孫金旭，朱會霞，祝鐵鋼，李志濤

(衡水學院 生命科學學院，河北 衡水 053000)

發(fā)酵工程大實驗是生物技術專業(yè)必修課程之一，也是應用型本科院校的特色之一，具有很強的實踐性和應用性，是生物技術專業(yè)繼發(fā)酵工程、發(fā)酵工程設備等課程的應用延伸，在整個生物技術的教學體系中，發(fā)酵工程大實驗不僅是一個重要的教學環(huán)節(jié)，而且還是知識與實踐連接、實踐與創(chuàng)新連接、理論知識升華的重要手段.在國家“新世紀教改工程”的號召下，本課題組著手對發(fā)酵工程大實驗進行改革，改革的主體思路是“由教向?qū)W、由封閉課堂向開放課堂、由單一知識傳授向情感、能力、綜合素質(zhì)培養(yǎng)、由死學向探究的轉(zhuǎn)變”.近幾年來，在領導的支持和幫助下，逐步完成了部分實驗教學的改革和嘗試[1]，取得了較為滿意的教學效果.

1 傳統(tǒng)發(fā)酵大實驗教學中存在的問題和弊端

1.1 學生學習積極性調(diào)動不夠

傳統(tǒng)的發(fā)酵大實驗教學是老師設計好的，在實驗課程中演示，學生跟著學、做，學生在教學過程中所起的作用為被動接收，因此學生實驗過程中缺乏興趣，無積極性和主動性可言，上課玩手機、相互談論、打瞌睡的現(xiàn)象較多，影響到教學的秩序和質(zhì)量.

1.2 實驗內(nèi)容多以基礎性和重復性實驗為主，缺乏創(chuàng)新性、設計性

現(xiàn)有的實驗項目多是以基礎性的項目為主，如“酸奶的制作”“泡菜的制作”“乳酸菌的分離”等，這些均在發(fā)酵工程實驗課程中已經(jīng)開設，在發(fā)酵工程大實驗中再次開設，不僅重復，而且缺乏挑戰(zhàn)性、創(chuàng)新性，影響到對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng).

1.3 教育觀念、教育思想較為陳舊，不能適應新時代的要求

教學過程仍然以課堂、教材、教師為主，教學方法呆板、教學手段單一，對教學效率的影響較大，很難調(diào)動學生學習的創(chuàng)造性和主動性，不符合培養(yǎng)復合型人才的培養(yǎng)規(guī)劃的要求.

2 發(fā)酵大實驗教改措施

生物技術發(fā)展飛速，發(fā)酵技術作為工業(yè)生物技術的核心，發(fā)展更為迅速，內(nèi)容更加豐富、新穎，基因技術、細胞技術的發(fā)展，為發(fā)酵工程技術提出了更高的要求.已有的舊的發(fā)酵大實驗教學模式已不能適應現(xiàn)代化發(fā)展的需求，因此，對其進行相應的教改，不僅對提高學生綜合素質(zhì)還是對完善學生知識體系，意義非常重大.但因發(fā)酵實驗周期較長，實驗操作較復雜且連續(xù)，不能只按常規(guī)教學計劃進行安排.筆者以大三生物技術專業(yè)學生為對象，對發(fā)酵大實驗的教學內(nèi)容調(diào)整、教學時間安排、學生成績評定等進行實踐，現(xiàn)將幾年的經(jīng)驗總結如下.

2.1 實驗內(nèi)容的改革

發(fā)酵大實驗的目的是在發(fā)酵工程、酶工程、生物技術下游技術等課程的基礎上，使學生更加深入地理解和運用相關的理論和技術，鍛煉學生綜合運用所學的相關知識解決問題的能力，以培養(yǎng)學生自主、創(chuàng)新、興趣為主要的目的[2].因此，在實驗內(nèi)容體系改革中，循序漸進、注重創(chuàng)新、自主和綜合運用為主要的原則，對發(fā)酵大實驗的內(nèi)容進行了多次的調(diào)整和選擇，形成了較為穩(wěn)定的體系.

2.1.1 基礎性實驗設計的獨立性、技能性

興趣是學生努力學習的內(nèi)在驅(qū)動力，原有基礎性實驗運行模式為以教師為中心，學生在教師的指導下完成分散的、相互無關聯(lián)的實驗項目，教學存在形式化、表面化，學生處于被動的學習狀態(tài)，遏制了學生學習的主動性和積極性，改革后的基礎性實驗由教師擬定幾組實驗項目，學生分組后根據(jù)所選的實驗項目，自行設計實驗思路、方法和步驟，設計完成后由教師審核是否合理.如合理，學生可以進行實驗；如不合理，在教師的指導下，學生重新進行設計、整理.實驗過程中，教師只起到指導和幫助作用，改變了原來實驗由教師準備的模式.實驗整體過程從藥品的注備、配置、實驗儀器的準備，實驗操作等都由學生自行、獨立完成.學生轉(zhuǎn)變?yōu)橹黧w、主人，極大地激發(fā)學生的主動性和積極性，基礎性實驗基本從以下5個方面對學生技能進行訓練[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)酵類型的掌握、熟悉技能.

通過基礎性實驗技能的訓練，學生獲得更多的知識和操作本領，使用更多的實驗儀器，為以后的綜合性、設計性、創(chuàng)新性實驗的開設打下良好的基礎.

2.1.2 綜合性實驗的連續(xù)性、開闊性

以基礎性實驗為基礎，選取具有工業(yè)生產(chǎn)代表性的發(fā)酵工藝，開展綜合性實驗，以此來強化學生綜合實驗技能和開闊設計思路.根據(jù)實驗設備情況和學生實際，開設了“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、生理生化實驗、培養(yǎng)基及發(fā)酵條件優(yōu)化，產(chǎn)物的分離、純化”這兩個綜合設計性實驗.這兩個實驗是學生所學多門課程的綜合運用，由工業(yè)生產(chǎn)菌種的篩選到最后產(chǎn)物的獲得，使學生對發(fā)酵工程的上、下游技術產(chǎn)生直觀、整體的認識，實驗涉及的內(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.綜合實驗的設定為學生灌輸了發(fā)酵研究、生產(chǎn)的思路和方法，體現(xiàn)了培養(yǎng)“應用型”學生的特色，為學生就業(yè)和科研打下良好的基礎.

2.1.3 設計性實驗的延展性、開放性

根據(jù)社會需求和學科發(fā)展的要求對實驗內(nèi)容進行更新是發(fā)酵大實驗改革的一項重要任務，在基礎性和綜合性實驗的基礎上，根據(jù)學生和教師科研的需要，將學生的部分大學生創(chuàng)新課題項目、大學生挑戰(zhàn)杯項目和教師的課題項目融入實驗中.作為設計性實驗，既能彌補實驗經(jīng)費的不足，又能培養(yǎng)學生的興趣和創(chuàng)新能力，起到了實驗開放性、創(chuàng)新性的作用.

2.2 完善教學管理制度

實驗操作中，只有小部分學生具有積極性和主動性，而大部分學生存在惰性、應付性，缺乏對實驗的思考和延伸，嚴重影響到教學的質(zhì)量.針對此種情況，我們改變了原來的教學管理模式.實行學生登記制度，學生進入實驗室進行登記，離開也要登記.實驗過程中，教師巡查[4]，要求學生必須如實登記實驗數(shù)據(jù)，實驗報告撰寫時必須根據(jù)實際數(shù)據(jù)進行分析、總結.實驗報告中增加了實驗的思考和總結一項，要求學生寫出自己真實的感想和體會，雷同者，實驗報告成績不及格.

2.3 考核方式改革

發(fā)酵大實驗原有的考核方式只是根據(jù)學生實驗報告和學生的出勤率來打分，這種考核方式不能真實反應學生的實際能力和態(tài)度.針對此種情況，我們對實驗的考核方式進行了改革.采用了全面表現(xiàn)評價方式.考核內(nèi)容包括：實驗預習(10 %)、實驗表現(xiàn)(10 %)、實驗數(shù)據(jù)(10 %)、實驗報告(20 %)、實驗書面考核(50 %).

1) 實驗預習考核主要根據(jù)實驗預習報告和實驗內(nèi)容提問兩個環(huán)節(jié)進行，學生對實驗內(nèi)容的掌握程度可以從預習報告和提問回答中得以體現(xiàn).

2) 實驗表現(xiàn)考核依據(jù)教師實驗巡查登記，根據(jù)學生實驗操作熟練程度和實驗態(tài)度，分為優(yōu)秀、良好、合格、不合格4個等級.

3) 實驗數(shù)據(jù)和實驗報告依據(jù)學生在實驗過程中數(shù)據(jù)的可信度和真實性以及對實驗數(shù)據(jù)的分析總結進行評定.

4) 實驗書面考核按著實際實驗項目和實驗教學大綱的要求，對實驗內(nèi)容進行歸納，形成若干個命題，建立測試題庫.考核時，學生抽簽決定自己的考核題目，根據(jù)題目在規(guī)定時間內(nèi)完成.試題內(nèi)容涉及相關儀器的使用方法、實驗的具體過程、實驗可能出現(xiàn)的問題及解決方法、實驗失敗的因素分析等.這些命題都是來自于具體的實驗操作，如果沒有認真、仔細、嚴謹?shù)膶嶒灢僮鳎己藭r會很被動.

3 發(fā)酵大實驗教改效果

通過對2009級、2010級生物技術專業(yè)學生教改后的發(fā)酵大實驗教學效果評估，證明教學效果良好.

3.1 學生對發(fā)酵大實驗的實驗興趣得以激發(fā)

本實驗教學改革由教師為主體轉(zhuǎn)為以學生為中心，學生由被動接收轉(zhuǎn)為主動學習，學生為自己設計的實驗、自己的創(chuàng)新課題、自己的挑戰(zhàn)杯項目而花費多于傳統(tǒng)實驗課時幾倍的時間和精力，實驗教學從要你學轉(zhuǎn)變?yōu)槲乙獙W的主動局面，取得了較好的實驗效果.

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

學生在基礎實驗、綜合性實驗、設計性實驗設計時，教師要求方案必須切實可行，同時要求學生必須積極思維，開動腦筋，開拓創(chuàng)新，積極解決實驗中的具體問題，學生的主觀能動性得以激發(fā)，創(chuàng)新性思維得以培養(yǎng).

3.3 實驗儀器和實驗室得以充分利用

經(jīng)教改后，學生用在發(fā)酵大實驗中的時間是原來的幾倍，從早起8點到晚上6點，發(fā)酵實驗室基本上實驗人員不斷，提高了實驗室及實驗儀器的利用率.

3.4 課題及論文等碩果累累

發(fā)酵大實驗教改的幾年間，學生在發(fā)酵實驗室完成與發(fā)酵相關的大學生創(chuàng)新課題 12項，發(fā)表核心期刊論文20余篇，河北省大學生挑戰(zhàn)杯二等獎4項，三等獎2項，先后有近50名學生被南開大學、天津科技大學、江南大學等大學的發(fā)酵工程專業(yè)錄取為碩士研究生.

[1] 蘇龍,林謙,莫昭展,等.發(fā)酵工程實驗教學改革與實踐[J].廣州化工,2012,40(10):182-184.

[2] 宮衡,陳長華,葉勤,等.發(fā)酵工程教學的改革與實踐[J].化工高等教育,2005,(2):36-38.

[3] 張佐,周壽然,周軍,等.自主創(chuàng)新性發(fā)酵實驗的研究[J].科教文匯,2007,12:57-59.

[4] 朱超,王凱,孫漢文.《發(fā)酵工程》教學中存在的問題與對策[J].新西部,2012,8:167-168.