微生物学课程建构主义教学法的研究与应用

高玉荣，李大鹏，蒋慧慧，方 舒，张凤琴

（巢湖学院 化学与材料工程学院，安徽 合肥238000）

微生物学课程是生物制药专业开设的一门非常重要的专业基础课，与生物化学、普通生物学、发酵工程、代谢工程、生物制药工艺学等课程都有密切的关系[1]，是衔接基础课程与专业课程的重要纽带。微生物学课程存在内容繁杂，理论性较强的特点[2]，传统的教师为主体的教学方式容易导致学生学习压力大、感性认识不足、知识综合运用能力差，很难将微生物学的理论知识与生物制药的生产实际相联系。微生物学传统的教学方式也会间接导致与之相关的发酵工程、生物制药工艺学等专业课程的教学效果不理想，难以达到专业的培养目标。为了提高课程的教学效果，培养学生的工科思维和创新能力，课题组在微生物学课程教学中进行了建构主义教学法的研究与应用。

1 建构主义教学法

1.1 建构主义教学法简介

建构主义教学法是基于瑞士的皮亚杰（J.Piaget）的建构主义认知理论提出的一种新型教学法。该理论认为认知的发展是在与周围环境相互作用的过程中逐步建构起来的，人们通过认知结构数量扩充的“同化”和认知结构性质改变的“顺应”两个基本过程来建构认识，达到与周围环境的平衡。在此基础上，通过对认知结构性质、认知结构发展条件、认知过程中发挥个体的主动性等方面的深入研究和探索，柯尔伯格、斯腾伯格、卡茨、维果斯基等人继续发展了皮亚杰的理论，形成了建构主义教学法[3]。

1.2 建构主义教学法的教学思想

根据建构主义教学法的核心思想，可以看出“情境”、“协作”、“会话”及“意义建构”是建构主义教学法的四大学习要素[4]。

在建构主义教学法实施的过程中，首先要创建有利于学生建构意义的“情境”。教师在认真分析教学目标的同时，必须将情境设计作为教学设计最重要的内容之一。其次，在建构主义教学法实施过程中，相关资料的收集、整理和分析、论点的提出与检验、成果的评价及意义的建构都要通过与他人（包括教师和同学）的“协作”来完成。在协作过程中，学习者之间要通过“会话”商讨的方式来实现有效的协作。通过“会话”，学习者之间不仅能将所获得的信息进行共享，而且可以通过商讨等方式进行再加工，从而达成最终的学习目标，“意义建构”是教学最终目标。这里所说的“意义”是指事物的性质、规律及其内在联系。学习过程中，在合适的“情境”下，学习者通过与他人的“协作”和“会话”，最终对学习内容所反映的事物的性质、规律及其内在联系达到深刻的理解，即达成“意义建构”。

2 生物制药专业微生物学课程教学现状分析

根据学校生物制药专业的人才培养方案，微生物学是重要的专业核心课程之一，目前微生物学课程的授课过程中主要存在以下问题。

2.1 授课内容繁杂，知识系统性不强

微生物学课程包括微生物的形态结构、营养、生长、代谢、遗传变异、生态及分类鉴定等内容，存在知识量大，繁杂琐碎，各知识点之间的联系不强及知识体系不鲜明等特点。传统的教师为主体的教学方式使学生感到学习压力大、感性认识不足，最终造成学生对知识的掌握不牢，知识综合运用能力差。

2.2 授课内容理论性强，缺乏与生产之间的联系

微生物学课程内容的理论性强，侧重微生物相关内容知识的讲解，但缺少各知识点在实际生产尤其是生物制药生产过程中应用的实例，不能将微生物学的理论知识与生物制药的生产实际相联系，很难实现生物制药专业最终的培养目标[5]。

3 微生物学课程教学中建构主义教学法设计

为了使学生更好地建构知识，课题组在微生物学课程教学中采用了教师提出建构目标和设置情境、学生独立探索和协作学习、学生和教师进行效果评价并最终完成知识建构的教学方法。

3.1 建构目标的提出

在微生物学课程教学过程中，为了达到预期教学目标，教师必须作为学生学习的指导者和帮助者。教师首先根据教学的内容及知识体系，提出合理的建构目标，即通过设置情境、学生独立探索和协作学习，最终要掌握的知识体系。

3.2 情境设置

教师根据需要建构的意义，设置与实际生产应用紧密联系的情境，激发学生学习的热情和兴趣，从而形成学习动机。在情境设置时，教师应注重提示在此情境下需要建构的意义及其与过去学过的知识之间的联系，以有利于学生正确开展独立探索和协作学习。

3.3 学生独立探索和协作学习

在提出建构目标并进行密切联系实践的情境设置后，指导学生分组，以小组的形式开展学习。在学习过程中，为了使每个同学都参与学习，首先指导学生进行独立探索，写出其学习过程及建构的意义。然后进行组内学生的讨论，通过讨论和交流，使不同的观点进行交锋和碰撞，可以加深学生对问题的理解。通过独立探索和协作学习，最终完成学习小组的意义建构。

3.4 学习效果评价及知识建构

教师组织各小组，对组内的每个学生通过自我评价和学习小组其他成员的评价完成每个学生的学习效果评价。教师在评价学习成果的同时，指导学生完善最终的意义建构。

通过以上的教学设计，在与生物制药紧密相关的情境设计下，学生以前期掌握的微生物学知识为基础，通过自主学习完成新知识的建构，可加深学生对知识的理解和认识，增强学生的思维能力和解决实际问题的能力。

4 微生物学课程教学建构主义教学法的实施

4.1 建构主义教学法应用

在微生物学课程教学过程中，要注重将建构主义教学法贯穿整个教学过程，设计与生物发酵及制药生产紧密相关的情境及意义建构。

在绪论部分，讲到科赫法则，首先详细讲解在动物致病菌查找和判定的基本原则和方法，即科赫法则的原理及方法[6]。在抗生素等生物医药产品生产过程中，微生物造成的污染会导致发酵的失败，污染菌的查找及判定是预防此类菌污染的关键。为了让同学们掌握查找污染菌的基本方法，采用了建构主义教学法。

情境设置：以产黄青霉为菌种发酵生产青霉素的过程中，定时取样检测发现青霉素的产量比正常情况显著下降。

意义建构：设计方案查找产量下降的原因。

组织学生分组：组织学生分组，10人1个小组，每组学生推选1位负责人。

组织学生独立探索和协作学习：给学生1周时间，前4天学生独立查阅资料撰写方案，并上交。第五天组织分组讨论，首先学生汇报自己的学习结果，然后开展讨论，在讨论的基础上，每位学生重新撰写方案，再次上交。

学习效果评价及知识建构：每组负责人在课堂上，汇报最终形成的意义建构。教师对每组的方案进行评价，并在评价的基础上最终形成查找青霉素产量下降的方案。教师通过评价学生独立探索和协作学习形成的两个方案，按照各50%的比例给出最终成绩。

在建构主义教学法实施过程中发现，学生在独立学习思考时，思维有局限。大部分学生能联想到采用科赫法则的原理和方法，通过显微镜观察，平板分离纯菌种，再将其接种到发酵液中培养观察现象的方法来判断和查找杂菌污染。但对导致发酵产量下降其他的原因，如菌种活力低，溶解氧不够的问题，发酵培养基成分和发酵条件的问题，有些学生不能通过独立学习获得。但通过学习小组的讨论后，学生能形成一个相对全面的意义建构。为了考察建构主义的学习效果，在1个月后的阶段考核中出了类似的题目，正确率为90%以上。这说明在微生物学课程教学中采用建构主义教学法，能显著提高学生的学习效果。

4.2 与微课结合的建构主义教学法应用

微课是运用多媒体等现代信息技术，依托微型的知识脉冲，针对某个知识点或教学环节开展的教学形式[7]。教学视频是微课的核心组成内容，时间一般10-15分钟。与传统课堂教学相比，微课具有内容少、主题突出、形式灵活等特点。课题组在教学中探讨采用“微课”和建构主义教学法相结合的教学方法，取得了很好的教学效果。

通过将“微课”与建构主义教学法相结合，综合利用图片及动画视频等多媒体资源，在完整有序呈现教学内容的同时，又突出了重点，还能密切联系生物制药的生产实际。实践表明，通过学生自主学习和意义建构，使学生深刻认识诱变育种的重要性及其在抗生素等发酵工业中具体实施方法，教学形式生动活泼，能大大激发学生的学习兴趣，也为今后专业课的学习打下坚实的基础。

5 结语

近两年来，在生物制药专业的微生物学课程教学过程中，采用了建构主义教学方法，获得了很理想的教学效果。通过与生物制药生产实际紧密联系的情境设置，显著提高了学生对微生物学理论知识的学习兴趣和认知程度。通过在授课过程中设置与生物制药生产实际紧密联系的情境，提高了学生理论联系实际的能力，培养了学生的工科思维能力和创新意识。