的重要舉措。為進(jìn)一步深化改革，在條件允許情況下，可增設(shè)制藥工程專業(yè)開放性實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程具體內(nèi)容選取設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以采用課程課題探究的方式在開放性實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行操作，提倡師生以制藥工程專業(yè)就業(yè)崗位需求為導(dǎo)向，積極參加大學(xué)生專業(yè)競(jìng)賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。例如學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽(科學(xué)探究類)項(xiàng)目，首先尋找自己感興趣的方向，查閱大量文獻(xiàn)，起草綜述和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并與指導(dǎo)教師探討方案的可行性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件進(jìn)一步修改、完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線。整個(gè)競(jìng)賽從設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備，到實(shí)驗(yàn)結(jié)束、撰寫結(jié)題論文，歷時(shí)將近一年，在這期間，教師僅起到指導(dǎo)作用，給學(xué)生留出較大自主空間，使學(xué)生可在自主探索交流中鞏固消化理論知識(shí)，在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力；
競(jìng)賽期間學(xué)生需要通過(guò)多次連續(xù)的實(shí)驗(yàn)，來(lái)完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，過(guò)程中往往會(huì)經(jīng)歷多次失敗和重復(fù)實(shí)驗(yàn)，從而培養(yǎng)出鍥而不舍的精神，使得學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)更加清晰，學(xué)習(xí)動(dòng)力更加充足。
2.4 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目連貫性
制藥工程專業(yè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法改革應(yīng)符合人才培養(yǎng)方案要求，為切實(shí)提升教學(xué)實(shí)效，應(yīng)調(diào)整實(shí)驗(yàn)安排，突出單個(gè)實(shí)驗(yàn)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。結(jié)合上述分析可知，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)效果有限，故需要對(duì)以往驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行篩選，僅留部分經(jīng)典且價(jià)值較高的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，例如：酵母菌的形態(tài)觀察及死活細(xì)胞的鑒別、細(xì)菌簡(jiǎn)單染色及革蘭氏染色法、顯微鏡直接計(jì)數(shù)法和平板計(jì)數(shù)法和微生物的培養(yǎng)特征等基本實(shí)驗(yàn)，確保學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)技巧。在整個(gè)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，微生物分離為基礎(chǔ)內(nèi)容，為進(jìn)一步提高教學(xué)深度，可在培養(yǎng)基制備、微生物培養(yǎng)、微生物檢查基礎(chǔ)上，開設(shè)“土壤微生物的分離與純化”等綜合性較高的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)基于微生物實(shí)驗(yàn)內(nèi)部關(guān)聯(lián)，在教學(xué)期間可突出不同基本知識(shí)間的連貫性[4]。除上述實(shí)驗(yàn)實(shí)例外，“細(xì)菌對(duì)抗生素敏感性試驗(yàn)(紙片法)”同樣具有較強(qiáng)綜合性，且與制藥工程專業(yè)關(guān)聯(lián)程度較高，有助于學(xué)生整合課程知識(shí)內(nèi)容，因此在教學(xué)期間可將該類綜合性、交叉性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)作為課程教學(xué)重點(diǎn)。
2.5 引入虛擬仿真技術(shù)
在現(xiàn)代化背景下，各類前沿技術(shù)逐漸被應(yīng)用在教育領(lǐng)域，隨著雨課堂、超星學(xué)習(xí)通、慕課等智慧教學(xué)工具在教學(xué)場(chǎng)景中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在制藥工程專業(yè)微生物學(xué)課程教學(xué)方法改革中，可引入智慧教學(xué)工具，其具有不受時(shí)空限制、開放共享的優(yōu)點(diǎn)，學(xué)生可以隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，從接受一次性教育變?yōu)榭芍貜?fù)學(xué)習(xí)，極大地提高了教學(xué)效果。智慧教學(xué)工具線上課程的講授時(shí)間不必像傳統(tǒng)課堂一樣，而是按照知識(shí)點(diǎn)相關(guān)性排列錄制，每個(gè)視頻由內(nèi)容結(jié)構(gòu)完整的 1至2 個(gè)知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成，時(shí)長(zhǎng) 5—15 分鐘，可以很好地適應(yīng)大學(xué)生碎片化學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，使課堂教學(xué)由基于經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)向基于個(gè)性學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析轉(zhuǎn)型[4]。
綜上所述，在當(dāng)代教育體系中，愈發(fā)注重高校育人實(shí)際效果，注重學(xué)生全方位能力的提升。微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)作為制藥工程專業(yè)內(nèi)關(guān)鍵課程，其教育質(zhì)量直接決定學(xué)生微生物實(shí)驗(yàn)技能掌握程度，因此，必須推進(jìn)教學(xué)改革進(jìn)程。在實(shí)際教學(xué)期間，應(yīng)結(jié)合高校制藥工程專業(yè)課程體系情況對(duì)教學(xué)內(nèi)容與結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)項(xiàng)目教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?cè)薪虒W(xué)方式，并增設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)室，提高實(shí)驗(yàn)連貫性，引入虛擬仿真技術(shù)，從不同角度改革微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方法。通過(guò)實(shí)施上述措施，能夠從不同角度提升微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程實(shí)效，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力及思維能力，借助實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生夯實(shí)理論基礎(chǔ)，以此培養(yǎng)出符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的復(fù)合型人才。
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