陳偉國，鄧 銘，李鴻鑫，謝青梅

（華南農業(yè)大學動物科學學院，廣東 廣州 510642）

2006年，在動物科學專業(yè)基礎上，華南農業(yè)大學開設了動物生物技術專業(yè)，該專業(yè)有別于其他傳統(tǒng)的生物技術專業(yè)，學生既要掌握生物技術專業(yè)的基本知識，又要掌握動物科學專業(yè)的基本技能[1]。《發(fā)酵工程》是動物生物技術專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，該課程內容豐富、交叉性強，涉及微生物學、細胞生物學、生物化學、基因工程、分子生物學等相關學科內容，是一門應用性和實踐性很強的課程[2]。發(fā)酵工程實驗課程是《發(fā)酵工程》的重要組成部分，是完善和鞏固發(fā)酵工程基本理論知識和實踐操作技能的直接紐帶，是培養(yǎng)學生動手能力、創(chuàng)新思維以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力的必要環(huán)節(jié)[3-4]。發(fā)酵工程實驗是實施發(fā)酵工程素質教育的有效教學形式，其教學質量直接影響學生的專業(yè)素質，對于培養(yǎng)動物生物技術專業(yè)應用型創(chuàng)新人才起著非常關鍵的作用[5]。因此，如何提高《發(fā)酵工程》實驗課程的教學質量，以更好地培養(yǎng)生物技術專業(yè)的應用型、創(chuàng)新性人才，是當前高等院?！栋l(fā)酵工程》實驗教學研究的重要課題[6-8]。近年來，華南農業(yè)大學動物科學學院對《發(fā)酵工程》實驗課程教學進行了不斷的改革與探索，結合動物科學學院的辦學特色，利用現(xiàn)有教學資源，將發(fā)酵工程和畜牧生產領域聯(lián)系起來，增強了該實驗教學的目的性，培養(yǎng)服務于畜牧領域的生物技術專業(yè)人才。

1 《發(fā)酵工程》實驗課程教學存在的問題

1.1 實驗教學內容陳舊

由于受到《發(fā)酵工程》實驗課時少（16學時）、實驗條件簡陋、實驗設備欠缺和師資缺乏等因素的限制，華南農業(yè)大學動物生物技術專業(yè)成立之初，在《發(fā)酵工程》實驗課程教學中，只能開設一些傳統(tǒng)的實驗項目，多為驗證性小實驗，綜合性、設計性、探索性實驗較少，且實驗教學內容的內在聯(lián)系不夠緊密，造成學生不能系統(tǒng)地掌握發(fā)酵工程基本實驗技能，學生對發(fā)酵工藝流程的整體認知不夠全面，學習主動性不高。

1.2 實驗教學模式單一

《發(fā)酵工程》實驗教學過程主要由教師主導，以“教師講、學生聽”為主，在教學過程中，教師逐一講解實驗目的原理、實驗內容、實驗操作步驟以及實驗注意事項，學生被動地進行實驗操作，在模仿照基礎上完成實驗。這種教學模式缺少師生互動，學生在整個實驗過程中缺乏思考，只能機械地進行實驗操作，容易形成思維定式，不利于培養(yǎng)學生在實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

1.3 學生實驗操作不規(guī)范

在《發(fā)酵工程》實驗課程開設之前，學生已經修完基因工程技術實驗、動物微生物學實驗和動物生物化學實驗等專業(yè)基礎實驗課，受到了比較系統(tǒng)的基礎實驗操作技能的訓練。但由于實驗設備和實驗條件的限制，使得有些學生無法上手實驗操作，造成了學生實驗操作技能不規(guī)范、不扎實的結果。

1.4 考核方式不科學、不全面

以往《發(fā)酵工程》實驗課程的考核方式主要依據學生實驗課的出勤率和實驗報告的質量進行評價，不能反映學生在實驗過程中的表現(xiàn)和學習態(tài)度，也忽略了學生的動手能力和解決問題能力的培養(yǎng)。出勤率只能反映該學生人在實驗室，卻不能了解學生是否動腦、動手做了實驗。實驗報告不能量化學生的實驗技能，學生存在相互照抄實驗報告的行為，使得實驗報告流于形式。

1.5 實驗室教學條件不完善

在《發(fā)酵工程》實驗課程開課初期，實驗室的儀器設備比較匱乏，僅有天平、滅菌鍋、水浴鍋、電爐、生化培養(yǎng)箱、普通冰箱、超凈工作臺等儀器設備，且數(shù)量有限、配套不全，僅能開設基礎實驗項目，綜合設計性大型實驗所需的實驗條件欠缺，以致學生在使用實驗儀器設備時秩序混亂、相互沖突，大大降低了實驗課的教學效率。

2 《發(fā)酵工程》實驗課程教學改革探索與實踐

2.1 優(yōu)化教學內容，構建課程新體系

按照華南農業(yè)大學動物生物技術專業(yè)本科教學培養(yǎng)計劃，《發(fā)酵工程》實驗課一般安排在大學三年級上學期開設，實驗課時16學時。為了提高實驗教學質量，幫助學生系統(tǒng)掌握發(fā)酵工程基礎知識和實驗技能，教研組結合實驗室教學條件及學生實際情況，將整個《發(fā)酵工程》實驗課的教學內容進行系列化、單元化的整體優(yōu)化，開設了枯草芽胞桿菌發(fā)酵實驗系列這一綜合設計性大型實驗。實驗內容包括了6個單元實驗：培養(yǎng)基配制與滅菌、菌種活化、擴大培養(yǎng)、小型發(fā)酵罐的操作、發(fā)酵工藝優(yōu)化控制、發(fā)酵產物的生化指標測定。實驗項目涵蓋了發(fā)酵產品開發(fā)所要經歷的完整流程，包括發(fā)酵上游、發(fā)酵中游和發(fā)酵下游的工藝環(huán)節(jié)。通過實驗教學內容的優(yōu)化，在綜合設計性大型實驗中，使學生掌握在實驗室條件下的整個發(fā)酵生產過程，全面了解發(fā)酵工藝流程，系統(tǒng)掌握發(fā)酵工程的內涵，不僅鞏固了學生的培養(yǎng)基配制、高壓滅菌操作、菌種分離純化等發(fā)酵工程實驗常規(guī)操作技術，還強化了發(fā)酵條件優(yōu)化、菌種選育和正確使用發(fā)酵罐等發(fā)酵工程生產研究的基本技能，實現(xiàn)了發(fā)酵工程實驗綜合性、應用性和實踐性的有機統(tǒng)一，構建了多層次和一體化的發(fā)酵工程實驗教學內容新體系。

2.2 改變教學方式，建立多元化教學模式

2.2.1 重視課前預習，讓學生參與實驗準備：課前預習是學好發(fā)酵工程實驗課，按時完成實驗教學任務的關鍵。在實驗前1周，要求學生按照實驗指導書預習實驗項目的相關資料，使其在開展實驗前就明確了解該次實驗課程的目的、原理、方法、內容以及注意事項，并提交預習報告。教師在課堂講解過程中以隨機提問的方式引導學生預習該次實驗內容的情況，并計入實驗測試成績，以提高學生學習的積極性，學生預習實驗的有效性。實驗開始前即安排學生進入實驗室，參與實驗準備的教學環(huán)節(jié)，如相關培養(yǎng)基和試劑的配制，學生加深對整個實驗的了解。實驗課前預習是學生熟悉實驗內容和操作的環(huán)節(jié)，是師生第一層面的互動；實驗課堂隨機提問是教師和學生溝通交流的環(huán)節(jié)，是師生第二層面的互動；實驗前準備工作是教師和學生共同參與實驗的過程，是師生第三層面的互動。通過強化師生的互動，轉變傳統(tǒng)的 “教”與“學”，形成以學生主動參與為主，教師起引導、啟發(fā)作用為特點的教學模式[9]。

2.2.2 分組實驗，培養(yǎng)學生動手操作能力：在實驗教學中，按照教學任務以及實驗室設備的具體情況，將全班學生分成若干個實驗小組，每個小組由6～8名學生組成，小組成員可以自由組合，并設置1名組長，實行組長負責制。教師根據每個小組的實驗進程，向其提出與實驗進程有關的問題。小組長在不同的實驗階段安排小組成員的具體工作任務，實驗過程中小組成員共同商議實驗的進程及每個人的具體任務。教師引導學生根據自己小組實驗的結果進行分析，總結歸納出實驗的結論，最后對各小組的實驗結論進行比較，與學生共同分析出現(xiàn)不同結論的原因。通過分組實驗教學模式，充分調動了學生的學習主動性，也培養(yǎng)了學生動手操作的能力。

2.2.3 開放式實驗教學：開放式實驗教學在實驗項目選擇和實驗內容安排上的自由度和靈活性很大，是實驗教學計劃內的一種有效補充和延伸，可使“教”與“學”有機結合，激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維和實踐動手能力[10]。在枯草芽胞桿菌發(fā)酵這一綜合設計性大實驗的教學過程中，實驗需要連續(xù)進行，且常常需要安排學生在夜間維護看罐，而常規(guī)的實驗教學計劃很難系統(tǒng)而合理地解決這一教學問題。因此，在開放實驗室制度的指導下，發(fā)酵工程實驗室實行了開放式實驗教學。實驗室通過靈活多樣的方式對學生開放，學生在遵守實驗室規(guī)章制度的前提下，按教學計劃進行實驗，實驗過程中如遇到困難，可隨時與教師聯(lián)系，及時解決實驗難題，確保實驗順利完成。另外，在“小型發(fā)酵罐的操作”實驗項目教學中，由于教學資源有限，一般是1個小組的學生共同使用1臺發(fā)酵罐，難以取得良好的教學效果。因此，教研室鼓勵學生在課外時間來發(fā)酵工程實驗室單獨練習，逐漸熟練掌握小型發(fā)酵罐的正確使用，以達到良好的教學效果。通過實行開放式實驗教學模式，克服了常規(guī)教學計劃的限制，最大限度地利用實驗室的綜合資源，全面培養(yǎng)了學生的專業(yè)技能、創(chuàng)新思維和實踐能力。

2.2.4 實習基地現(xiàn)場教學：校外參觀見習是讓學生到實踐教學基地進行現(xiàn)場實踐的一種實踐教學方式。在發(fā)酵工程實驗教學結束時，帶領學生到發(fā)酵工程實踐教學基地見習。如進到廣東省溫氏食品集團有限公司的發(fā)酵生產工廠進行參觀，通過實地參觀和技術人員的現(xiàn)場講解，學生不僅可以鞏固在校內實驗室的學習成果，還可以了解現(xiàn)行發(fā)酵生產企業(yè)的產品種類、生產工藝流程以及新產品的研發(fā)流程，增加學生對現(xiàn)代發(fā)酵工廠基本生產方法的認識，為將來繼續(xù)深造和就業(yè)提供理論知識與實踐技能的儲備。

2.3 改革考核方式，完善考核體系

筆者根據所在教研組多年來的教學經驗和學生反饋情況，對原來的考核方式進行了改革和完善，建立了科學全面的發(fā)酵工程實驗課程教學評價體系。該評價體系的重點是對實驗過程實行動態(tài)考核，全方位評價學生在實驗過程中的參與度、動手能力和解決問題能力。實驗成績由實驗出勤率、實驗預習報告、課堂隨機提問、實驗操作水平和實驗綜合報告的質量等5個方面組成。實驗出勤率（20%）主要評價學生實驗課堂曠課、遲到和早退的情況。實驗預習報告（10%）主要評價學生課前預習的效果和程度。課堂隨機提問（10%）主要評價教師在實驗課堂講解過程中隨機提問時學生的應答情況。實驗操作水平（20%）主要評價學生實驗操作的熟練程度和規(guī)范程度。實驗綜合報告（40%）主要對學生實驗報告寫作是否符合規(guī)范要求、原始數(shù)據是否真實可靠、實驗結果與討論分析是否全面、有無自己的心得體會等方面進行綜合評價。通過這種考核方式，不僅能夠較為客觀、真實地反映學生的實驗能力，也有利于提升其學習積極性。

2.4 改善實驗教學條件，提高教學效率

通過依托學科和專業(yè)建設，促進實驗室教學條件的改善，保證《發(fā)酵工程》實驗課程的教學質量。華南農業(yè)大學在2013年中央支持地方高校發(fā)展資金建設項目 “動物科學國家級基礎實驗教學示范中心平臺建設”以及2015年廣東省高水平大學建設項目的資助下，購置了發(fā)酵過程所需的各類實驗儀器設備，如恒溫搖床、電子天平、移液器、磁力攪拌器、高壓蒸汽滅菌鍋、超低溫冰箱、紫外分光光度計、生物安全柜和5 L、10 L液體和固體發(fā)酵罐等實驗儀器設備，大大改善了發(fā)酵工程實驗室的教學條件，顯著提高了《發(fā)酵工程》實驗課程的教學效率。

3 結語

實驗教學是《發(fā)酵工程》課程教學工作中的一個重要環(huán)節(jié)，是理論知識運用到生產實踐的連接點。近幾年來，筆者所在教研組通過分析發(fā)酵工程實驗教學傳統(tǒng)模式存在的問題，以及實驗教學過程中存在的實際問題，對發(fā)酵工程實驗的教學內容、教學模式、教學考核、教學條件等方面進行了不斷完善和改革探索，并應用于《發(fā)酵工程》實驗課程的教學實踐中。通過多年的教學探索和實踐，不僅激發(fā)了學生的學習興趣，端正了學生的實驗態(tài)度，拓寬了學生的理論知識，而且學生的實驗動手能力、獨立思考問題能力和科研創(chuàng)新能力均得到不同程度的提升。

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