微生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

摘 要：微生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)的重要組成部分，為了提高學(xué)生實(shí)際科研能力，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)行了以課題式綜合性實(shí)驗(yàn)為中心的教學(xué)改革。文中主要從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目總體設(shè)置、實(shí)驗(yàn)具體內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法3個(gè)方面進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：微生物工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；課題式實(shí)驗(yàn)

中圖分類號 G420 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）11-139-02

《微生物工程》是生物技術(shù)專業(yè)的必修課程，重點(diǎn)介紹微生物工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的原理與方法[1]。隨著現(xiàn)代社會對學(xué)生動手能力和綜合素質(zhì)的要求越來越高，實(shí)驗(yàn)教學(xué)受到了更高的重視。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是通過不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)，在幫助學(xué)生鞏固理論的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的操作能力和解決實(shí)際問題能力。促進(jìn)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力得到提高。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容幾乎是清一色的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分散，設(shè)計(jì)性內(nèi)容少，與實(shí)際科研差距大，學(xué)生上課積極性不高。所以有必要對實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，使培養(yǎng)的學(xué)生更適合科研及生產(chǎn)的需求。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上的改革

微生物工程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一般包括基本實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。由于課時(shí)安排的時(shí)間有限，實(shí)驗(yàn)多以基本實(shí)驗(yàn)為主。每個(gè)實(shí)驗(yàn)以1個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目開展，實(shí)驗(yàn)材料事先準(zhǔn)備好，保證在2節(jié)課的時(shí)間內(nèi)能完成。學(xué)生通常是具備了某一項(xiàng)操作技能，而對實(shí)驗(yàn)前期的準(zhǔn)備和后期處理一無所知，很多細(xì)節(jié)性操作不達(dá)標(biāo)，無法完成大實(shí)驗(yàn)或課題的研究。同時(shí)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性不高，對現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)是否做出結(jié)果往往不太關(guān)心。

為了改變這種狀況，我們在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置上以靠近科研課題為原則、以課題式綜合性實(shí)驗(yàn)代替分散性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。為了培養(yǎng)學(xué)生的科研技能，盡量安排具有熱點(diǎn)的、有應(yīng)用價(jià)值的課題作為綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的主題內(nèi)容。微生物工程生產(chǎn)涉及到有氧發(fā)酵和靜置發(fā)酵，液體發(fā)酵和固體發(fā)酵等常規(guī)發(fā)酵方法，盡量在實(shí)驗(yàn)中有所體現(xiàn)。其中液體好氧發(fā)酵是工業(yè)生產(chǎn)的主要方式，所以作為重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以一個(gè)大的課題式實(shí)驗(yàn)為主，涵蓋到微生物工程所涉及到的主要知識點(diǎn)，另外再以1～2個(gè)小課題實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)其它知識點(diǎn)。

此次教學(xué)改革的大實(shí)驗(yàn)以生淀粉酶產(chǎn)生菌為研究對象。生淀粉糖化酶的作用特點(diǎn)是能夠?qū)⒌矸厶腔瘋鹘y(tǒng)工藝中的糊化、液化、糖化三步合并為一步。因此其應(yīng)用對于減少工藝流程、降低生產(chǎn)成本以及節(jié)能方面有相當(dāng)大的優(yōu)勢[2-3]。目前高效的低溫生淀粉糖化酶產(chǎn)生淀粉糖化酶的研究報(bào)道卻很少，所以是目前微生物工業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一?？紤]到微生物工程所涉及到的各環(huán)節(jié)知識點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)從菌種的篩選開始，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括了發(fā)酵菌種的自然選育、發(fā)酵菌種的初篩、酶活的測定、發(fā)酵菌種的保藏、培養(yǎng)基優(yōu)化、生物量的測定、發(fā)酵條件優(yōu)化、5L小試（熟悉發(fā)酵罐的操作）、發(fā)酵污染檢測等所有微生物工程生產(chǎn)的環(huán)節(jié)。通過從菌種篩選到小試的系列實(shí)驗(yàn)，既可以讓學(xué)生熟悉各階段的實(shí)驗(yàn)操作技能，又能調(diào)動起學(xué)生的科研積極性。在此基礎(chǔ)上，可以考慮以后的實(shí)驗(yàn)選題由學(xué)生自己定。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法上的改革

傳統(tǒng)的授課方式是實(shí)驗(yàn)教師把實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、?nèi)容等講清楚，在這個(gè)過程中教師是主角，實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)條件都是教師選定的，學(xué)生只需要去操作1遍，驗(yàn)證一下。為了提高學(xué)生的科研能力，促成學(xué)生轉(zhuǎn)換為主角。在實(shí)驗(yàn)性課題選定后，具體的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)條件由學(xué)生自己確定。具體操作如下：

2.1 小組跟蹤實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，實(shí)驗(yàn)時(shí)間有集中有分散 目前學(xué)校規(guī)定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間仍為每周的固定時(shí)間，而微生物工程的實(shí)驗(yàn)都是連貫的、時(shí)間跨度大的類型，為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，采用小組跟蹤實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的方式。重要操作環(huán)節(jié)的初次實(shí)驗(yàn)安排在上課時(shí)間，其它的重復(fù)性、跟蹤性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由學(xué)生根據(jù)課余時(shí)間靈活安排，如果時(shí)間不能恰好趕上上課時(shí)間，一般在重要操作前提早進(jìn)行重要操作演示，并指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)。為了更有效的提高學(xué)生的操作技能，相關(guān)專業(yè)的老師輪流在實(shí)驗(yàn)室值班，對學(xué)生實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的疑問及時(shí)解答。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)小組在業(yè)余時(shí)間來的比較分散，學(xué)生數(shù)比較少，指導(dǎo)效果較好。

2.2 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)上鼓勵(lì)學(xué)生多查資料，分組獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案 重視學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力。凡是涉及到實(shí)驗(yàn)方法的選擇、實(shí)驗(yàn)條件摸索的環(huán)節(jié)時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生多查閱資料。通過小組討論后，形成實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案要求包括實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材及試劑、實(shí)驗(yàn)操作的具體步驟和實(shí)驗(yàn)操作的關(guān)鍵點(diǎn)。最終的實(shí)驗(yàn)方案由小組的一名同學(xué)代表整理成文，并在課前發(fā)送電子郵件到老師郵箱。并在上課時(shí)由小組的代表陳述實(shí)驗(yàn)方案，解答其它組同學(xué)提出的問題。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)集體討論中學(xué)生思維更活躍，對于實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問題考慮的很周全。

2.3 階段性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)，討論各組實(shí)驗(yàn)成果及存在問題 重要的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)過后，及時(shí)組織各組學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象及操作中存在的問題，鼓勵(lì)學(xué)生通過查資料和反復(fù)實(shí)驗(yàn)的方式解決問題。對于小組難以解決的問題，由老師在上課前的討論時(shí)間提出來，集體討論解決。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、書寫實(shí)驗(yàn)總結(jié)以及科學(xué)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并在大實(shí)驗(yàn)最終結(jié)束時(shí)每組整理出1篇實(shí)驗(yàn)論文。

2.4 重視基礎(chǔ)性操作，老師嚴(yán)格指導(dǎo) 培養(yǎng)學(xué)生操作技能是學(xué)生實(shí)驗(yàn)的目的之一，所以在課題式實(shí)驗(yàn)改革中通過多種方法來提高學(xué)生的基礎(chǔ)性操作能力。課前的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中要求實(shí)驗(yàn)步驟具體，并充分考慮操作的要求。重要實(shí)驗(yàn)操作由老師演示，并多次練習(xí)。實(shí)驗(yàn)過程中由老師全程指導(dǎo)操作細(xì)節(jié)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的討論中，由老師對操作中出現(xiàn)的問題進(jìn)行提醒。確保學(xué)生掌握基本操作技能。

3 考核方式的改革

學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績一般由平時(shí)成績和期末成績組成。傳統(tǒng)的平時(shí)成績主要是實(shí)驗(yàn)報(bào)告和出勤，學(xué)生多是應(yīng)付，相互抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告；而期末成績采用筆試的形式，很難考察出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。

為了提高學(xué)生的實(shí)際操作能力和科研能力，此次實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革主要對平時(shí)成績進(jìn)行了改革。平時(shí)成績包括實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作表現(xiàn)、討論中的表現(xiàn)、論文報(bào)告及出勤等，平時(shí)成績占80%。其中論文報(bào)告要求以小組為單位，把大實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以論文的形式呈現(xiàn)出來，同一個(gè)小組成員同一個(gè)成績，占30%。這樣既鍛煉了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及動手能力，又鍛煉了學(xué)生書寫科研論文的能力，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。期末考試成績占20%，主要按照學(xué)校安排，進(jìn)行理論考試。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成效

在微生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入課題式綜合性實(shí)驗(yàn)，以課題為中心，在實(shí)踐中增強(qiáng)了學(xué)生對理論知識的認(rèn)識，提高了學(xué)生動手能力，取得了較為理想的實(shí)驗(yàn)效果。主要表現(xiàn)在：（1）學(xué)生的上課積極性明顯提高。學(xué)生認(rèn)識到了課題的價(jià)值，愿意從事探索性的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)沒做好直接影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)的開展，學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的積極性有很大提高。（2）學(xué)生的動手能力明顯提高。因?yàn)榇髮?shí)驗(yàn)過程中的基本操作要經(jīng)常進(jìn)行，例如培養(yǎng)基的配制滅菌、接種、生物量測定等，基本操作的熟練程度明顯提高。（3）學(xué)生的科研能力得到鍛煉。通過資料的查閱、實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)際和最終實(shí)驗(yàn)論文的書寫，科研相關(guān)的項(xiàng)目都得到了一定程度的鍛煉。

5 結(jié)語

通過實(shí)驗(yàn)改革既有利于良好的科學(xué)研究素養(yǎng)的形成，同時(shí)又提高了學(xué)生的基本操作能力，對微生物工程前沿信息了解也更進(jìn)一步，極大地提高了學(xué)生興趣。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)改革是永無止境的，在日后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更加注重實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)性和創(chuàng)新性，進(jìn)一步提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。

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（責(zé)編：徐煥斗）