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PBL教学法在食品微生物学设计性实验教学中的问题设计
摘 要：食品微生物学是轻工食品科学类各专业的一门重要的专业基础课,该门课程主要讲授微生物对食品贮藏、制造、运输及销售过程中的重要影响.PBL教学法是以学生为主体、以问题为中心,围绕问题的主动学习,而不是围绕课程程序学习的教学方法,其目的在于提高学生的主动学习能力、分析和解决问题的能力及独立思考的能力.设计性实验是通过合理的、科学的和有意义的问题的设计来激发学生的学习兴趣,使学生的综合能力及创造性思维能力不断提高的新型教学方法,是轻工食品类专业基础课程———“食品微生物学”实验教学的重要内容.
关键词：PBL教学法；食品微生物学；设计性实验；问题设计；实验教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）30-0167-03
食品微生物学是轻工食品科学类各专业的一门重要的专业基础课,该课程是一门与生产生活的实际联系非常紧密且实践性极强的课程.基于问题的学习（problem-based learning,简称PBL）教学法,目前已成为高校课程改革中较为常用的一种教学模式,与传统的“教师教,学生学”的教学模式、教学方法不同,PBL教学法是把教学活动的主体由“以学科为中心”转移到“以学生为中心”,把教学工作的重点由“以课程为中心”转移到“以问题为中心”的轨道上来.PBL教学法在食品微生物学设计性实验教学过程中的问题设计要考虑多种因素,让更多的学生参与到思考当中并能主动地、更好地学习和获取相关的知识.
一、结合食品微生物学实验教学大纲的要求来设计问题
PBL教学法问题的设计,首先要以教学大纲的要求为原则,与教学内容和进度相匹配,所选案例应引导学生自然进入规定的学习领域,并达到预期的目标.对于轻工食品类学校的食品科学与工程、食品质量与安全专业的学生,食品微生物学实验课大纲要求,在学生掌握基本的操作性实验内容后,需要开设设计性实验.设计性实验包括了微生物菌种的分离、发酵产品的开发及检验,食品腐败变质、食物中毒及食源性致病微生物的检测检验等.在进行问题设计时,需要把教学大纲中的内容通过问题使学生全面掌握与学习.如通过“葡萄皮上菌种的分离、葡萄酒的发酵及其产品的品质检测”的问题设计,使学生通过自主查询文献、组织资料自主实验过程,对菌种的分离方法、葡萄酒酿造的过程、原理、代谢机制等知识点就更加清楚了,明白酵母菌将葡萄果实中的主要糖分———葡萄糖进行分解利用,通过厌氧途径进行发酵,最终形成葡萄酒.
二、结合教学目标、学生兴趣、层次,设计问题
随着食品微生物学实验教学的学习,学生对微生物学基础知识有了基本的认识,已经掌握了一些食品微生物学最基础的实验操作技能,其中包含有无菌操作技术、显微镜的使用、高压蒸气灭菌、细菌的培养与染色、细菌的营养与代谢等,为设计性实验的顺利开展奠定了良好的实验基础,此时可以开始让学生根据自己的兴趣,设计一个与微生物学有关的实验方案,用以验证某个微生物学理论或解决某个与微生物学相关的实际问题等,对微生物学某方面某领域的相关内容更加熟悉.例如可以设计问题———“空气中微生物的检测”,使学生对空气中微生物的分布、传播方式、环境中空气消毒的意义和方式等有了进一步的了解.同时,设计性实验问题有时也可根据学生的学习能力和学习进度逐步分成多个层次逐步开设.如可结合本校的海洋特色开设设计性实验如“水产品中的微生物检验”、“鱼、虾、贝类水产食品中微生物的分离、纯化和鉴定”、“鱼露、虾酱、蚝油等发酵食品的制作和微生物检测”等.学生在完成实验过程中,针对实验方案所涉及的领域查阅一些相关资料,通过自主设计实验全过程的锻炼,掌握了基本的微生物学的研究方法,从而丰富了微生物学知识体系.同时,教师在进行教学时,要时刻注意学生们对问题的反应情况,明白学生才是课堂的主导.在对学生进行问题设计时要以学生为中心的原则进行,根据不同的学生对知识的把握情况设计难度不同的问题,对于一些很难的问题,教师要注意在问题情景中进行详细的阐述,直到学生明白为止.
三、结合学生在生活中熟知的、常见的实际问题或现象,设计问题
教师设计问题除了要考虑促进学生认知发展的知识,还应该包含能促进学生全面发展的情感内容和实践内容.食品微生物学是一门实践性很强的学科,其研究内容与成果和我们的日常生活有着密切的联系,结合食品微生物学领域的与教学相关的、学生在生活中熟知的、常见的实际问题或现象来设计问题,通过教师由浅入深、由表及里的引导,让学生将所学知识与技能进行迁移,使学生能解决具体问题,在解决实际问题的过程中逐步提高学习能力和创造能力.如通过对“霉烂水果中真菌的分离与鉴定”、“酸奶中乳酸菌的分离和鉴定”、“腐乳中毛霉的分离和鉴定”等学生在生活中熟知的、常见的实际问题或现象设计实验,学生掌握了自己设计实验方案的技能后,可以极大地提高微生物学的实验基本技术.在规定内容实验课上,学生每次学到的是一项或几项实验技术,而在PBL教学法自主设计实验过程中,学生要综合应用这些技术,并且要反复实践,如对微生物实验中的取样、菌种分离、纯化、初步鉴定等微生物学基本技术非常熟悉；对一些具体技术如培养基配制技术、微生物的无菌操作技术、微生物的细胞染色技术与利用微生物进行简单的发酵技术、显微镜使用技术和微生物观察培养技术等更加熟悉了.
四、结合学科前沿的科研成果,设计问题
食品微生物学实验多年来形成的“以学科为中心”的传统教学方法,虽然教师可以对基本知识进行详细的讲解和演示,把本学科最基本的知识传授给学生.但这种传统的教学法不利于学生对知识整体性和系统化的把握,不能发挥学生的主动性和创造性,不利于学生独立思考、综合分析问题和创新意识的培养.另外,由于学生的专业性限制和培养方案的约束,学生不可能随时了解微生物学前沿的科研成果,这就需要教师将课程内容与该学科较为前沿的研究成果相结合,激发学生的好奇心,增强学生的学习兴趣,用较为新颖的问题去诱导学生主动思考.这样可以使学生对问题的关注点很快集中,进而学生可以去主动地探索所需学习的内容,使学生的学习主动性得到极大的提高.
近几年,随着环境污染问题不断加剧,食品安全问题也变得越发尖锐.而在这些食品安全事件中,微生物污染是最常见的导致食品安全事件的原因之一,一些常见的致病菌如大肠杆菌、沙门氏菌、单核细胞增生性李斯特菌、金葡萄球菌、志贺氏菌等导致的食品安全事件时有发生,在全球性类似的食品安全问题日趋严重的形势下,如何使让学生在学习食品微生物学实验时紧跟学科发展和社会发展的步伐？传统的本科教学过程中对这些致病微生物的检测方法主要是依赖于微生物富集培养、选择性分离和生化鉴定,这种方法存在着操作烦琐、时间冗长、检出效率及灵敏度低、出现假阴性等缺点.近年来,微生物的检测方法和技术已经有了突飞猛进的发展,一些快速检测方法包括分子生物学方法如PCR、荧光定量PCR等各种新技术逐渐成为研究的热点.结合这些前沿的研究成果,可以设计问题如：“水产品中沙门氏菌PCR快速检测技术及应用”,学生通过查阅资料和文献,可以对一些食源性致病菌检测的样品前处理方法、特异性引物设计、PCR条件优化等食品微生物快速检测知识进行了解,完成实验后,以实验小组为单位,按正式出版刊物能发表的论文格式写作论文并鼓励学生积极投稿,有效地锻炼了学生的科研论文写作能力；在对实验结果进行分析过程中,可以提高学生分析问题的能力；最后要求每小组至少选一名同学对实验过程及结果进行汇报讲演,以锻炼学生的口头表达能力.通过在实验课堂上引入一些前沿的科学研究,在提高教师教学效果的同时也可以培养学生对科研的兴趣,为今后进一步的学习或研究打下一定的基础.
五、结语
将PBL教学法应用在食品微生物学设计性实验中,前提是要求教师必须预先根据授课内容设立具有针对性的问题,而且这些问题必须是能够引导学生更好地学习这门课程,以激发学生的学习兴趣,使学生明确学习目标.问题设计的方法可以是多种多样的,教师应根据具体情况和条件,在教学中发挥主导作用,创设出适合学生实际,内容健康新颖,紧紧围绕教学目标而又有感染力的问题.当然,设计的问题要求是要能引起学生的学习兴趣,激发学生的创新思维能力,并且可以极大地促进学生创造性思维能力和综合能力的提高.
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