微生物學課程建構(gòu)主義教學法的研究與應用

高玉榮，李大鵬，蔣慧慧，方 舒，張鳳琴

（巢湖學院 化學與材料工程學院，安徽 合肥238000）

微生物學課程是生物制藥專業(yè)開設(shè)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，與生物化學、普通生物學、發(fā)酵工程、代謝工程、生物制藥工藝學等課程都有密切的關(guān)系[1]，是銜接基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程的重要紐帶。微生物學課程存在內(nèi)容繁雜，理論性較強的特點[2]，傳統(tǒng)的教師為主體的教學方式容易導致學生學習壓力大、感性認識不足、知識綜合運用能力差，很難將微生物學的理論知識與生物制藥的生產(chǎn)實際相聯(lián)系。微生物學傳統(tǒng)的教學方式也會間接導致與之相關(guān)的發(fā)酵工程、生物制藥工藝學等專業(yè)課程的教學效果不理想，難以達到專業(yè)的培養(yǎng)目標。為了提高課程的教學效果，培養(yǎng)學生的工科思維和創(chuàng)新能力，課題組在微生物學課程教學中進行了建構(gòu)主義教學法的研究與應用。

1 建構(gòu)主義教學法

1.1 建構(gòu)主義教學法簡介

建構(gòu)主義教學法是基于瑞士的皮亞杰（J.Piaget）的建構(gòu)主義認知理論提出的一種新型教學法。該理論認為認知的發(fā)展是在與周圍環(huán)境相互作用的過程中逐步建構(gòu)起來的，人們通過認知結(jié)構(gòu)數(shù)量擴充的“同化”和認知結(jié)構(gòu)性質(zhì)改變的“順應”兩個基本過程來建構(gòu)認識，達到與周圍環(huán)境的平衡。在此基礎(chǔ)上，通過對認知結(jié)構(gòu)性質(zhì)、認知結(jié)構(gòu)發(fā)展條件、認知過程中發(fā)揮個體的主動性等方面的深入研究和探索，柯爾伯格、斯騰伯格、卡茨、維果斯基等人繼續(xù)發(fā)展了皮亞杰的理論，形成了建構(gòu)主義教學法[3]。

1.2 建構(gòu)主義教學法的教學思想

根據(jù)建構(gòu)主義教學法的核心思想，可以看出“情境”、“協(xié)作”、“會話”及“意義建構(gòu)”是建構(gòu)主義教學法的四大學習要素[4]。

在建構(gòu)主義教學法實施的過程中，首先要創(chuàng)建有利于學生建構(gòu)意義的“情境”。教師在認真分析教學目標的同時，必須將情境設(shè)計作為教學設(shè)計最重要的內(nèi)容之一。其次，在建構(gòu)主義教學法實施過程中，相關(guān)資料的收集、整理和分析、論點的提出與檢驗、成果的評價及意義的建構(gòu)都要通過與他人（包括教師和同學）的“協(xié)作”來完成。在協(xié)作過程中，學習者之間要通過“會話”商討的方式來實現(xiàn)有效的協(xié)作。通過“會話”，學習者之間不僅能將所獲得的信息進行共享，而且可以通過商討等方式進行再加工，從而達成最終的學習目標，“意義建構(gòu)”是教學最終目標。這里所說的“意義”是指事物的性質(zhì)、規(guī)律及其內(nèi)在聯(lián)系。學習過程中，在合適的“情境”下，學習者通過與他人的“協(xié)作”和“會話”，最終對學習內(nèi)容所反映的事物的性質(zhì)、規(guī)律及其內(nèi)在聯(lián)系達到深刻的理解，即達成“意義建構(gòu)”。

2 生物制藥專業(yè)微生物學課程教學現(xiàn)狀分析

根據(jù)學校生物制藥專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，微生物學是重要的專業(yè)核心課程之一，目前微生物學課程的授課過程中主要存在以下問題。

2.1 授課內(nèi)容繁雜，知識系統(tǒng)性不強

微生物學課程包括微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)、生長、代謝、遺傳變異、生態(tài)及分類鑒定等內(nèi)容，存在知識量大，繁雜瑣碎，各知識點之間的聯(lián)系不強及知識體系不鮮明等特點。傳統(tǒng)的教師為主體的教學方式使學生感到學習壓力大、感性認識不足，最終造成學生對知識的掌握不牢，知識綜合運用能力差。

2.2 授課內(nèi)容理論性強，缺乏與生產(chǎn)之間的聯(lián)系

微生物學課程內(nèi)容的理論性強，側(cè)重微生物相關(guān)內(nèi)容知識的講解，但缺少各知識點在實際生產(chǎn)尤其是生物制藥生產(chǎn)過程中應用的實例，不能將微生物學的理論知識與生物制藥的生產(chǎn)實際相聯(lián)系，很難實現(xiàn)生物制藥專業(yè)最終的培養(yǎng)目標[5]。

3 微生物學課程教學中建構(gòu)主義教學法設(shè)計

為了使學生更好地建構(gòu)知識，課題組在微生物學課程教學中采用了教師提出建構(gòu)目標和設(shè)置情境、學生獨立探索和協(xié)作學習、學生和教師進行效果評價并最終完成知識建構(gòu)的教學方法。

3.1 建構(gòu)目標的提出

在微生物學課程教學過程中，為了達到預期教學目標，教師必須作為學生學習的指導者和幫助者。教師首先根據(jù)教學的內(nèi)容及知識體系，提出合理的建構(gòu)目標，即通過設(shè)置情境、學生獨立探索和協(xié)作學習，最終要掌握的知識體系。

3.2 情境設(shè)置

教師根據(jù)需要建構(gòu)的意義，設(shè)置與實際生產(chǎn)應用緊密聯(lián)系的情境，激發(fā)學生學習的熱情和興趣，從而形成學習動機。在情境設(shè)置時，教師應注重提示在此情境下需要建構(gòu)的意義及其與過去學過的知識之間的聯(lián)系，以有利于學生正確開展獨立探索和協(xié)作學習。

3.3 學生獨立探索和協(xié)作學習

在提出建構(gòu)目標并進行密切聯(lián)系實踐的情境設(shè)置后，指導學生分組，以小組的形式開展學習。在學習過程中，為了使每個同學都參與學習，首先指導學生進行獨立探索，寫出其學習過程及建構(gòu)的意義。然后進行組內(nèi)學生的討論，通過討論和交流，使不同的觀點進行交鋒和碰撞，可以加深學生對問題的理解。通過獨立探索和協(xié)作學習，最終完成學習小組的意義建構(gòu)。

3.4 學習效果評價及知識建構(gòu)

教師組織各小組，對組內(nèi)的每個學生通過自我評價和學習小組其他成員的評價完成每個學生的學習效果評價。教師在評價學習成果的同時，指導學生完善最終的意義建構(gòu)。

通過以上的教學設(shè)計，在與生物制藥緊密相關(guān)的情境設(shè)計下，學生以前期掌握的微生物學知識為基礎(chǔ)，通過自主學習完成新知識的建構(gòu)，可加深學生對知識的理解和認識，增強學生的思維能力和解決實際問題的能力。

4 微生物學課程教學建構(gòu)主義教學法的實施

4.1 建構(gòu)主義教學法應用

在微生物學課程教學過程中，要注重將建構(gòu)主義教學法貫穿整個教學過程，設(shè)計與生物發(fā)酵及制藥生產(chǎn)緊密相關(guān)的情境及意義建構(gòu)。

在緒論部分，講到科赫法則，首先詳細講解在動物致病菌查找和判定的基本原則和方法，即科赫法則的原理及方法[6]。在抗生素等生物醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，微生物造成的污染會導致發(fā)酵的失敗，污染菌的查找及判定是預防此類菌污染的關(guān)鍵。為了讓同學們掌握查找污染菌的基本方法，采用了建構(gòu)主義教學法。

情境設(shè)置：以產(chǎn)黃青霉為菌種發(fā)酵生產(chǎn)青霉素的過程中，定時取樣檢測發(fā)現(xiàn)青霉素的產(chǎn)量比正常情況顯著下降。

意義建構(gòu)：設(shè)計方案查找產(chǎn)量下降的原因。

組織學生分組：組織學生分組，10人1個小組，每組學生推選1位負責人。

組織學生獨立探索和協(xié)作學習：給學生1周時間，前4天學生獨立查閱資料撰寫方案，并上交。第五天組織分組討論，首先學生匯報自己的學習結(jié)果，然后開展討論，在討論的基礎(chǔ)上，每位學生重新撰寫方案，再次上交。

學習效果評價及知識建構(gòu)：每組負責人在課堂上，匯報最終形成的意義建構(gòu)。教師對每組的方案進行評價，并在評價的基礎(chǔ)上最終形成查找青霉素產(chǎn)量下降的方案。教師通過評價學生獨立探索和協(xié)作學習形成的兩個方案，按照各50%的比例給出最終成績。

在建構(gòu)主義教學法實施過程中發(fā)現(xiàn)，學生在獨立學習思考時，思維有局限。大部分學生能聯(lián)想到采用科赫法則的原理和方法，通過顯微鏡觀察，平板分離純菌種，再將其接種到發(fā)酵液中培養(yǎng)觀察現(xiàn)象的方法來判斷和查找雜菌污染。但對導致發(fā)酵產(chǎn)量下降其他的原因，如菌種活力低，溶解氧不夠的問題，發(fā)酵培養(yǎng)基成分和發(fā)酵條件的問題，有些學生不能通過獨立學習獲得。但通過學習小組的討論后，學生能形成一個相對全面的意義建構(gòu)。為了考察建構(gòu)主義的學習效果，在1個月后的階段考核中出了類似的題目，正確率為90%以上。這說明在微生物學課程教學中采用建構(gòu)主義教學法，能顯著提高學生的學習效果。

4.2 與微課結(jié)合的建構(gòu)主義教學法應用

微課是運用多媒體等現(xiàn)代信息技術(shù)，依托微型的知識脈沖，針對某個知識點或教學環(huán)節(jié)開展的教學形式[7]。教學視頻是微課的核心組成內(nèi)容，時間一般10-15分鐘。與傳統(tǒng)課堂教學相比，微課具有內(nèi)容少、主題突出、形式靈活等特點。課題組在教學中探討采用“微課”和建構(gòu)主義教學法相結(jié)合的教學方法，取得了很好的教學效果。

通過將“微課”與建構(gòu)主義教學法相結(jié)合，綜合利用圖片及動畫視頻等多媒體資源，在完整有序呈現(xiàn)教學內(nèi)容的同時，又突出了重點，還能密切聯(lián)系生物制藥的生產(chǎn)實際。實踐表明，通過學生自主學習和意義建構(gòu)，使學生深刻認識誘變育種的重要性及其在抗生素等發(fā)酵工業(yè)中具體實施方法，教學形式生動活潑，能大大激發(fā)學生的學習興趣，也為今后專業(yè)課的學習打下堅實的基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

近兩年來，在生物制藥專業(yè)的微生物學課程教學過程中，采用了建構(gòu)主義教學方法，獲得了很理想的教學效果。通過與生物制藥生產(chǎn)實際緊密聯(lián)系的情境設(shè)置，顯著提高了學生對微生物學理論知識的學習興趣和認知程度。通過在授課過程中設(shè)置與生物制藥生產(chǎn)實際緊密聯(lián)系的情境，提高了學生理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)了學生的工科思維能力和創(chuàng)新意識。