王亞楠,程殿林,叢培江,李榮貴,魏玉西

(青島大學(xué)生物系,山東青島 266071)

微生物工程實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的實踐

王亞楠,程殿林,叢培江,李榮貴,魏玉西

(青島大學(xué)生物系,山東青島 266071)

介紹在微生物工程學(xué)實驗過程中,采取多種手段,積極培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際能力、獨立性、自主性、創(chuàng)造性、責(zé)任心和團隊合作精神等,為培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力所做的一些改革與工作嘗試。

微生物工程學(xué)實驗;實驗教學(xué);綜合素質(zhì);創(chuàng)新能力

生物技術(shù)是21世紀(jì)高新技術(shù)之一,隨著這幾年的快速發(fā)展,生物技術(shù)專業(yè)目前已成為高等學(xué)校的熱門專業(yè)之一。微生物工程學(xué)是生物技術(shù)專業(yè)的必修主干課程,作為一門實踐性極強的學(xué)科,理論教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合是學(xué)生牢固掌握微生物工程基本知識的關(guān)鍵[1-3]。通過微生物工程學(xué)實驗,學(xué)生可以加強對微生物工程技術(shù)原理的認知能力和理解能力,提高思考、分析和解決問題的能力。在微生物工程實驗教學(xué)中也不斷改革、探索和總結(jié),逐步構(gòu)建了一種既能讓學(xué)生掌握專業(yè)知識技能又能培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的實驗?zāi)Ｊ?在實驗教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中貫穿對學(xué)生自主性和創(chuàng)造性的培養(yǎng),取得了較好的效果。

1 優(yōu)化實驗內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

微生物工程實驗內(nèi)容的選取和設(shè)計應(yīng)該充分體現(xiàn)這門學(xué)科所具有的應(yīng)用性、廣泛性和綜合性的特點[4]。教研組通過調(diào)研、收集資料,對開設(shè)哪些實驗項目、如何組織實施以及怎樣才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣進行廣泛討論,在結(jié)合我校的專業(yè)特點及青島地方經(jīng)濟特色的基礎(chǔ)上選擇實驗內(nèi)容。具體思路是微生物工程實驗必須以加強學(xué)生基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí),拓寬專業(yè)口徑,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力,提高實驗教學(xué)質(zhì)量為原則,強調(diào)將專業(yè)知識與學(xué)生能力培養(yǎng)有機的結(jié)合。重新構(gòu)建微生物工程實驗課的實驗項目,強調(diào)各實驗項目間的聯(lián)系,將發(fā)酵過程的各個環(huán)節(jié)貫穿到實驗中,建立了好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵2大實驗體系(見表1)。

表1 微生物工程實驗項目簡況Table 1 Experimental projects ofmicrobial engineering course

為了讓學(xué)生最大程度地了解發(fā)酵過程,選擇了2種典型的發(fā)酵產(chǎn)品為主線進行實驗,因為這2種發(fā)酵的過程分析內(nèi)容非常充實,發(fā)酵周期不是太長,且它們的代謝基礎(chǔ)在理論課上講述得比較詳盡,在生產(chǎn)實習(xí)中也安排學(xué)生到過相關(guān)工廠參觀學(xué)習(xí),學(xué)生的興趣比較高,能很好地培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際及動手能力。在每個體系中包括多個常規(guī)試驗,如淀粉水解糖的制備、還原糖的測定、浸出物濃度的測定等,學(xué)生可以在實驗過程中練習(xí)提高基本的實驗技能;除此以外,該體系還包括多個綜合、設(shè)計性實驗,如種子的擴大培養(yǎng)、培養(yǎng)基的優(yōu)化、啤酒的微生物檢驗等,通過這些綜合設(shè)計性實驗,可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識、獨立分析問題解決問題的能力;整個實驗體系涉及產(chǎn)品發(fā)酵的全過程,需要學(xué)生綜合利用多種原理與技術(shù)方法完成實驗過程,涵蓋微生物工程上、中、下游的多個技術(shù)環(huán)節(jié),有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?。?dāng)然,在具體教學(xué)實踐中,也可根據(jù)學(xué)時的多少和各個試驗的重要性進行增減。

2 改革實驗方法,培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

對實驗課教學(xué)手段進行改革總的指導(dǎo)原則為:由教師“抱著走”變?yōu)閷W(xué)生“看著走、自己走”,由教師教學(xué)生實驗變?yōu)閷W(xué)生自主實驗,在整個實驗過程中注重培養(yǎng)學(xué)生獨立思維、獨立操作能力及創(chuàng)新能力等綜合能力。

2.1 采用啟發(fā)式教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力

在教學(xué)實踐中,指導(dǎo)教師對具體實驗進行整體把握,主要講解實驗原理與操作注意事項,并就實驗內(nèi)容提出問題,啟發(fā)學(xué)生帶著問題到實驗中去尋求答案,這樣既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又能加深學(xué)生對知識的理解。例如,在麥汁制備試驗中,實驗開始前,教師會提出如下問題:在糖化過程中主要有哪些酶發(fā)揮作用?每種酶作用的最適pH值和最適溫度是多少?在糖化過程中,原料中的淀粉和蛋白質(zhì)都會發(fā)生怎樣的變化?這些問題在理論課上都有講述,但是在實驗中,教師會鼓勵學(xué)生進行不同糖化工藝的嘗試,以考察不同酶活性對麥汁質(zhì)量的影響,這樣會激發(fā)學(xué)生繼續(xù)試驗的興趣。對于在學(xué)生實驗中碰到的問題,教師要引導(dǎo)學(xué)生多思考、多分析,自覺用掌握的理論知識和技能來解決實際問題,培養(yǎng)學(xué)生積極思考的習(xí)慣以及理論聯(lián)系實際的意識和能力。

2.2 由學(xué)生自主完成實驗,培養(yǎng)學(xué)生的獨立性和自主性

強調(diào)學(xué)生是實驗課的主體,從實驗的準(zhǔn)備工作到具體操作,要求學(xué)生親自參與。由于實驗課安排的內(nèi)容緊密相連,每一步驟的操作將直接影響下一步實驗甚至整個實驗的結(jié)果,這樣一來也會對學(xué)生產(chǎn)生壓力,學(xué)生的主觀能動性得到充分發(fā)揮。例如,谷氨酸發(fā)酵實驗體系中,前期的種子培養(yǎng)直接影響到其后谷氨酸的發(fā)酵過程。因此,從一開始的種子培養(yǎng),學(xué)生就要注意力高度集中,在整個實驗過程中必須一絲不茍,步步深入。由于實驗的連續(xù)性,在具體項目的測定實踐上有時會存在很大的機動性。例如啤酒發(fā)酵過程中定期取樣,分析發(fā)酵液的還原糖、酒精度、浸出物濃度等理化指標(biāo),學(xué)生可以根據(jù)自己的時間自主進行操作,不一定全班同學(xué)都在同一時間進行試驗。學(xué)生只需在試驗結(jié)束后做好記錄,自覺地整理好實驗用品,搞好清潔衛(wèi)生。這種由學(xué)生自主完成實驗的教學(xué)模式,可以使學(xué)生在思維方式、學(xué)習(xí)方法、動手操作等多個層面上得到鍛煉,有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨立性和自主性。

2.3 強調(diào)學(xué)生的責(zé)任心和團隊合作精神

微生物工程實驗集成度較高,要測定分析的實驗項目很多。有些實驗就需要分組進行,如果一個組的測定數(shù)據(jù)不佳,會影響到全班整個實驗的測定結(jié)果,甚至?xí)绊懻麄€發(fā)酵的正常進行,因此要求每個學(xué)生認真對待,自己負責(zé)的實驗部分一定要正確測定完成,否則自己的失誤會造成整個大組的實驗失敗,這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任心。在實驗中提倡獨立操作的同時,也強調(diào)整體配合、分工合作的重要性。像谷氨酸發(fā)酵過程,因為發(fā)酵周期較長,需要幾個組的同學(xué)輪流值班。學(xué)生在實驗過程中,需要互相配合,分工合作。女同學(xué)體力較差,可以安排一些較輕的工作,而像培養(yǎng)基配置、發(fā)酵罐清洗等工作可以安排男同學(xué)完成?？傊?通過實驗可以培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作和團結(jié)友愛精神。

3 健全評價機制,全面考核學(xué)生能力

為了充分體現(xiàn)學(xué)生在實驗過程中的主體地位,真實反映和評價學(xué)生的實驗水平和能力,建立健全了新的實驗評價體系,要求重視對學(xué)生實驗過程的評價,以實驗理論、實驗操作考核、平時成績、實驗報告、成果評價等多樣化考核方法,從設(shè)計思路、實驗操作能力、分析綜合能力、創(chuàng)新能力及實驗報告(或論文)等方面對學(xué)生進行綜合評價。除了每次試驗結(jié)束后的實驗報告,在期末還會安排一次綜合考核,學(xué)生通過抽簽選擇要回答的問題,這些問題包括基本實驗技能的現(xiàn)場操作、對實驗原理的理解及掌握和對某些實驗現(xiàn)象的觀察及解釋。在多樣化的考核方式下,學(xué)生對實驗的重視程度增加了,在實驗過程中更加注重培養(yǎng)獨立思考的能力,動手能力和創(chuàng)新意識都得以提高。

4 全面開放實驗室,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

高校實驗室是進行教學(xué)和科研的重要場所,是高等學(xué)校實施素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實踐能力的重要基地。在教學(xué)中逐步擴大實驗室對學(xué)生的開放力度,最大限度地為學(xué)生提供更多的動手機會,使學(xué)生能有充足的時間進行各項實驗。

開放實驗室,對學(xué)生進行開放式實驗教學(xué),既充分利用了實驗室資源,又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。學(xué)生普遍喜歡開放實驗室這項改革內(nèi)容,例如正在進行的創(chuàng)新型實驗項目“麥芽中α-淀粉酶及β-淀粉酶的分離提取及其特性研究”,就是對微生物工程實驗課相關(guān)內(nèi)容的延伸,隨著實驗內(nèi)容的不斷深入,部分學(xué)生表現(xiàn)出對實驗的濃厚興趣;另外,開放實驗室也給學(xué)生提供更多的科研條件,學(xué)生可以利用課余時間進實驗室,參與到教師的科研工作和各項創(chuàng)新實驗中,全方位培養(yǎng)了學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力。這種新的實驗教學(xué)模式經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐,取得了良好的教學(xué)效果。目前在微生物工程實驗室參與創(chuàng)新型實驗的學(xué)生達14人,已完成實驗研究課題2項,正在進行的創(chuàng)新型實驗有3項,整理出研究論文10篇,其中有5篇發(fā)表在省級以上學(xué)術(shù)刊物上。

[1]曹軍衛(wèi),楊復(fù)華,張翠華.生物技術(shù)專業(yè)建設(shè)的實踐與探索[J].微生物學(xué)通報,2002,29(2):102-104.

[2]粟桂嬌,莫祺紅,閻欲曉,等.生物工程綜合實驗獨立設(shè)課及教學(xué)改革[J].實驗室研究與探索,2008,27(7):107-110.

[3]常景玲,李蘭,郭丹釗,等.生物工程實驗課程教學(xué)改革探索[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2008,4:78-79.

[4]許波,黃遵錫,楊云娟,等.發(fā)酵工程實驗教學(xué)改革初探[J].微生物學(xué)通報,2007,34(3):600-602.

Practice of Training Students’Comprehensive Quality in the Microbial Engineering Experiment Teaching

WANG Ya-nan,CHENG Dian-lin,CONG Pei-jiang,LI Rong-gui,WEI Yu-xi
(Biology Department,Qingdao University,Qingdao Shandong266071)

Some measures and experiences obtained in microbiology experimental teaching,which strengthened the students’comprehensive quality and creative ability,were introduced in this paper.Good effects were achieved in the aspects of cultivating the ability of combining theory with practice,independency,autonomy,creativeness,responsibility,and the spirit of hard-working and team cooperation of the students.

microbial engineering experiment;experiment teaching;comprehensive quality;creative ability

Q93-3

B

1005-7021(2010)06-0104-03

青島大學(xué)教學(xué)研究項目(JY0752)

王亞楠 女,碩士,講師。主要從事生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)和科研工作。

Tel:0532-85953227,E-mail:yanan_wang@sina.com

2010-10-12;

2010-11-19