微生物学实验课程在民办高校制药工程专业中教学方法的改革与探索

陈庆林 刘 颖 王 巍 刘春红

(长春工业大学人文信息学院，吉林长春，130000)

制药工程是国际前沿技术集聚的行业，随着近年新型冠状病毒疫情的爆发，作为制药工程行业分支的基因工程制药领域迅猛发展，并逐渐进入了大众视野，而微生物学及其实验课程是该领域的基础学科，为培养与社会需求接轨的制药工程专业人才，需要我们教师在教学过程中不断地去创新、实践、总结和继续探索适宜的教学方法，寻找适合民办高校制药工程专业培养应用型人才的教学模式。

1 民办高校制药工程专业微生物学实验课程教学改革背景

制药工程专业具有显著的交叉性和综合性，同时化学制药、生物制药是制药工程的两大方向，其中生物制药是以基因工程、生物技术为核心，其重要性在一定程度上已超过化学制药，成为当代医药产业发展的主流趋势。而微生物学是生物制药的基础，因此在制药工程专业中，微生物学实验课程重要程度不断提高。制药工程专业人才培养方案对学生专业技术水平提出了新要求，制药工程专业学生不仅需要掌握扎实的理论知识，还需要熟练掌握生物制药相关技术，如工业发酵、无菌与灭菌操作技术、药物质量控制等技术。此外，人才培养方案明确了微生物学实验课程的具体内容，主要包括生化药物研发、微生物制药、药物抗菌实验、药物变质检验、药物效价测定和药物微生物检查等内容，上述教学内容对学生实验操作要求较高。而在具体教学中，民办高校普遍应用常规教学办法进行人才培养，这就导致微生物学实验课程教学方法无法满足人才培养方案的新要求，因此为切实提高人才培养实效，必须深化推动微生物学实验课程教学改革工作。

2 民办高校制药工程专业微生物学实验课程教学方法改革措施分析

2.1 调整课程内容结构

微生物学实验课实验性较强，借助实验可提升学生对微生物学理论的理解，此外，微生物学实验课涉及较多操作技能，例如油镜无菌操作、微生物培养、分离纯化、微生物关系鉴定和培养基配制等，通常需消耗大量课时方可完成教学工作。为促进人才培养目标的实现，可借助教学方法改革契机调整课程内容结构，在提升学生实验技能的同时，增强学生创新思维及实践能力。

2.1.1 优化课程结构

学生接触微生物学实验课程之前所学习的主要内容为验证性实验，操作性相对较弱，该类实验教学难以调动学生兴趣。在教学改革期间，除经典性验证实验外，还可以根据制药工程专业特色新增实验教学类型，即综合性实验和设计性实验。其中综合性实验是指整合验证性实验技能内容，如制片、染色、培养基制备和微生物菌落形态观察等，将验证性实验所学内容整合到一个实验内，如土壤微生物分离纯化等，由此形成综合性实验，使学生可以在综合性实验内灵活运用多种知识内容，不仅强化学生实验操作能力，还有助于学生知识理解与转化，使学生认识到微生物学知识之间的关联关系，帮助学生构建完整的微生物学实验知识体系；设计性实验提出新的实验课题，引导学生自主实验探索，例如：可将“微生物间的拮抗关系”作为设计性实验[1]。

2.1.2 衔接专业体系

微生物学实验课程属于制药工程专业知识体系重要组成部分，微生物学课程调整应突出制药工程专业特征。

2.1.3 改变原有教学模式

改变原有教学模式，给学生创造更多实践动手的机会，借助实践操作切实提升制药工程专业人才培养质量。

2.2 应用项目教学模式

项目教学模式是指基于制药工程专业微生物学实验课程教学目标及教学任务，将实验教学重点整理为实验项目，采用实验项目的形式进行教学，引导学生理论联系实践，从而理解微生物学实验课程知识。以下选取“淀粉酶产生菌”展开教学分析，对其筛选发酵、酶活力测定等实验教学内容进行讨论，该微生物学实验内容包括：(1)土壤中分离淀粉酶产生菌；(2)对淀粉酶产生菌进行筛选、纯化；(3)诱变育种；(4)菌种保存。基于项目教学模式的“淀粉酶产生菌”微生物学实验教学要点如下：

2.2.1 项目实验融入基础实验

“淀粉酶产生菌”微生物学实验课程涉及多个基础实验，包括实验器皿洗涤包扎灭菌、培养基配制及灭菌、微生物分离纯化、微生物接种、培养及菌落形态观察、微生物染色、诱变育种和菌种保存等。应用项目教学模式时，需将上述基础实验融入到完整的单个项目中，使学生可基于项目实验掌握基础实验内容，并可以灵活运用基础实验内容完成实验项目，在明确无菌重要性基础上，掌握培养基配制、灭菌、分装和接种操作要点，同时根据项目实验具体情况理解培养基与微生物的关联[2]。将多个基础实验整合为单个项目实验，为学生练习微生物学实验操作技能(如高压灭菌、固体培平板制备、稀释涂布、平板划线和微生物接种技术等)提供了机会，可切实提升学生微生物学实验技能掌握程度。

2.2.2 项目实验融入基本原理

一个完整的项目实验内必然会包括多个微生物学基本原理，而在“淀粉酶产生菌”微生物学实验内，所涉及到的基本原理同样较多，包括高压灭菌原理、稀释法分离纯化原理、淀粉酶产生菌筛选原理、选择性培养基筛选原理、菌株诱变育种原理和菌种冷冻保存原理等，上述基本原理虽不会具有直观可观察的表现，但却渗透到微生物学实验的各个流程中，在基本原理作用下，可使学生更为连贯系统地理解与掌握制药工程专业中的微生物学实验知识，避免出现单个微生物学实验相互独立、自成体系的情况。

2.2.3 项目实验融入创新思维

创新能力是评估学生微生物学实验水平的指标之一，尤其在教学改革阶段，尤为关注学生的实践操作及创新能力，因此，应用项目教学模式开展进行微生物学实验教学时，应结合具体实验情况选取灵活内容以供学生创新发挥。在“淀粉酶产生菌”微生物学实验中，“诱变育种”灵活性较强，淀粉酶产生菌诱变育种方式较多，包括自然选育、化学诱变、紫外诱变等多种方式，在具体实验教学与操作中，学生可自主选择诱变育种方式，同时为增强教学效果，可引导学生尝试不同方式进行诱变育种，使学生在具体实验操作中巩固微生物学基础知识[3]。结合“中试发酵培养”来看，学生在菌株发酵生产期间可通过调整发酵时间、发酵温度、培养基配方对中试发酵培养方式进行调整优化，而在学生不断调整探索中，学生可观察到不同现象，继而认识到微生物学实验的魅力，激发学生钻研探索兴趣，并能够有效提升学生创新水平及实践能力。

项目教学模式的应用改变了原有的微生物学实验课程教学方式，采用项目实验的方式为学生提供了实践操作的平台，且学生在实验操作期间可结合自身理解进行创新，极大提升了制药工程专业微生物学实验教学质量。为进一步帮助学生深化实验知识，培养学生综合能力，可采用小组探究方式，引导学生以小组为单位推进项目实验，在实验操作期间，小组成员需要科学分工，对实验细节整理讨论，小组协作完成项目实验后，需提交项目实验技术报告，进行实验总结。

2.3 增设开放性实验室

开放性、设计性实验是微生物学实验课程改革重点，是增强教学实效、培养学生实验操作水平的重要举措。为进一步深化改革，在条件允许情况下，可增设制药工程专业开放性实验室，结合微生物学实验课程具体内容选取设计性实验，学生可以采用课程课题探究的方式在开放性实验室内进行操作，提倡师生以制药工程专业就业岗位需求为导向，积极参加大学生专业竞赛和创新创业训练项目，激发学生的学习热情。例如学生参加全国大学生生命科学竞赛(科学探究类)项目，首先寻找自己感兴趣的方向，查阅大量文献，起草综述和实验设计，并与指导教师探讨方案的可行性，根据实验室条件进一步修改、完善实验设计，确定实验技术路线。整个竞赛从设计、准备，到实验结束、撰写结题论文，历时将近一年，在这期间，教师仅起到指导作用，给学生留出较大自主空间，使学生可在自主探索交流中巩固消化理论知识，在一定程度上培养学生创新能力；竞赛期间学生需要通过多次连续的实验，来完成实验设计，过程中往往会经历多次失败和重复实验，从而培养出锲而不舍的精神，使得学生学习目标更加清晰，学习动力更加充足。

2.4 强化实验项目连贯性

制药工程专业微生物学实验教学法改革应符合人才培养方案要求，为切实提升教学实效，应调整实验安排，突出单个实验间的关联关系。结合上述分析可知，验证性实验实践教学效果有限，故需要对以往验证性实验进行筛选，仅留部分经典且价值较高的验证性实验，例如：酵母菌的形态观察及死活细胞的鉴别、细菌简单染色及革兰氏染色法、显微镜直接计数法和平板计数法和微生物的培养特征等基本实验，确保学生掌握基本实验技巧。在整个微生物学实验课程中，微生物分离为基础内容，为进一步提高教学深度，可在培养基制备、微生物培养、微生物检查基础上，开设“土壤微生物的分离与纯化”等综合性较高的实验内容，同时基于微生物实验内部关联，在教学期间可突出不同基本知识间的连贯性[4]。除上述实验实例外，“细菌对抗生素敏感性试验(纸片法)”同样具有较强综合性，且与制药工程专业关联程度较高，有助于学生整合课程知识内容，因此在教学期间可将该类综合性、交叉性较强的实验作为课程教学重点。

2.5 引入虚拟仿真技术

在现代化背景下，各类前沿技术逐渐被应用在教育领域，随着雨课堂、超星学习通、慕课等智慧教学工具在教学场景中的应用越来越广泛，在制药工程专业微生物学课程教学方法改革中，可引入智慧教学工具，其具有不受时空限制、开放共享的优点，学生可以随时随地学习，从接受一次性教育变为可重复学习，极大地提高了教学效果。智慧教学工具线上课程的讲授时间不必像传统课堂一样，而是按照知识点相关性排列录制，每个视频由内容结构完整的 1至2 个知识点构成，时长 5—15 分钟，可以很好地适应大学生碎片化学习的特点，使课堂教学由基于经验驱动向基于个性学习和数据分析转型[4]。

3 结束语

综上所述，在当代教育体系中，愈发注重高校育人实际效果，注重学生全方位能力的提升。微生物学实验作为制药工程专业内关键课程，其教育质量直接决定学生微生物实验技能掌握程度，因此，必须推进教学改革进程。在实际教学期间，应结合高校制药工程专业课程体系情况对教学内容与结构进行调整，通过项目教学模式转变原有教学方式，并增设开放性实验室，提高实验连贯性，引入虚拟仿真技术，从不同角度改革微生物学实验课程教学方法。通过实施上述措施，能够从不同角度提升微生物学实验课程实效，强化学生实践动手能力及思维能力，借助实验帮助学生夯实理论基础，以此培养出符合产业发展的复合型人才。