賴穎　侯小歌　葛紅蓮

摘 要： 發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)是生物技術(shù)、生物工程專業(yè)的主干實(shí)驗(yàn)課程，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)質(zhì)量，作者在生物工程專業(yè)本科生的該課程教學(xué)中，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)組織形式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、考核制度、實(shí)踐教學(xué)五個(gè)方面進(jìn)行了改革嘗試，結(jié)合研究型、趣味性教學(xué)方式，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞： 微生物發(fā)酵工程 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 研究型 趣味性

對(duì)于生物工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)好發(fā)酵工程顯得尤為重要。發(fā)酵工程是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在發(fā)酵工程教學(xué)活動(dòng)中非常關(guān)鍵。為了在發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立觀察、提出問(wèn)題、思考和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，以滿足社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型、綜合型人才與日俱增的需求，近年來(lái)發(fā)酵工程教研室在發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面進(jìn)行了一些探索性工作。

一、現(xiàn)狀分析

發(fā)酵工程又稱微生物工程，是生物工程和生物技術(shù)專業(yè)的專業(yè)課程，含有現(xiàn)代生物科學(xué)和工程的科學(xué)技術(shù)，包括數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、化工原理、工程學(xué)等理論知識(shí)，是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，也是實(shí)現(xiàn)基因工程、酶工程和細(xì)胞工程等其他生物技術(shù)的最終方法和手段。

1996年高等學(xué)校專業(yè)設(shè)置和課程調(diào)整后，發(fā)酵工程成為生物工程專業(yè)的一門核心課程。發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)是以操作為主的技能課程，隨著目前生物技術(shù)行業(yè)的快速發(fā)展，發(fā)酵工程、基因工程、酶工程和細(xì)胞工程構(gòu)成了現(xiàn)代生物技術(shù)的主體。然而，不管是基因工程、酶工程還是細(xì)胞工程，其產(chǎn)物要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化或轉(zhuǎn)化生產(chǎn)，都必須利用發(fā)酵工程的生產(chǎn)原理與技術(shù)。作為一門實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科，理論教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合是使學(xué)生牢固掌握發(fā)酵工程基本知識(shí)的關(guān)鍵，因此，發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)是實(shí)施全面發(fā)酵工程教育的一種最有效的教學(xué)形式。傳統(tǒng)的發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)由相對(duì)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)構(gòu)成，內(nèi)容孤立、不系統(tǒng)且多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中以教師為主體，學(xué)生在教師的逐步指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)，并不完全理解實(shí)驗(yàn)的原理、結(jié)果及其意義，因此難以將學(xué)到的實(shí)驗(yàn)原理和方法應(yīng)用于實(shí)際。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中較為被動(dòng)，學(xué)習(xí)興趣不高，積極主動(dòng)性較低，沒(méi)有達(dá)到很好的教學(xué)效果，很難適應(yīng)培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的需求。同時(shí)，發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)具有微生物發(fā)酵周期長(zhǎng)的特殊性，且實(shí)驗(yàn)需要連續(xù)進(jìn)行，發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)課時(shí)短，按每周開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課的常規(guī)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行，很難實(shí)現(xiàn)發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)性。

早在1934年，戴安邦就指出：科學(xué)教學(xué)不但要傳授知識(shí)，而且要進(jìn)行全面的教學(xué)，包括人的科學(xué)思想和品德的培養(yǎng)。為了在發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立觀察、思考和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、提出問(wèn)題的能力，不斷滿足社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型、綜合型人才與日俱增的需求，在發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、考核方式等方面需要進(jìn)行一系列的改革，建立新的發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)課程體系顯得尤為重要。

二、實(shí)施方案和實(shí)施方法

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革的實(shí)施

根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和學(xué)生實(shí)際情況，我們?cè)黾恿颂囟óa(chǎn)物工業(yè)生產(chǎn)菌種的篩選、發(fā)酵及應(yīng)用性質(zhì)研究這一綜合性實(shí)驗(yàn)。在此實(shí)驗(yàn)中，同時(shí)涉及微生物學(xué)、發(fā)酵工程、生物下游技術(shù)、酶工程、生物檢驗(yàn)與分析三門課程，并用到微生物的分離純化、發(fā)酵條件優(yōu)化和酶活的分光光度法測(cè)定等方法和技術(shù)。通過(guò)從自然界中篩選一株能產(chǎn)生特定產(chǎn)物的菌株出發(fā)，直到最終利用該菌株所產(chǎn)生的特定產(chǎn)物進(jìn)行應(yīng)用的整個(gè)過(guò)程，培養(yǎng)了學(xué)生從事發(fā)酵工程研究的基本思路和方法；通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以全面了解某一發(fā)酵工程產(chǎn)品生產(chǎn)和應(yīng)用的特點(diǎn)與關(guān)鍵環(huán)節(jié)，加深對(duì)發(fā)酵工程原理與技術(shù)的理解。

通過(guò)調(diào)整和修改，最終確定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系共分6部分：根霉曲的制備和甜酒釀的制作，食醋的釀制，中西式泡菜的制作，乳酸菌的分離和酸奶的制作，特定產(chǎn)物工業(yè)生產(chǎn)菌種的篩選、發(fā)酵及應(yīng)用性質(zhì)研究。其中第5部分為綜合性實(shí)驗(yàn)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)圍繞特定的產(chǎn)物淀粉酶，從產(chǎn)酶菌的篩選、發(fā)酵條件優(yōu)化直到獲得發(fā)酵產(chǎn)物并進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，前一階段的實(shí)驗(yàn)結(jié)果就是下一階段實(shí)驗(yàn)的原料，各階段實(shí)驗(yàn)之間具有很強(qiáng)的邏輯連貫性。第6部分為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生初步完成研究?jī)?nèi)容—查閱資料—設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)—總結(jié)四部曲，也就是要求學(xué)生根據(jù)已定方向進(jìn)行文獻(xiàn)查閱、擬訂實(shí)驗(yàn)方案、選擇和組裝所需儀器設(shè)備、寫出論文式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，再由老師進(jìn)行總結(jié)和提高。首先讓學(xué)生們通過(guò)查閱資料，列出實(shí)驗(yàn)方案；接著師生一起討論，確定實(shí)驗(yàn)方案；然后讓他們?cè)谙薅〞r(shí)間內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，整個(gè)過(guò)程充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性與創(chuàng)造性。學(xué)生在查閱資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過(guò)程中，進(jìn)一步加深了對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的理解，并通過(guò)靈活的實(shí)踐性操作技能的訓(xùn)練，開(kāi)發(fā)了創(chuàng)造性思維，提高了科學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合素質(zhì)。

2.教學(xué)組織形式的改革的實(shí)施

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們將2名學(xué)生編為一個(gè)小組，4個(gè)小組編為1個(gè)大組。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以小組為單位進(jìn)行，而綜合性實(shí)驗(yàn)考慮到時(shí)間和實(shí)驗(yàn)設(shè)備材料的限制，則以大組為單位。例如在進(jìn)行淀粉酶產(chǎn)生菌發(fā)酵條件優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)時(shí)，每個(gè)小組優(yōu)化1種條件，這樣既節(jié)省了時(shí)間，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，又通過(guò)一個(gè)發(fā)酵條件的優(yōu)化研究掌握了其他條件優(yōu)化的基本方法和操作，將大組中其他小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合起來(lái)就可以獲得最終的優(yōu)化條件。

在教師的總體指導(dǎo)下，在給定的實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)上，通過(guò)學(xué)生獨(dú)立思考、自行規(guī)劃實(shí)驗(yàn)流程、制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料、動(dòng)手操作、分析和討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果并最后寫出實(shí)驗(yàn)論文。這種科研式教學(xué)的設(shè)計(jì)突出了研究性的特點(diǎn)，學(xué)生以研究者的身份進(jìn)行工作，教師則以導(dǎo)師的身份對(duì)學(xué)生的研究工作進(jìn)行指導(dǎo)、回答學(xué)生的疑問(wèn)并對(duì)學(xué)生的每一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)和把關(guān)。實(shí)驗(yàn)室隨時(shí)對(duì)學(xué)生開(kāi)放，學(xué)生可以根據(jù)自己的情況合理安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)度和時(shí)間，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生研究性思維和獨(dú)立動(dòng)手能力的目的。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的改革的實(shí)施

重視實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：在實(shí)驗(yàn)前，指導(dǎo)教師只給出實(shí)驗(yàn)題目和要求，讓學(xué)生充分預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，查閱有關(guān)資料，開(kāi)拓思路，發(fā)揮自主性和創(chuàng)造性，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并寫出包括實(shí)驗(yàn)操作程序、實(shí)驗(yàn)材料及預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)習(xí)報(bào)告。教師認(rèn)真批閱修改預(yù)習(xí)報(bào)告后，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的全部準(zhǔn)備工作，這樣不僅解除了學(xué)生的依賴心理，而且增加了實(shí)際操作鍛煉的機(jī)會(huì)，使他們進(jìn)一步了解了實(shí)驗(yàn)的原理、方法和步驟，做到了心中有數(shù)，從而降低了實(shí)驗(yàn)過(guò)程的操作錯(cuò)誤。

學(xué)生獨(dú)立操作，教師適時(shí)啟發(fā)：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中必須成為一個(gè)實(shí)踐者和探索者，是實(shí)驗(yàn)的主體，所以在實(shí)驗(yàn)中必須增強(qiáng)學(xué)生的主體意識(shí)，學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)結(jié)果，自己設(shè)計(jì)和安排達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模處煴仨毤m正學(xué)生不規(guī)范的操作，使學(xué)生正確熟練地掌握各種常規(guī)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，為以后學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。

認(rèn)真批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告：實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)實(shí)驗(yàn)的總結(jié)，也是對(duì)實(shí)驗(yàn)課質(zhì)量的檢驗(yàn)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的批改，可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和觀察分析問(wèn)題能力。

4.考核制度的改革

由于是短學(xué)期實(shí)習(xí)課程，重在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)，考核中不含有筆試，以減少“高分低能”現(xiàn)象的出現(xiàn)。采用平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、考試成績(jī)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)考核方式。平時(shí)成績(jī)包括實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、平時(shí)操作、安全衛(wèi)生等內(nèi)容，占40，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占30，考試成績(jī)?yōu)閷?shí)驗(yàn)操作考試成績(jī)，同時(shí)制定考核細(xì)則，占30。其中，實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)并不由實(shí)驗(yàn)老師個(gè)人評(píng)定，而是進(jìn)行報(bào)告的展示，各組以PPT形式匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由各組長(zhǎng)及實(shí)驗(yàn)老師共同打分，所有學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)觀摩。在此答辯環(huán)節(jié)，既鞏固了發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)課程的相關(guān)知識(shí)，又鍛煉了學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的表達(dá)能力。此實(shí)驗(yàn)考核方式的改革，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)基本素養(yǎng)。

5.重視實(shí)踐教學(xué)元素

實(shí)驗(yàn)考核結(jié)束之后，帶領(lǐng)學(xué)生參觀一些不同類型的發(fā)酵工廠，如啤酒廠、制藥廠，分組到車間比較詳細(xì)地熟悉各個(gè)工藝單元的操作，以鞏固實(shí)驗(yàn)室所學(xué)的理論和操作技術(shù)，同時(shí)解決在實(shí)驗(yàn)中碰到的部分疑慮。

結(jié)語(yǔ)

發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)是生物工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。本文在分析現(xiàn)在發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題的基礎(chǔ)上，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備狀況，提出了一些教改方案。

2014年周口師范學(xué)院教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（J201423）