發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探究

孫金旭，朱會(huì)霞，祝鐵鋼，李志濤

(衡水學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河北 衡水 053000)

發(fā)酵工程大實(shí)驗(yàn)是生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)必修課程之一，也是應(yīng)用型本科院校的特色之一，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，是生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)繼發(fā)酵工程、發(fā)酵工程設(shè)備等課程的應(yīng)用延伸，在整個(gè)生物技術(shù)的教學(xué)體系中，發(fā)酵工程大實(shí)驗(yàn)不僅是一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，而且還是知識(shí)與實(shí)踐連接、實(shí)踐與創(chuàng)新連接、理論知識(shí)升華的重要手段.在國(guó)家“新世紀(jì)教改工程”的號(hào)召下，本課題組著手對(duì)發(fā)酵工程大實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革，改革的主體思路是“由教向?qū)W、由封閉課堂向開(kāi)放課堂、由單一知識(shí)傳授向情感、能力、綜合素質(zhì)培養(yǎng)、由死學(xué)向探究的轉(zhuǎn)變”.近幾年來(lái)，在領(lǐng)導(dǎo)的支持和幫助下，逐步完成了部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和嘗試[1]，取得了較為滿(mǎn)意的教學(xué)效果.

1 傳統(tǒng)發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題和弊端

1.1 學(xué)生學(xué)習(xí)積極性調(diào)動(dòng)不夠

傳統(tǒng)的發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)教學(xué)是老師設(shè)計(jì)好的，在實(shí)驗(yàn)課程中演示，學(xué)生跟著學(xué)、做，學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中所起的作用為被動(dòng)接收，因此學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中缺乏興趣，無(wú)積極性和主動(dòng)性可言，上課玩手機(jī)、相互談?wù)?、打瞌睡的現(xiàn)象較多，影響到教學(xué)的秩序和質(zhì)量.

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多以基礎(chǔ)性和重復(fù)性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性

現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多是以基礎(chǔ)性的項(xiàng)目為主，如“酸奶的制作”“泡菜的制作”“乳酸菌的分離”等，這些均在發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)課程中已經(jīng)開(kāi)設(shè)，在發(fā)酵工程大實(shí)驗(yàn)中再次開(kāi)設(shè)，不僅重復(fù)，而且缺乏挑戰(zhàn)性、創(chuàng)新性，影響到對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng).

1.3 教育觀(guān)念、教育思想較為陳舊，不能適應(yīng)新時(shí)代的要求

教學(xué)過(guò)程仍然以課堂、教材、教師為主，教學(xué)方法呆板、教學(xué)手段單一，對(duì)教學(xué)效率的影響較大，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性和主動(dòng)性，不符合培養(yǎng)復(fù)合型人才的培養(yǎng)規(guī)劃的要求.

2 發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)教改措施

生物技術(shù)發(fā)展飛速，發(fā)酵技術(shù)作為工業(yè)生物技術(shù)的核心，發(fā)展更為迅速，內(nèi)容更加豐富、新穎，基因技術(shù)、細(xì)胞技術(shù)的發(fā)展，為發(fā)酵工程技術(shù)提出了更高的要求.已有的舊的發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已不能適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展的需求，因此，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的教改，不僅對(duì)提高學(xué)生綜合素質(zhì)還是對(duì)完善學(xué)生知識(shí)體系，意義非常重大.但因發(fā)酵實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)操作較復(fù)雜且連續(xù)，不能只按常規(guī)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行安排.筆者以大三生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生為對(duì)象，對(duì)發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)時(shí)間安排、學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定等進(jìn)行實(shí)踐，現(xiàn)將幾年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下.

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革

發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)的目的是在發(fā)酵工程、酶工程、生物技術(shù)下游技術(shù)等課程的基礎(chǔ)上，使學(xué)生更加深入地理解和運(yùn)用相關(guān)的理論和技術(shù)，鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)知識(shí)解決問(wèn)題的能力，以培養(yǎng)學(xué)生自主、創(chuàng)新、興趣為主要的目的[2].因此，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系改革中，循序漸進(jìn)、注重創(chuàng)新、自主和綜合運(yùn)用為主要的原則，對(duì)發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行了多次的調(diào)整和選擇，形成了較為穩(wěn)定的體系.

2.1.1 基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的獨(dú)立性、技能性

興趣是學(xué)生努力學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，原有基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)運(yùn)行模式為以教師為中心，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成分散的、相互無(wú)關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教學(xué)存在形式化、表面化，學(xué)生處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，遏制了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，改革后的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)由教師擬定幾組實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生分組后根據(jù)所選的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路、方法和步驟，設(shè)計(jì)完成后由教師審核是否合理.如合理，學(xué)生可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；如不合理，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生重新進(jìn)行設(shè)計(jì)、整理.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師只起到指導(dǎo)和幫助作用，改變了原來(lái)實(shí)驗(yàn)由教師準(zhǔn)備的模式.實(shí)驗(yàn)整體過(guò)程從藥品的注備、配置、實(shí)驗(yàn)儀器的準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)操作等都由學(xué)生自行、獨(dú)立完成.學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)橹黧w、主人，極大地激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)基本從以下5個(gè)方面對(duì)學(xué)生技能進(jìn)行訓(xùn)練[3]：

1) 優(yōu)良菌種篩選技能；

2) 工業(yè)生產(chǎn)優(yōu)良菌種選育技能；

3) 菌種保藏技能；

4) 發(fā)酵罐的使用技能；

5) 各種發(fā)酵類(lèi)型的掌握、熟悉技能.

通過(guò)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，學(xué)生獲得更多的知識(shí)和操作本領(lǐng)，使用更多的實(shí)驗(yàn)儀器，為以后的綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)打下良好的基礎(chǔ).

2.1.2 綜合性實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性、開(kāi)闊性

以基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，選取具有工業(yè)生產(chǎn)代表性的發(fā)酵工藝，開(kāi)展綜合性實(shí)驗(yàn)，以此來(lái)強(qiáng)化學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)技能和開(kāi)闊設(shè)計(jì)思路.根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備情況和學(xué)生實(shí)際，開(kāi)設(shè)了“高產(chǎn)靈芝多糖靈芝真菌的篩選、發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化、發(fā)酵罐發(fā)酵條件優(yōu)化、產(chǎn)物靈芝多糖的分離、純化”和“高產(chǎn)酒精酵母的分離篩選、生理生化實(shí)驗(yàn)、培養(yǎng)基及發(fā)酵條件優(yōu)化，產(chǎn)物的分離、純化”這兩個(gè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn).這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生所學(xué)多門(mén)課程的綜合運(yùn)用，由工業(yè)生產(chǎn)菌種的篩選到最后產(chǎn)物的獲得，使學(xué)生對(duì)發(fā)酵工程的上、下游技術(shù)產(chǎn)生直觀(guān)、整體的認(rèn)識(shí)，實(shí)驗(yàn)涉及的內(nèi)容包括：樣品的采集與保藏；工業(yè)用菌種的富集、分離、篩選；培養(yǎng)基的配置及優(yōu)化；發(fā)酵工藝的優(yōu)化；發(fā)酵產(chǎn)物的分析；產(chǎn)物的分離、純化；產(chǎn)品的獲得等.綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)定為學(xué)生灌輸了發(fā)酵研究、生產(chǎn)的思路和方法，體現(xiàn)了培養(yǎng)“應(yīng)用型”學(xué)生的特色，為學(xué)生就業(yè)和科研打下良好的基礎(chǔ).

2.1.3 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的延展性、開(kāi)放性

根據(jù)社會(huì)需求和學(xué)科發(fā)展的要求對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行更新是發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)改革的一項(xiàng)重要任務(wù)，在基礎(chǔ)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生和教師科研的需要，將學(xué)生的部分大學(xué)生創(chuàng)新課題項(xiàng)目、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯項(xiàng)目和教師的課題項(xiàng)目融入實(shí)驗(yàn)中.作為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，既能彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的不足，又能培養(yǎng)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新能力，起到了實(shí)驗(yàn)開(kāi)放性、創(chuàng)新性的作用.

2.2 完善教學(xué)管理制度

實(shí)驗(yàn)操作中，只有小部分學(xué)生具有積極性和主動(dòng)性，而大部分學(xué)生存在惰性、應(yīng)付性，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的思考和延伸，嚴(yán)重影響到教學(xué)的質(zhì)量.針對(duì)此種情況，我們改變了原來(lái)的教學(xué)管理模式.實(shí)行學(xué)生登記制度，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行登記，離開(kāi)也要登記.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師巡查[4]，要求學(xué)生必須如實(shí)登記實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)時(shí)必須根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、總結(jié).實(shí)驗(yàn)報(bào)告中增加了實(shí)驗(yàn)的思考和總結(jié)一項(xiàng)，要求學(xué)生寫(xiě)出自己真實(shí)的感想和體會(huì)，雷同者，實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)不及格.

2.3 考核方式改革

發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)原有的考核方式只是根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告和學(xué)生的出勤率來(lái)打分，這種考核方式不能真實(shí)反應(yīng)學(xué)生的實(shí)際能力和態(tài)度.針對(duì)此種情況，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)的考核方式進(jìn)行了改革.采用了全面表現(xiàn)評(píng)價(jià)方式.考核內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)(10 %)、實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)(10 %)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(10 %)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(20 %)、實(shí)驗(yàn)書(shū)面考核(50 %).

1) 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)考核主要根據(jù)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提問(wèn)兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握程度可以從預(yù)習(xí)報(bào)告和提問(wèn)回答中得以體現(xiàn).

2) 實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)考核依據(jù)教師實(shí)驗(yàn)巡查登記，根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作熟練程度和實(shí)驗(yàn)態(tài)度，分為優(yōu)秀、良好、合格、不合格4個(gè)等級(jí).

3) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告依據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的可信度和真實(shí)性以及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析總結(jié)進(jìn)行評(píng)定.

4) 實(shí)驗(yàn)書(shū)面考核按著實(shí)際實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱的要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行歸納，形成若干個(gè)命題，建立測(cè)試題庫(kù).考核時(shí)，學(xué)生抽簽決定自己的考核題目，根據(jù)題目在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成.試題內(nèi)容涉及相關(guān)儀器的使用方法、實(shí)驗(yàn)的具體過(guò)程、實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法、實(shí)驗(yàn)失敗的因素分析等.這些命題都是來(lái)自于具體的實(shí)驗(yàn)操作，如果沒(méi)有認(rèn)真、仔細(xì)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作，考核時(shí)會(huì)很被動(dòng).

3 發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)教改效果

通過(guò)對(duì)2009級(jí)、2010級(jí)生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生教改后的發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)估，證明教學(xué)效果良好.

3.1 學(xué)生對(duì)發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)興趣得以激發(fā)

本實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革由教師為主體轉(zhuǎn)為以學(xué)生為中心，學(xué)生由被動(dòng)接收轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生為自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)、自己的創(chuàng)新課題、自己的挑戰(zhàn)杯項(xiàng)目而花費(fèi)多于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課時(shí)幾倍的時(shí)間和精力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)從要你學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)槲乙獙W(xué)的主動(dòng)局面，取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果.

3.2 學(xué)生解決問(wèn)題和創(chuàng)新思維的能力得以培養(yǎng)和提高

學(xué)生在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，教師要求方案必須切實(shí)可行，同時(shí)要求學(xué)生必須積極思維，開(kāi)動(dòng)腦筋，開(kāi)拓創(chuàng)新，積極解決實(shí)驗(yàn)中的具體問(wèn)題，學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性得以激發(fā)，創(chuàng)新性思維得以培養(yǎng).

3.3 實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)室得以充分利用

經(jīng)教改后，學(xué)生用在發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)中的時(shí)間是原來(lái)的幾倍，從早起8點(diǎn)到晚上6點(diǎn)，發(fā)酵實(shí)驗(yàn)室基本上實(shí)驗(yàn)人員不斷，提高了實(shí)驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)儀器的利用率.

3.4 課題及論文等碩果累累

發(fā)酵大實(shí)驗(yàn)教改的幾年間，學(xué)生在發(fā)酵實(shí)驗(yàn)室完成與發(fā)酵相關(guān)的大學(xué)生創(chuàng)新課題 12項(xiàng)，發(fā)表核心期刊論文20余篇，河北省大學(xué)生挑戰(zhàn)杯二等獎(jiǎng)4項(xiàng)，三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，先后有近50名學(xué)生被南開(kāi)大學(xué)、天津科技大學(xué)、江南大學(xué)等大學(xué)的發(fā)酵工程專(zhuān)業(yè)錄取為碩士研究生.

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