應(yīng)用型本科高校微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革的探索與實(shí)踐

何曉梅，張晶晶，孫傳伯，鄧 輝

(皖西學(xué)院生物與制藥工程學(xué)院，安徽六安 237012)

《教育部關(guān)于中央部門(mén)所屬高校深化教育教學(xué)改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》強(qiáng)調(diào)，改革教學(xué)方式方法，廣泛開(kāi)展啟發(fā)式、討論式、參與式教學(xué)?！蛾P(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見(jiàn)》中指出，全面推進(jìn)人才培養(yǎng)模式的綜合改革，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)已成為目前我國(guó)高等教育改革的核心問(wèn)題和根本性的指導(dǎo)思想。皖西學(xué)院作為示范應(yīng)用型本科高校，為充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，鼓勵(lì)廣大學(xué)生自覺(jué)參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和開(kāi)發(fā)意識(shí)，引導(dǎo)大學(xué)生了解創(chuàng)業(yè)知識(shí)，樹(shù)立創(chuàng)業(yè)精神，提高創(chuàng)業(yè)能力，造就符合未來(lái)挑戰(zhàn)的高素質(zhì)人才。2010年度省級(jí)“質(zhì)量工程”項(xiàng)目“生物工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)”獲得立項(xiàng)，為皖西學(xué)院提供了一支創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)的教師隊(duì)伍。微生物發(fā)酵工程的應(yīng)用范圍包括醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、能源工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、生物固氮、生物農(nóng)藥、微生物養(yǎng)料、環(huán)境保護(hù)等方面[1]，其應(yīng)用范圍之廣，一方面為微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)提出了前所未有的挑戰(zhàn)，另一方面為微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革指明了方向。相對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 傳統(tǒng)微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

1.1對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用的理解具有片面性傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，僅僅是為了驗(yàn)證理論課的某些理論，是通過(guò)某種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)用所學(xué)理論進(jìn)行解釋，加深對(duì)理論知識(shí)掌握的一種手段，將理論教學(xué)應(yīng)用于實(shí)踐的一種驗(yàn)證形式，導(dǎo)致很多教師和學(xué)生心理上認(rèn)為理論教學(xué)重要性大于實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)課時(shí)指導(dǎo)教師仍然用大約40 min以上時(shí)間講授原理、儀器的使用、試劑的配置、實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，唯恐一個(gè)環(huán)節(jié)沒(méi)強(qiáng)調(diào)學(xué)生就會(huì)出錯(cuò)，就會(huì)拖延實(shí)驗(yàn)時(shí)間；學(xué)生根據(jù)教師的講解和指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行機(jī)械操作，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確與否。實(shí)驗(yàn)僅僅是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的輔助形式[2]。

1.2實(shí)驗(yàn)要求過(guò)于整齊劃一，忽視實(shí)驗(yàn)的探究性由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)和教學(xué)場(chǎng)所的限制，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)儀器陳舊、實(shí)驗(yàn)試劑短缺、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)單一化。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的試劑、儀器和操作方法固定，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果高度一致。正是因?yàn)樯鲜鲈颍瑢?shí)驗(yàn)報(bào)告抄現(xiàn)象、改數(shù)據(jù)、書(shū)寫(xiě)不認(rèn)真現(xiàn)象比比皆是。實(shí)驗(yàn)過(guò)于模式化不僅影響了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的激情，而且嚴(yán)重制約了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、獨(dú)立思考和創(chuàng)新思維等能力。

1.3缺乏整體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系傳統(tǒng)微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少，而且各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間相互獨(dú)立，連貫性弱。有些實(shí)驗(yàn)僅僅是課程學(xué)習(xí)中的部分內(nèi)容，學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)整合的難度加大，導(dǎo)致學(xué)生難以將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通。于是，學(xué)生對(duì)于微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)缺乏獨(dú)立思考的能力，遇到問(wèn)題也難以解決。故完整實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的確立迫在眉睫[3]。

2 微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革

2.1啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力長(zhǎng)期以來(lái)，微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)重理論輕實(shí)踐的教學(xué)弊端漸漸暴露出來(lái)，教師將實(shí)驗(yàn)的原理、儀器及材料、實(shí)驗(yàn)步驟等全部教授給學(xué)生，學(xué)生只要按照步驟來(lái)做得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果即可，這導(dǎo)致學(xué)生很少預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)原理一無(wú)所知。德國(guó)教育家第斯多惠在教師規(guī)則中曾明確指出，教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授的本領(lǐng)，而在于激勵(lì)、喚醒、鼓舞。于是，經(jīng)過(guò)授課教師的深思熟慮，決定改革《微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)模式，將傳統(tǒng)教學(xué)方法轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，由“手把手，包教會(huì)”模式轉(zhuǎn)為“引路人”，積極引導(dǎo)學(xué)生將課堂上所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)學(xué)生的動(dòng)手操作與思考，加深對(duì)微生物發(fā)酵工程的理解與掌握。同時(shí)，教師督促學(xué)生做好詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)記錄，給予學(xué)生引導(dǎo)和啟發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力，加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)[4]。

2.2精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為學(xué)生提供完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為了充分體現(xiàn)微生物發(fā)酵學(xué)科的應(yīng)用性、廣泛性和綜合性等特點(diǎn)[5]，將現(xiàn)代微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)與其傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)過(guò)精挑細(xì)選，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為5個(gè)模塊，分別是固定化酵母細(xì)胞的制備、固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵制酒及其影響因素分析、土壤中產(chǎn)淀粉酶菌株的篩選、淀粉酶的固定化及其活力測(cè)定、黃豆培養(yǎng)基固體發(fā)酵過(guò)程控制與產(chǎn)物關(guān)系分析。這5個(gè)模塊涵蓋了微生物發(fā)酵的很多知識(shí)點(diǎn)，且各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間的連接性很強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系完整，鞏固了學(xué)生對(duì)微生物發(fā)酵工程的理論理解，同時(shí)也會(huì)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能。

2.3學(xué)生自主安排實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的自主性和自我約束力經(jīng)過(guò)改革，微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)打破了驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)室實(shí)行開(kāi)放，根據(jù)班級(jí)學(xué)生學(xué)號(hào)的次序安排值日生，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室安全和管理，每一個(gè)項(xiàng)目在一個(gè)時(shí)間段完成，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理可行的情況下，具體實(shí)驗(yàn)時(shí)間由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案自己安排。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，主動(dòng)掌握整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和內(nèi)容，自發(fā)、自覺(jué)地投身到實(shí)驗(yàn)中。在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，明確目標(biāo)，開(kāi)闊思路，豐富想象，遇到問(wèn)題，冷靜思考，查閱文獻(xiàn)，合理分析，不斷改進(jìn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，學(xué)生可以調(diào)整自己思維方式和實(shí)驗(yàn)方案，增強(qiáng)了自己的適應(yīng)力和應(yīng)變力，培養(yǎng)了不斷克服困難、不怕挫折、敢于挑戰(zhàn)的精神[6]。

2.4學(xué)生全程參與，培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞的精神在該實(shí)驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程中，由學(xué)生全程參與，即給學(xué)生提供試劑、儀器的使用方法、菌種的找尋方法等必備條件，其他完全由學(xué)生全部完成。通過(guò)這樣的安排，學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能得到了鍛煉和提升。有些實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生連續(xù)觀察，善于發(fā)現(xiàn)，在這一系列環(huán)環(huán)相扣的實(shí)驗(yàn)中，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到無(wú)論哪一步都非常關(guān)鍵。在無(wú)菌操作中，若沒(méi)有規(guī)范操作，培養(yǎng)基等物品便會(huì)染菌，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確與否，與學(xué)生操作過(guò)程密不可分。只有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度、嚴(yán)格而準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)操作、認(rèn)真的工作作風(fēng)，才能確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，否則將會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生重大影響，甚至失敗。實(shí)驗(yàn)由學(xué)生全程參與，有利于培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞的精神以及頑強(qiáng)的毅力。

2.5分工協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生良好的團(tuán)隊(duì)精神微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)不同于其他實(shí)驗(yàn)，它的發(fā)酵周期長(zhǎng)、操作連貫且復(fù)雜，一個(gè)人難以完成實(shí)驗(yàn)操作。于是，在教學(xué)實(shí)踐中，采取的是分組開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的方式，共同負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。對(duì)于每個(gè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，除了完成本組的實(shí)驗(yàn)以外，更重要的是學(xué)會(huì)與組員之間相互協(xié)調(diào)、溝通與交流。在實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)人對(duì)待同一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的看法不同，這就需要小組成員之間的溝通交流[7]。在同一實(shí)驗(yàn)的連續(xù)觀察中，小組各成員分工合作，輪流值班，共同負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的衛(wèi)生與整潔。只有通過(guò)小組成員的相互配合、相互理解、相互配合、合理安排、統(tǒng)籌兼顧，才能提高實(shí)驗(yàn)效率，在整潔、有序、和諧的環(huán)境中完成實(shí)驗(yàn)。

2.6綜合性的考核模式，全面考核學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力《微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)》的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有綜合性和設(shè)計(jì)性特點(diǎn)，應(yīng)用不同的實(shí)驗(yàn)原理驗(yàn)證不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)方案多樣，實(shí)驗(yàn)步驟靈活。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)上的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目查閱文獻(xiàn)資料，擬出實(shí)驗(yàn)方案后與教師討論，然后以PPT形式進(jìn)行交流，修改后進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)qq、微信或現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)的形式提交實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行合理的解釋，完成每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的報(bào)告撰寫(xiě)。所有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和理論筆試考核?？偝煽?jī)包括預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及實(shí)驗(yàn)操作和理論筆試考核，其中預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的綜合分值占50%，實(shí)驗(yàn)操作考試占30%，理論筆試占20%。這種考核方式綜合考察學(xué)生們多方面能力，如文獻(xiàn)資料的查閱、實(shí)驗(yàn)的可行性分析、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、PPT的制作、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象的分析等[8]。根據(jù)上述考核方法，微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)大大提高了學(xué)生們的綜合能力和綜合素質(zhì)，為學(xué)生完成研究性學(xué)習(xí)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目和畢業(yè)論文打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 小結(jié)

通過(guò)微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革，學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中增強(qiáng)了對(duì)微生物發(fā)酵工程學(xué)習(xí)的興趣，認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性，善于發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題并利用所學(xué)理論知識(shí)及時(shí)解決問(wèn)題，每一個(gè)環(huán)節(jié)都認(rèn)真對(duì)待，小組成員精誠(chéng)合作，將整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程順利完成。微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的成功改革，學(xué)生不僅動(dòng)手操作能力得到了很大程度的提高，而且對(duì)理論教學(xué)有了更深層次的理解。由此可以看出，在高等教育過(guò)程中，重視對(duì)學(xué)生素質(zhì)和能力的培養(yǎng)尤為關(guān)鍵，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輻射作用更為強(qiáng)大。

學(xué)生素質(zhì)及能力的提高是對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革最好的肯定，今后將進(jìn)一步探索微生物發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生科研思維、創(chuàng)新意識(shí)等方面的積極作用，將不斷地深入開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)在素質(zhì)教育中更好地發(fā)揮積極作用。

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