王亞楠,程殿林,叢培江,李榮貴,魏玉西

(青島大學(xué)生物系,山東青島 266071)

微生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的實(shí)踐

王亞楠,程殿林,叢培江,李榮貴,魏玉西

(青島大學(xué)生物系,山東青島 266071)

介紹在微生物工程學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中,采取多種手段,積極培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力、獨(dú)立性、自主性、創(chuàng)造性、責(zé)任心和團(tuán)隊(duì)合作精神等,為培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力所做的一些改革與工作嘗試。

微生物工程學(xué)實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教學(xué);綜合素質(zhì);創(chuàng)新能力

生物技術(shù)是21世紀(jì)高新技術(shù)之一,隨著這幾年的快速發(fā)展,生物技術(shù)專業(yè)目前已成為高等學(xué)校的熱門專業(yè)之一。微生物工程學(xué)是生物技術(shù)專業(yè)的必修主干課程,作為一門實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科,理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合是學(xué)生牢固掌握微生物工程基本知識(shí)的關(guān)鍵[1-3]。通過微生物工程學(xué)實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以加強(qiáng)對微生物工程技術(shù)原理的認(rèn)知能力和理解能力,提高思考、分析和解決問題的能力。在微生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也不斷改革、探索和總結(jié),逐步構(gòu)建了一種既能讓學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)技能又能培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中貫穿對學(xué)生自主性和創(chuàng)造性的培養(yǎng),取得了較好的效果。

1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

微生物工程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取和設(shè)計(jì)應(yīng)該充分體現(xiàn)這門學(xué)科所具有的應(yīng)用性、廣泛性和綜合性的特點(diǎn)[4]。教研組通過調(diào)研、收集資料,對開設(shè)哪些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、如何組織實(shí)施以及怎樣才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣進(jìn)行廣泛討論,在結(jié)合我校的專業(yè)特點(diǎn)及青島地方經(jīng)濟(jì)特色的基礎(chǔ)上選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。具體思路是微生物工程實(shí)驗(yàn)必須以加強(qiáng)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí),拓寬專業(yè)口徑,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量為原則,強(qiáng)調(diào)將專業(yè)知識(shí)與學(xué)生能力培養(yǎng)有機(jī)的結(jié)合。重新構(gòu)建微生物工程實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,強(qiáng)調(diào)各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目間的聯(lián)系,將發(fā)酵過程的各個(gè)環(huán)節(jié)貫穿到實(shí)驗(yàn)中,建立了好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵2大實(shí)驗(yàn)體系(見表1)。

表1 微生物工程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目簡況Table 1 Experimental projects ofmicrobial engineering course

為了讓學(xué)生最大程度地了解發(fā)酵過程,選擇了2種典型的發(fā)酵產(chǎn)品為主線進(jìn)行實(shí)驗(yàn),因?yàn)檫@2種發(fā)酵的過程分析內(nèi)容非常充實(shí),發(fā)酵周期不是太長,且它們的代謝基礎(chǔ)在理論課上講述得比較詳盡,在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中也安排學(xué)生到過相關(guān)工廠參觀學(xué)習(xí),學(xué)生的興趣比較高,能很好地培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際及動(dòng)手能力。在每個(gè)體系中包括多個(gè)常規(guī)試驗(yàn),如淀粉水解糖的制備、還原糖的測定、浸出物濃度的測定等,學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)過程中練習(xí)提高基本的實(shí)驗(yàn)技能;除此以外,該體系還包括多個(gè)綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),如種子的擴(kuò)大培養(yǎng)、培養(yǎng)基的優(yōu)化、啤酒的微生物檢驗(yàn)等,通過這些綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)、獨(dú)立分析問題解決問題的能力;整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系涉及產(chǎn)品發(fā)酵的全過程,需要學(xué)生綜合利用多種原理與技術(shù)方法完成實(shí)驗(yàn)過程,涵蓋微生物工程上、中、下游的多個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié),有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α．?dāng)然,在具體教學(xué)實(shí)踐中,也可根據(jù)學(xué)時(shí)的多少和各個(gè)試驗(yàn)的重要性進(jìn)行增減。

2 改革實(shí)驗(yàn)方法,培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

對實(shí)驗(yàn)課教學(xué)手段進(jìn)行改革總的指導(dǎo)原則為:由教師“抱著走”變?yōu)閷W(xué)生“看著走、自己走”,由教師教學(xué)生實(shí)驗(yàn)變?yōu)閷W(xué)生自主實(shí)驗(yàn),在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思維、獨(dú)立操作能力及創(chuàng)新能力等綜合能力。

2.1 采用啟發(fā)式教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力

在教學(xué)實(shí)踐中,指導(dǎo)教師對具體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整體把握,主要講解實(shí)驗(yàn)原理與操作注意事項(xiàng),并就實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出問題,啟發(fā)學(xué)生帶著問題到實(shí)驗(yàn)中去尋求答案,這樣既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又能加深學(xué)生對知識(shí)的理解。例如,在麥汁制備試驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)開始前,教師會(huì)提出如下問題:在糖化過程中主要有哪些酶發(fā)揮作用?每種酶作用的最適pH值和最適溫度是多少?在糖化過程中,原料中的淀粉和蛋白質(zhì)都會(huì)發(fā)生怎樣的變化?這些問題在理論課上都有講述,但是在實(shí)驗(yàn)中,教師會(huì)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行不同糖化工藝的嘗試,以考察不同酶活性對麥汁質(zhì)量的影響,這樣會(huì)激發(fā)學(xué)生繼續(xù)試驗(yàn)的興趣。對于在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中碰到的問題,教師要引導(dǎo)學(xué)生多思考、多分析,自覺用掌握的理論知識(shí)和技能來解決實(shí)際問題,培養(yǎng)學(xué)生積極思考的習(xí)慣以及理論聯(lián)系實(shí)際的意識(shí)和能力。

2.2 由學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立性和自主性

強(qiáng)調(diào)學(xué)生是實(shí)驗(yàn)課的主體,從實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作到具體操作,要求學(xué)生親自參與。由于實(shí)驗(yàn)課安排的內(nèi)容緊密相連,每一步驟的操作將直接影響下一步實(shí)驗(yàn)甚至整個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,這樣一來也會(huì)對學(xué)生產(chǎn)生壓力,學(xué)生的主觀能動(dòng)性得到充分發(fā)揮。例如,谷氨酸發(fā)酵實(shí)驗(yàn)體系中,前期的種子培養(yǎng)直接影響到其后谷氨酸的發(fā)酵過程。因此,從一開始的種子培養(yǎng),學(xué)生就要注意力高度集中,在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中必須一絲不茍,步步深入。由于實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性,在具體項(xiàng)目的測定實(shí)踐上有時(shí)會(huì)存在很大的機(jī)動(dòng)性。例如啤酒發(fā)酵過程中定期取樣,分析發(fā)酵液的還原糖、酒精度、浸出物濃度等理化指標(biāo),學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間自主進(jìn)行操作,不一定全班同學(xué)都在同一時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)。學(xué)生只需在試驗(yàn)結(jié)束后做好記錄,自覺地整理好實(shí)驗(yàn)用品,搞好清潔衛(wèi)生。這種由學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式,可以使學(xué)生在思維方式、學(xué)習(xí)方法、動(dòng)手操作等多個(gè)層面上得到鍛煉,有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立性和自主性。

2.3 強(qiáng)調(diào)學(xué)生的責(zé)任心和團(tuán)隊(duì)合作精神

微生物工程實(shí)驗(yàn)集成度較高,要測定分析的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目很多。有些實(shí)驗(yàn)就需要分組進(jìn)行,如果一個(gè)組的測定數(shù)據(jù)不佳,會(huì)影響到全班整個(gè)實(shí)驗(yàn)的測定結(jié)果,甚至?xí)绊懻麄€(gè)發(fā)酵的正常進(jìn)行,因此要求每個(gè)學(xué)生認(rèn)真對待,自己負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)部分一定要正確測定完成,否則自己的失誤會(huì)造成整個(gè)大組的實(shí)驗(yàn)失敗,這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任心。在實(shí)驗(yàn)中提倡獨(dú)立操作的同時(shí),也強(qiáng)調(diào)整體配合、分工合作的重要性。像谷氨酸發(fā)酵過程,因?yàn)榘l(fā)酵周期較長,需要幾個(gè)組的同學(xué)輪流值班。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中,需要互相配合,分工合作。女同學(xué)體力較差,可以安排一些較輕的工作,而像培養(yǎng)基配置、發(fā)酵罐清洗等工作可以安排男同學(xué)完成?？傊?通過實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和團(tuán)結(jié)友愛精神。

3 健全評(píng)價(jià)機(jī)制,全面考核學(xué)生能力

為了充分體現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的主體地位,真實(shí)反映和評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平和能力,建立健全了新的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系,要求重視對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的評(píng)價(jià),以實(shí)驗(yàn)理論、實(shí)驗(yàn)操作考核、平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、成果評(píng)價(jià)等多樣化考核方法,從設(shè)計(jì)思路、實(shí)驗(yàn)操作能力、分析綜合能力、創(chuàng)新能力及實(shí)驗(yàn)報(bào)告(或論文)等方面對學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。除了每次試驗(yàn)結(jié)束后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,在期末還會(huì)安排一次綜合考核,學(xué)生通過抽簽選擇要回答的問題,這些問題包括基本實(shí)驗(yàn)技能的現(xiàn)場操作、對實(shí)驗(yàn)原理的理解及掌握和對某些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察及解釋。在多樣化的考核方式下,學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的重視程度增加了,在實(shí)驗(yàn)過程中更加注重培養(yǎng)獨(dú)立思考的能力,動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)都得以提高。

4 全面開放實(shí)驗(yàn)室,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

高校實(shí)驗(yàn)室是進(jìn)行教學(xué)和科研的重要場所,是高等學(xué)校實(shí)施素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的重要基地。在教學(xué)中逐步擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室對學(xué)生的開放力度,最大限度地為學(xué)生提供更多的動(dòng)手機(jī)會(huì),使學(xué)生能有充足的時(shí)間進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

開放實(shí)驗(yàn)室,對學(xué)生進(jìn)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué),既充分利用了實(shí)驗(yàn)室資源,又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。學(xué)生普遍喜歡開放實(shí)驗(yàn)室這項(xiàng)改革內(nèi)容,例如正在進(jìn)行的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“麥芽中α-淀粉酶及β-淀粉酶的分離提取及其特性研究”,就是對微生物工程實(shí)驗(yàn)課相關(guān)內(nèi)容的延伸,隨著實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不斷深入,部分學(xué)生表現(xiàn)出對實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣;另外,開放實(shí)驗(yàn)室也給學(xué)生提供更多的科研條件,學(xué)生可以利用課余時(shí)間進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,參與到教師的科研工作和各項(xiàng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中,全方位培養(yǎng)了學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力。這種新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐,取得了良好的教學(xué)效果。目前在微生物工程實(shí)驗(yàn)室參與創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的學(xué)生達(dá)14人,已完成實(shí)驗(yàn)研究課題2項(xiàng),正在進(jìn)行的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)有3項(xiàng),整理出研究論文10篇,其中有5篇發(fā)表在省級(jí)以上學(xué)術(shù)刊物上。

[1]曹軍衛(wèi),楊復(fù)華,張翠華.生物技術(shù)專業(yè)建設(shè)的實(shí)踐與探索[J].微生物學(xué)通報(bào),2002,29(2):102-104.

[2]粟桂嬌,莫祺紅,閻欲曉,等.生物工程綜合實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)課及教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2008,27(7):107-110.

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Practice of Training Students’Comprehensive Quality in the Microbial Engineering Experiment Teaching

WANG Ya-nan,CHENG Dian-lin,CONG Pei-jiang,LI Rong-gui,WEI Yu-xi
(Biology Department,Qingdao University,Qingdao Shandong266071)

Some measures and experiences obtained in microbiology experimental teaching,which strengthened the students’comprehensive quality and creative ability,were introduced in this paper.Good effects were achieved in the aspects of cultivating the ability of combining theory with practice,independency,autonomy,creativeness,responsibility,and the spirit of hard-working and team cooperation of the students.

microbial engineering experiment;experiment teaching;comprehensive quality;creative ability

Q93-3

B

1005-7021(2010)06-0104-03

青島大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目(JY0752)

王亞楠 女,碩士,講師。主要從事生物技術(shù)專業(yè)的教學(xué)和科研工作。

Tel:0532-85953227,E-mail:yanan_wang@sina.com

2010-10-12;

2010-11-19