教學(xué)實(shí)習(xí)在專業(yè)教學(xué)中的作用研究

孫旸+陳光+孫春玉

【摘要】本文根據(jù)生物工程專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，將多門課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)整合，選取能夠涵蓋本專業(yè)人才培養(yǎng)主題，調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣的實(shí)踐課題，形成綜合實(shí)踐課程，從而將大學(xué)生理論知識(shí)的學(xué)習(xí)、創(chuàng)新實(shí)踐能力的提高和科研能力的培養(yǎng)結(jié)合起來(lái)。

【關(guān)鍵詞】實(shí)習(xí)；實(shí)踐教學(xué)；生物工程

大學(xué)生就業(yè)難已成為當(dāng)今困擾高等教育的一個(gè)主要難題，大學(xué)畢業(yè)生為什么找不到工作，其中一個(gè)主要原因是大學(xué)人才培養(yǎng)與企業(yè)人才需求間的不對(duì)接。企業(yè)要求的是在某一技術(shù)領(lǐng)域能夠獨(dú)當(dāng)一面的技術(shù)人才，而大學(xué)畢業(yè)生普遍的情況是對(duì)各門課程有一定的掌握，但缺乏綜合運(yùn)用，尤其是創(chuàng)新運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

在對(duì)高等教育過(guò)程的觀察和思考中筆者發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)行的教學(xué)模式缺乏對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)創(chuàng)新性解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，現(xiàn)行的普通高校的教學(xué)模式一般以課堂講授為主，實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間有限，難以進(jìn)行連貫系統(tǒng)的實(shí)踐；課程考核一般以試卷為主要形式，不利于檢查學(xué)生的綜合能力。此種教學(xué)模式下，學(xué)生的學(xué)習(xí)以記憶為主，知識(shí)掌握在紙面上，試卷成績(jī)很好，但到實(shí)際應(yīng)用中常常不能根據(jù)具體問(wèn)題，系統(tǒng)的、有邏輯的進(jìn)行分析，調(diào)動(dòng)儲(chǔ)備的各課程知識(shí)，拿出綜合解決方案并有效實(shí)施。應(yīng)屆畢業(yè)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和能力的不足是目前多數(shù)企業(yè)在用人選擇時(shí)更加重視工作經(jīng)驗(yàn)的一個(gè)主要原因。

清華大學(xué)傅水根教授高度評(píng)價(jià)了實(shí)踐在教育中的重要作用：“實(shí)踐是什么？實(shí)踐是內(nèi)容最豐富的教科書(shū)，實(shí)踐是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新最重要的源泉，實(shí)踐是貫徹素質(zhì)教育最重要的場(chǎng)所，實(shí)踐是完成簡(jiǎn)單到綜合、知識(shí)到能力、聰明到智慧轉(zhuǎn)化的催化劑。”

但在我國(guó)的高等教育中實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀卻不能令人滿意，教育部等7部門聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高校實(shí)踐育人工作的若干意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱《意見(jiàn)》）指出，高等學(xué)校實(shí)踐育人特別是實(shí)踐教學(xué)仍然是人才培養(yǎng)中的薄弱環(huán)節(jié)，與創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求還有很大的差距?！兑庖?jiàn)》要求，高校要加強(qiáng)實(shí)踐育人工作總體規(guī)劃，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，深化實(shí)踐教學(xué)方法改革，加強(qiáng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，支持學(xué)生開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)業(yè)計(jì)劃和創(chuàng)業(yè)模擬活動(dòng)。

在近5年的教學(xué)工作中，我校生物工程專業(yè)首先在《酶工程》《發(fā)酵工程》《工業(yè)發(fā)酵分析》等課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中增設(shè)了教學(xué)實(shí)習(xí)，在完成各課程教學(xué)條件、教師培訓(xùn)等準(zhǔn)備工作后，將生物工程專業(yè)核心課程的實(shí)習(xí)合并，并向前延伸銜接微生物等基礎(chǔ)課程內(nèi)容，向后延伸分離提取及分析檢驗(yàn)等內(nèi)容，形成了以生物工程核心內(nèi)容為主干的《生物工程綜合實(shí)習(xí)》。實(shí)習(xí)方案由學(xué)生自主設(shè)計(jì)，在教師的指導(dǎo)下完善，實(shí)習(xí)工作由本組學(xué)生分工協(xié)作獨(dú)立完成，最后制作成幻燈片，進(jìn)行匯報(bào)總結(jié)和講評(píng)。通過(guò)5周的實(shí)習(xí)，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下將各課程的知識(shí)綜合運(yùn)用，形成了獨(dú)立分析問(wèn)題、查閱資料、設(shè)計(jì)方案、分工協(xié)作、解決問(wèn)題的能力。

一、實(shí)習(xí)的目標(biāo)和設(shè)計(jì)

《生物工程綜合實(shí)習(xí)》內(nèi)容涉及到《酶工程》《發(fā)酵工程》《工業(yè)發(fā)酵分析》《微生物》《生物化學(xué)》等眾多相關(guān)知識(shí)，《生物工程綜合實(shí)習(xí)》實(shí)踐過(guò)程中需要學(xué)生調(diào)動(dòng)多學(xué)科的知識(shí)儲(chǔ)備，從而也使各課程的知識(shí)在實(shí)習(xí)過(guò)程中交融。課程教學(xué)實(shí)習(xí)的目標(biāo)為：第一，通過(guò)實(shí)習(xí)將本課程各部分知識(shí)融會(huì)貫通；第二，通過(guò)實(shí)習(xí)將本專業(yè)各課程知識(shí)綜合運(yùn)用；第三，通過(guò)實(shí)習(xí)形成從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，綜合運(yùn)用各方面知識(shí)設(shè)計(jì)方案、充分準(zhǔn)備、協(xié)調(diào)實(shí)施、解決問(wèn)題的能力。

針對(duì)以上目標(biāo)，本課程組設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)分組進(jìn)行，實(shí)習(xí)內(nèi)容以酶的生產(chǎn)和應(yīng)用為主線，各組同學(xué)從產(chǎn)酶菌種的篩選開(kāi)始，進(jìn)行菌種采集、富集、初篩、復(fù)篩、菌種保存、菌種鑒定、酶活力測(cè)定、發(fā)酵產(chǎn)酶條件優(yōu)化、酶的提取分離、酶的固定化、酶反應(yīng)器、酶促反應(yīng)產(chǎn)物分析、發(fā)酵產(chǎn)物分析等一系列實(shí)驗(yàn)。

二、實(shí)習(xí)的組織和實(shí)施

（一）實(shí)習(xí)的場(chǎng)地和條件準(zhǔn)備

實(shí)習(xí)場(chǎng)地為本學(xué)院生物工程的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，包括酶工程實(shí)驗(yàn)室、發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)室、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)室、無(wú)菌室共4個(gè)實(shí)驗(yàn)室，總面積400m2。提供無(wú)菌操作臺(tái)、高壓滅菌鍋、發(fā)酵罐、生化培養(yǎng)箱、恒溫?fù)u瓶柜、高速冷凍離心機(jī)、層析柜、電泳儀、紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)、酶標(biāo)儀等儀器設(shè)備。為保障本次實(shí)習(xí)的順利進(jìn)行，本學(xué)院和本專業(yè)對(duì)本學(xué)期的課程進(jìn)行了統(tǒng)籌安排，確保4個(gè)實(shí)驗(yàn)室以及各設(shè)備在本次實(shí)習(xí)期間不與其他課程沖突，完全供實(shí)習(xí)使用。提前采購(gòu)了充足的試劑藥品，滿足學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)方案的不同要求。

（二）實(shí)習(xí)的動(dòng)員和方案設(shè)計(jì)

為充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師應(yīng)提前2周進(jìn)行動(dòng)員、分組和方案設(shè)計(jì)，將參加實(shí)習(xí)的一個(gè)年級(jí)的90名（3個(gè)自然班）實(shí)習(xí)學(xué)生每5～6人分為一個(gè)小組。為充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，分組采用本班級(jí)內(nèi)學(xué)生自由組合的形式，各組同學(xué)用一周時(shí)間獨(dú)立查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)方案，各組間實(shí)習(xí)內(nèi)容不重復(fù)。實(shí)習(xí)的內(nèi)容要求以酶的生產(chǎn)和應(yīng)用為主線，具體選擇產(chǎn)何種酶的菌株，通過(guò)哪些實(shí)驗(yàn)完成高產(chǎn)菌株的選育和菌種的鑒定，以及采用何種制劑形式和反應(yīng)器形式，各組同學(xué)可以根據(jù)自己的興趣，在本組中討論產(chǎn)生方案。實(shí)習(xí)前一周以小組為單位提交實(shí)習(xí)方案，由指導(dǎo)教師審核方案的合理性、可行性、完整性并加以修改完善，方案通過(guò)審核后即可開(kāi)展實(shí)習(xí)工作。

（三）實(shí)習(xí)的指導(dǎo)和保障

一方面，實(shí)習(xí)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)室全天開(kāi)放，實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師每人負(fù)責(zé)3～5組同學(xué)，由8位教師全程指導(dǎo)，根據(jù)實(shí)習(xí)中遇到的問(wèn)題給出建議，由同學(xué)自己設(shè)計(jì)方案進(jìn)行解決。另一方面，教師將詳細(xì)指導(dǎo)學(xué)生操作各種不曾使用過(guò)的儀器，在同學(xué)們學(xué)會(huì)新技能的同時(shí)，保障設(shè)備的穩(wěn)定高效運(yùn)行。各組同學(xué)自行協(xié)調(diào)公用設(shè)備的使用。

（四）實(shí)習(xí)的總結(jié)和匯報(bào)

實(shí)習(xí)過(guò)程中同學(xué)們以照片記錄重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果，并不斷將獲得的數(shù)據(jù)制作成電子圖表。經(jīng)過(guò)5周的實(shí)習(xí)，同學(xué)們將自己獲得的產(chǎn)酶菌種保存起來(lái)，可作為以后進(jìn)一步深入實(shí)驗(yàn)的出發(fā)菌種；數(shù)據(jù)圖表制作成幻燈片，在實(shí)習(xí)的最后一天，以小組為單位進(jìn)行匯報(bào)和評(píng)比，每組由一名同學(xué)做匯報(bào)，其他同學(xué)回答評(píng)委提問(wèn)，充分展現(xiàn)各組的工作和成果。實(shí)習(xí)結(jié)束后，個(gè)人完成實(shí)習(xí)報(bào)告，總結(jié)自己在實(shí)習(xí)過(guò)程中的收獲。endprint

三、實(shí)習(xí)的效果

（一）知識(shí)得到了充分的應(yīng)用

在實(shí)習(xí)過(guò)程中學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)方案，這與在課堂教學(xué)中學(xué)生接受知識(shí)有著巨大的差別，體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)體系整體的掌握情況。例如，要篩選產(chǎn)果膠酶的菌株應(yīng)該去哪里采集土壤樣品；通過(guò)何種方式使該菌株得到富集，以便更好地分離到純菌落；獲得純菌后采用何種方式保存；通過(guò)哪些形態(tài)學(xué)和生理生化指標(biāo)對(duì)獲得的菌株進(jìn)行鑒定等這些在試卷上孤立的問(wèn)題，在實(shí)習(xí)中同學(xué)們都需要充分的思考，并根據(jù)不同的情況和要求給出不同的答案。

隨著實(shí)習(xí)工作的逐步展開(kāi)，學(xué)生需要系統(tǒng)考慮實(shí)習(xí)各個(gè)部分任務(wù)間的關(guān)系，統(tǒng)籌安排。例如，考慮獲得的酶在應(yīng)用過(guò)程中采用什么樣的形式，游離的還是固定化的？分離純化中采用什么樣的技術(shù)路線，是進(jìn)行細(xì)胞破碎并離心沉淀獲得粗酶液，還是進(jìn)一步的采用層析、電泳等方式獲得精制酶，是以液體酶進(jìn)行保存還是進(jìn)行干燥，采用哪種干燥方法？有些過(guò)程要從前向后思考，有些則要根據(jù)后續(xù)試驗(yàn)的要求來(lái)設(shè)計(jì)前面的試驗(yàn)。

實(shí)習(xí)給了學(xué)生充分的思考空間，在實(shí)習(xí)的過(guò)程中學(xué)生將理論知識(shí)付諸實(shí)踐的能力得到了充分的鍛煉。

（二）各課程知識(shí)得到了整合

《生物工程綜合實(shí)習(xí)》工作需要學(xué)生調(diào)動(dòng)多門課程的基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)。例如酶的生產(chǎn)，其中菌株的選育和鑒定涉及大量的微生物學(xué)知識(shí)，不同種類的微生物在形態(tài)和生活條件上的區(qū)別，培養(yǎng)的要求等；而酶的發(fā)酵生產(chǎn)又涉及到大量的發(fā)酵工程知識(shí)，培養(yǎng)基成分、pH、溫度、溶氧、泡沫控制等。這些知識(shí)通過(guò)在實(shí)習(xí)過(guò)程中的綜合運(yùn)用得以整合，從片面的知識(shí)轉(zhuǎn)化成為綜合的能力。

（三）鍛煉了科研思維的能力

實(shí)習(xí)從最開(kāi)始的技術(shù)路線設(shè)計(jì)，到探索遇到問(wèn)題的解決方案都由同學(xué)們獨(dú)立思考，協(xié)作完成，這一過(guò)程鍛煉了同學(xué)們獨(dú)立思考、邏輯思維、統(tǒng)籌規(guī)劃的能力，培養(yǎng)了同學(xué)們的創(chuàng)造創(chuàng)新意識(shí)。實(shí)習(xí)的過(guò)程有指導(dǎo)教師幫助同學(xué)梳理思維的走向和脈絡(luò)，以達(dá)到更快地提高思維水平的效果。

四、實(shí)習(xí)中存在的問(wèn)題和改進(jìn)設(shè)想

通過(guò)實(shí)習(xí)，同學(xué)們收獲了很多有形和無(wú)形的成果，但在實(shí)習(xí)過(guò)程中也暴露出一些問(wèn)題：很多同學(xué)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)不夠完善，不能充分、有效地證明實(shí)驗(yàn)結(jié)果；操作訓(xùn)練不夠，實(shí)際動(dòng)手能力不強(qiáng)，如在做平板劃線法分離純菌種時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題較多，有的同學(xué)出現(xiàn)了雜菌污染，有的同學(xué)的菌種連成了片，無(wú)法挑取單菌；試驗(yàn)條件不夠完善，有的同學(xué)提出了很好的設(shè)計(jì)，如通過(guò)核糖體16s rRNA序列比對(duì)，這一新興技術(shù)鑒定產(chǎn)酶菌種，但限于實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)習(xí)時(shí)間，最終還是放棄了。

在下一步的實(shí)習(xí)工作中，我們將梳理、總結(jié)《生物工程綜合實(shí)習(xí)》的經(jīng)驗(yàn)，一方面進(jìn)一步增加實(shí)習(xí)的綜合性，完善實(shí)習(xí)的系統(tǒng)性，使同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)習(xí)內(nèi)容能夠充分展開(kāi)；另一方面要開(kāi)闊實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師的眼界，提高教師的教學(xué)能力，尤其是駕馭主講課程以外內(nèi)容的綜合能力，同時(shí)，要有針對(duì)性地完善實(shí)習(xí)條件，加強(qiáng)分子生物學(xué)模塊和分析檢測(cè)模塊的建設(shè)，將前沿的實(shí)驗(yàn)技術(shù)引進(jìn)到實(shí)習(xí)過(guò)程中。形成綜合的生物工程實(shí)習(xí)教育體系，使同學(xué)們?cè)趯?shí)習(xí)中夯實(shí)知識(shí)、鍛煉思維、增強(qiáng)實(shí)踐能力。

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【本文系吉林省教育科學(xué)規(guī)劃課題“實(shí)踐教學(xué)在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用研究”（GH4144）、吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)專項(xiàng)校本研究課題“實(shí)踐教學(xué)在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用研究”（20142X09）的階段性成果】

（作者單位：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院）endprint