向福，袁婷，項(xiàng)俊，方元平，金衛(wèi)斌

摘要：以往的發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和內(nèi)容已經(jīng)不能適應(yīng)生物技術(shù)行業(yè)迅速發(fā)展的需求，同時(shí)也滿足不了對(duì)生物技術(shù)人才培養(yǎng)的需求。為培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立性、綜合性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)操作能力，從而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的目的，本文對(duì)發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核評(píng)價(jià)等方面的改革提出了建議。

關(guān)鍵詞：發(fā)酵工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）12-0027-03

生物技術(shù)的迅速發(fā)展使得生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)已成為新經(jīng)濟(jì)的主要推動(dòng)力，它對(duì)生物技術(shù)人才提出了全面扎實(shí)、復(fù)合創(chuàng)新以及開拓應(yīng)用型的培養(yǎng)要求。[1]發(fā)酵工程（狹義上又稱微生物工程）是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分，它作為生物技術(shù)和生物工程專業(yè)學(xué)生的主干課程，具有很強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)踐性，是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞工程、基因工程、蛋白質(zhì)工程和酶工程等其他現(xiàn)代生物技術(shù)的最終手段和方法，在工業(yè)生物技術(shù)中扮演著產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵角色。[2-4]發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)是以操作為主的技能課程，是訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能和應(yīng)用技術(shù)的重要平臺(tái)，是一種全面實(shí)施發(fā)酵工程素質(zhì)教育的最有效的教學(xué)形式，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力方面具有舉足輕重的作用。[5]但在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，由于受到實(shí)驗(yàn)課時(shí)短、實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限等條件的限制，開設(shè)的課程內(nèi)容孤立、不系統(tǒng)、不連貫，多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。[6，7]因此，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中多為“被實(shí)驗(yàn)”，完全跟著教師的思路走，在模仿照搬的基礎(chǔ)上完成實(shí)驗(yàn)，未能發(fā)揮在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體作用，難以達(dá)到很好的教學(xué)效果。這種教學(xué)模式必然使學(xué)生的專業(yè)興趣不高，積極主動(dòng)性不強(qiáng)，嚴(yán)重束縛了學(xué)生的思維和視野，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力，很難適應(yīng)培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的需求。[8]根據(jù)《教育部財(cái)政部關(guān)于“十二五”期間實(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》，“十二五”期間將引導(dǎo)高校主動(dòng)適應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略和地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，大力提升人才培養(yǎng)水平。因此，為滿足社會(huì)對(duì)應(yīng)用型、技能型產(chǎn)業(yè)化人才的需求，發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容向基礎(chǔ)研究型、綜合設(shè)計(jì)型、應(yīng)用創(chuàng)新型發(fā)展勢(shì)在必行。

一、構(gòu)建科學(xué)合理的多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

實(shí)驗(yàn)課程作為發(fā)酵工程教學(xué)的重要部分，必然是課程建設(shè)的重點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以形成操作單元實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新/創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)三個(gè)層次。

1.操作單元實(shí)驗(yàn)。操作單元實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，教學(xué)重點(diǎn)在于儀器的使用、基本操作的規(guī)范化方面和對(duì)基本實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解。[9]主要教學(xué)內(nèi)容有常見儀器設(shè)備的使用、培養(yǎng)基的配制、接種技術(shù)、菌種活化、菌體染色及形態(tài)觀察、菌落計(jì)數(shù)、菌種選育及保藏等。

2.綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及本課程的綜合知識(shí)或與本課程相關(guān)課程的知識(shí)的實(shí)驗(yàn)，教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生能夠靈活運(yùn)用所學(xué)的基本理論和專業(yè)知識(shí)，結(jié)合基本實(shí)驗(yàn)技能來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和制作，從而培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)方法和良好的操作習(xí)慣，并且能綜合運(yùn)用各方面的知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)。[10]綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分為厭氧發(fā)酵、好氧發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵三大模塊，可分別列出2～3個(gè)實(shí)驗(yàn)方向供學(xué)生選擇，主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括發(fā)酵培養(yǎng)基設(shè)計(jì)及制備、菌種活化、擴(kuò)大培養(yǎng)、發(fā)酵過(guò)程控制、發(fā)酵產(chǎn)物的分離純化等等。通過(guò)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握在實(shí)驗(yàn)室條件下的整個(gè)發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程，包括培養(yǎng)基設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、發(fā)酵過(guò)程的控制以及發(fā)酵產(chǎn)物的分離純化等，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。

3.創(chuàng)新/創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)。創(chuàng)新/創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)可分為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)兩種形式，分別進(jìn)行科研創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)業(yè)實(shí)踐的生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)，由學(xué)生根據(jù)自身的發(fā)展意愿進(jìn)行選擇，培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型、技能型、創(chuàng)新型人才。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用專業(yè)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)和解決實(shí)際問題的能力，使其具備一定的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力，[11]其特征主要體現(xiàn)為學(xué)生參與的自主性、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的探索性、以及實(shí)驗(yàn)方法的多樣性。[12]這類實(shí)驗(yàn)主要由專業(yè)教師根據(jù)科研情況提出課題，以科研促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生根據(jù)興趣選題，可以2～5人組成小組，通過(guò)查閱文獻(xiàn)，制定實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)施，實(shí)驗(yàn)以科技論文的形式完成，最后組織學(xué)生就實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行學(xué)術(shù)匯報(bào)和交流討論。這類實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣和科研素養(yǎng)，提高創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)是以創(chuàng)業(yè)形式，組織啤酒、甜酒、葡萄酒、風(fēng)味酸奶、泡菜和腐乳等常見的實(shí)用發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售、分析檢測(cè)、財(cái)務(wù)核算等類似企業(yè)的管理和運(yùn)營(yíng)。通過(guò)創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)，能提高學(xué)生對(duì)發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)大學(xué)生職前的專業(yè)技能素養(yǎng)，提高就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識(shí)、創(chuàng)業(yè)思維和創(chuàng)業(yè)觀念，強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手操作能力、組織協(xié)調(diào)能力、心理承受能力、團(tuán)隊(duì)合作精神和社會(huì)適應(yīng)能力。

二、實(shí)行靈活多樣的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，科學(xué)合理的多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和相應(yīng)的教學(xué)方法保障缺一不可。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法中，教師主要發(fā)揮其主導(dǎo)作用，點(diǎn)撥學(xué)生思維，啟發(fā)促進(jìn)學(xué)生思考，從而突出學(xué)生的主體地位，最終實(shí)現(xiàn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)達(dá)到提高學(xué)生專業(yè)技能和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)需要人才的目的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)在教師的引導(dǎo)下給學(xué)生以盡可能多的獨(dú)立操作機(jī)會(huì)、乃至獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。考慮到學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和動(dòng)手能力的差異，以及實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)數(shù)的有限，在計(jì)劃內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間內(nèi)，要達(dá)到全面提高學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的目的顯然是不現(xiàn)實(shí)的，因此實(shí)行靈活多樣的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)將是計(jì)劃內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種有效的補(bǔ)充和延伸。實(shí)驗(yàn)室以靈活多樣的方式對(duì)學(xué)生開放，一方面能最大限度地利用實(shí)驗(yàn)室資源，另一方面也為學(xué)生提供了專業(yè)技能實(shí)踐鍛煉和自主個(gè)性發(fā)展的空間，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新觀念和意識(shí)，全面培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能、科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力。[13]

1.學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與教師指導(dǎo)相結(jié)合。對(duì)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自行組成課題小組，對(duì)指導(dǎo)教師給出實(shí)驗(yàn)課題或自身提出的科學(xué)小問題，根據(jù)所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)并結(jié)合基本實(shí)驗(yàn)技能，充分發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主體地位，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生組織能力和自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。如酒精發(fā)酵工藝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，包括從原料及設(shè)備的選擇、試劑準(zhǔn)備、培養(yǎng)基設(shè)計(jì)、培養(yǎng)條件優(yōu)化、發(fā)酵過(guò)程控制、產(chǎn)物提取分離方法等全部由學(xué)生通過(guò)查閱資料自主設(shè)計(jì)并完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，教師僅僅進(jìn)行指導(dǎo)和關(guān)鍵技術(shù)的把關(guān)。通過(guò)這種形式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅使學(xué)生初步掌握一個(gè)完整的發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，還可以提高學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，對(duì)發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)也能形成一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，讓學(xué)生知道為什么要做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，知道這個(gè)實(shí)驗(yàn)從頭到尾怎么做，知道怎么對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成敗原因進(jìn)行分析討論，從而培養(yǎng)學(xué)生的良好的科學(xué)素養(yǎng)和較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)踐技能。

2.探究性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)與論文相結(jié)合。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有些學(xué)生具有濃厚的探索興趣和學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性，可以引導(dǎo)這些學(xué)生開展一些探究性、創(chuàng)新性的課題或?qū)嶒?yàn)，與科研相結(jié)合，引入科研的思路和方法，并將其與“大學(xué)生挑戰(zhàn)杯”、“大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目”、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及科技論文等結(jié)合起來(lái)，促進(jìn)其在干中學(xué)、學(xué)中干，從而提升其自身的專業(yè)實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新素質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生的科研意識(shí)和創(chuàng)新能力。實(shí)踐證明，在專業(yè)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)動(dòng)手能力強(qiáng)、善于思考的學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，則這些學(xué)生在應(yīng)用、創(chuàng)新能力方面會(huì)得到更大的提高。

3.應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)與大學(xué)生創(chuàng)業(yè)相結(jié)合。一些常見的實(shí)用發(fā)酵產(chǎn)品如啤酒、甜酒、葡萄酒、風(fēng)味酸奶、泡菜和腐乳等極易激發(fā)學(xué)生對(duì)發(fā)酵工程這門課程的興趣，可以利用這些產(chǎn)品的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)業(yè)技能的訓(xùn)練。具體做法是：①為學(xué)生提供創(chuàng)業(yè)條件，包括技術(shù)指導(dǎo)教師、生產(chǎn)場(chǎng)地及其所需儀器設(shè)備、項(xiàng)目啟動(dòng)時(shí)所需的資金等。②由2～5名學(xué)生組成創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，選定創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，提交創(chuàng)業(yè)計(jì)劃書，由學(xué)院組織進(jìn)行評(píng)審，遴選出優(yōu)秀的創(chuàng)業(yè)計(jì)劃。③遴選出的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)按計(jì)劃書組建“企業(yè)”，成了企業(yè)的組織機(jī)構(gòu)，進(jìn)行人員分工和培訓(xùn)，在教師的指導(dǎo)下，組織企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售、財(cái)務(wù)核算等運(yùn)營(yíng)和管理。④對(duì)創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)業(yè)過(guò)程進(jìn)行考核與評(píng)價(jià)。

三、改革實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)方式

作為一門實(shí)驗(yàn)課程，考核是必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)課程重在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)，考核中為減少或避免“高分低能”的現(xiàn)象，可以采用平時(shí)成績(jī)、面試成績(jī)、實(shí)驗(yàn)論文相結(jié)合的方式來(lái)取代傳統(tǒng)的筆試。

1.平時(shí)成績(jī)。平時(shí)成績(jī)包括自評(píng)、組內(nèi)互評(píng)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容。

2.面試成績(jī)。面試成績(jī)包括實(shí)驗(yàn)口述、規(guī)定實(shí)驗(yàn)操作等內(nèi)容。其中，口述內(nèi)容主要涉及原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、注意事項(xiàng)等內(nèi)容。

3.實(shí)驗(yàn)論文。對(duì)于綜合設(shè)計(jì)性以及探究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)，分析歸納實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用科技論文的形式取代傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、分析和討論的過(guò)程中，學(xué)生逐漸培養(yǎng)了用全面、辯證的思路分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力，有利于提高學(xué)生的科研素養(yǎng)。

由于學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的缺乏一定的嚴(yán)密性和科學(xué)性，這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)尚不能為正式科技論文所用，但是，眾多學(xué)生做實(shí)驗(yàn)得到的大量數(shù)據(jù)所反應(yīng)出的規(guī)律性東西卻可以對(duì)教師的科研思路有相當(dāng)大的啟發(fā)和幫助，教學(xué)和科研可以互相促進(jìn)。實(shí)驗(yàn)論文成績(jī)包括論文格式和論文內(nèi)容。格式由實(shí)驗(yàn)老師個(gè)人評(píng)定，內(nèi)容以報(bào)告會(huì)形式進(jìn)行總結(jié)答辯。答辯過(guò)程是一個(gè)師生、生生互動(dòng)的環(huán)節(jié)，不僅有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀積極性，還能鞏固發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)課程的相關(guān)知識(shí)和技能、訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)進(jìn)行科研交流的能力，促進(jìn)全面扎實(shí)的創(chuàng)新型、應(yīng)用型專業(yè)人才的培養(yǎng)。

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基金項(xiàng)目：黃岡師范學(xué)院教研項(xiàng)目（校級(jí)[2011]27號(hào)）

作者簡(jiǎn)介：向福（1977.10-），男，博士，副教授，生物工程教研室主任，主要從事發(fā)酵工程及天然產(chǎn)物提取方面的研究和教學(xué)。