向福，袁婷，項俊，方元平，金衛(wèi)斌

摘要：以往的發(fā)酵工程實驗教學方法和內(nèi)容已經(jīng)不能適應生物技術行業(yè)迅速發(fā)展的需求，同時也滿足不了對生物技術人才培養(yǎng)的需求。為培養(yǎng)學生的獨立性、綜合性和創(chuàng)新性的實驗操作能力，從而實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型、應用型人才的目的，本文對發(fā)酵工程實驗的教學內(nèi)容、教學方式、考核評價等方面的改革提出了建議。

關鍵詞：發(fā)酵工程；實驗教學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）12-0027-03

生物技術的迅速發(fā)展使得生物技術產(chǎn)業(yè)已成為新經(jīng)濟的主要推動力，它對生物技術人才提出了全面扎實、復合創(chuàng)新以及開拓應用型的培養(yǎng)要求。[1]發(fā)酵工程（狹義上又稱微生物工程）是現(xiàn)代生物技術的重要組成部分，它作為生物技術和生物工程專業(yè)學生的主干課程，具有很強的應用性和實踐性，是實現(xiàn)細胞工程、基因工程、蛋白質工程和酶工程等其他現(xiàn)代生物技術的最終手段和方法，在工業(yè)生物技術中扮演著產(chǎn)業(yè)化的關鍵角色。[2-4]發(fā)酵工程實驗是以操作為主的技能課程，是訓練學生實驗操作技能和應用技術的重要平臺，是一種全面實施發(fā)酵工程素質教育的最有效的教學形式，在培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和實踐能力方面具有舉足輕重的作用。[5]但在傳統(tǒng)的實驗教學過程中，由于受到實驗課時短、實驗設備有限等條件的限制，開設的課程內(nèi)容孤立、不系統(tǒng)、不連貫，多為驗證性實驗。[6，7]因此，學生在實驗中多為“被實驗”，完全跟著教師的思路走，在模仿照搬的基礎上完成實驗，未能發(fā)揮在實驗教學中的主體作用，難以達到很好的教學效果。這種教學模式必然使學生的專業(yè)興趣不高，積極主動性不強，嚴重束縛了學生的思維和視野，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和動手能力，很難適應培養(yǎng)應用型、創(chuàng)新型人才的需求。[8]根據(jù)《教育部財政部關于“十二五”期間實施“高等學校本科教學質量與教學改革工程”的意見》，“十二五”期間將引導高校主動適應國家戰(zhàn)略和地方經(jīng)濟社會發(fā)展需求，優(yōu)化專業(yè)結構，加強專業(yè)內(nèi)涵建設，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，大力提升人才培養(yǎng)水平。因此，為滿足社會對應用型、技能型產(chǎn)業(yè)化人才的需求，發(fā)酵工程實驗教學內(nèi)容向基礎研究型、綜合設計型、應用創(chuàng)新型發(fā)展勢在必行。

一、構建科學合理的多層次實驗教學體系

實驗課程作為發(fā)酵工程教學的重要部分，必然是課程建設的重點，實驗內(nèi)容可以形成操作單元實驗、綜合設計實驗、創(chuàng)新/創(chuàng)業(yè)實訓三個層次。

1.操作單元實驗。操作單元實驗的目的是使學生掌握基本實驗技能，教學重點在于儀器的使用、基本操作的規(guī)范化方面和對基本實驗現(xiàn)象的理解。[9]主要教學內(nèi)容有常見儀器設備的使用、培養(yǎng)基的配制、接種技術、菌種活化、菌體染色及形態(tài)觀察、菌落計數(shù)、菌種選育及保藏等。

2.綜合設計實驗。綜合設計實驗是指實驗內(nèi)容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關課程的知識的實驗，教學目標是使學生能夠靈活運用所學的基本理論和專業(yè)知識，結合基本實驗技能來進行簡單的設計和制作，從而培養(yǎng)學生正確的設計方法和良好的操作習慣，并且能綜合運用各方面的知識來實現(xiàn)自己的設計。[10]綜合設計實驗分為厭氧發(fā)酵、好氧發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵三大模塊，可分別列出2～3個實驗方向供學生選擇，主要實驗內(nèi)容包括發(fā)酵培養(yǎng)基設計及制備、菌種活化、擴大培養(yǎng)、發(fā)酵過程控制、發(fā)酵產(chǎn)物的分離純化等等。通過綜合設計實驗，讓學生掌握在實驗室條件下的整個發(fā)酵生產(chǎn)過程，包括培養(yǎng)基設計、生產(chǎn)工藝設計、發(fā)酵過程的控制以及發(fā)酵產(chǎn)物的分離純化等，鍛煉和培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力與團隊協(xié)作的精神。

3.創(chuàng)新/創(chuàng)業(yè)實訓。創(chuàng)新/創(chuàng)業(yè)實訓可分為創(chuàng)新實驗和創(chuàng)業(yè)實訓兩種形式，分別進行科研創(chuàng)新的實驗設計和創(chuàng)業(yè)實踐的生產(chǎn)實訓，由學生根據(jù)自身的發(fā)展意愿進行選擇，培養(yǎng)高素質的應用型、技能型、創(chuàng)新型人才。創(chuàng)新實驗強調(diào)對獨立設計能力的訓練，目標是培養(yǎng)學生獨立運用專業(yè)知識進行設計和解決實際問題的能力，使其具備一定的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力，[11]其特征主要體現(xiàn)為學生參與的自主性、實驗內(nèi)容的探索性、以及實驗方法的多樣性。[12]這類實驗主要由專業(yè)教師根據(jù)科研情況提出課題，以科研促進實驗教學，學生根據(jù)興趣選題，可以2～5人組成小組，通過查閱文獻，制定實驗方案并實施，實驗以科技論文的形式完成，最后組織學生就實驗成果進行學術匯報和交流討論。這類實驗能培養(yǎng)學生的專業(yè)興趣和科研素養(yǎng)，提高創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

創(chuàng)業(yè)實訓是以創(chuàng)業(yè)形式，組織啤酒、甜酒、葡萄酒、風味酸奶、泡菜和腐乳等常見的實用發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售、分析檢測、財務核算等類似企業(yè)的管理和運營。通過創(chuàng)業(yè)實訓，能提高學生對發(fā)酵工程實驗的學習興趣，增強大學生職前的專業(yè)技能素養(yǎng)，提高就業(yè)競爭能力，培養(yǎng)大學生的創(chuàng)業(yè)意識、創(chuàng)業(yè)思維和創(chuàng)業(yè)觀念，強化學生動手操作能力、組織協(xié)調(diào)能力、心理承受能力、團隊合作精神和社會適應能力。

二、實行靈活多樣的開放式實驗教學

為實現(xiàn)創(chuàng)新型、應用型人才的培養(yǎng)，科學合理的多層次實驗教學體系和相應的教學方法保障缺一不可。在實驗教學方法中，教師主要發(fā)揮其主導作用，點撥學生思維，啟發(fā)促進學生思考，從而突出學生的主體地位，最終實現(xiàn)通過實驗達到提高學生專業(yè)技能和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)出適應社會需要人才的目的。實驗教學應當強調(diào)在教師的引導下給學生以盡可能多的獨立操作機會、乃至獨立設計實驗的機會?？紤]到學生個體的學習基礎和動手能力的差異，以及實驗課程學時數(shù)的有限，在計劃內(nèi)實驗教學時間內(nèi)，要達到全面提高學生動手能力和創(chuàng)新能力的目的顯然是不現(xiàn)實的，因此實行靈活多樣的開放式實驗教學將是計劃內(nèi)實驗教學的一種有效的補充和延伸。實驗室以靈活多樣的方式對學生開放，一方面能最大限度地利用實驗室資源，另一方面也為學生提供了專業(yè)技能實踐鍛煉和自主個性發(fā)展的空間，有利于激發(fā)學生的創(chuàng)新觀念和意識，全面培養(yǎng)學生的專業(yè)技能、科學素養(yǎng)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)實踐能力。[13]

1.學生自主設計實驗與教師指導相結合。對綜合設計實驗和創(chuàng)新實驗，讓學生自行組成課題小組，對指導教師給出實驗課題或自身提出的科學小問題，根據(jù)所學專業(yè)理論知識并結合基本實驗技能，充分發(fā)揮學生在實驗中的主體地位，自主設計實驗內(nèi)容，以培養(yǎng)學生組織能力和自主設計實驗能力。如酒精發(fā)酵工藝設計實驗，包括從原料及設備的選擇、試劑準備、培養(yǎng)基設計、培養(yǎng)條件優(yōu)化、發(fā)酵過程控制、產(chǎn)物提取分離方法等全部由學生通過查閱資料自主設計并完成整個實驗過程，教師僅僅進行指導和關鍵技術的把關。通過這種形式的實驗教學，不僅使學生初步掌握一個完整的發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，還可以提高學生獨立分析問題、解決問題的能力，對發(fā)酵工程實驗也能形成一個系統(tǒng)的設計思路，讓學生知道為什么要做這個實驗，知道這個實驗從頭到尾怎么做，知道怎么對實驗結果的成敗原因進行分析討論，從而培養(yǎng)學生的良好的科學素養(yǎng)和較強的專業(yè)實踐技能。

2.探究性、創(chuàng)新性實驗與論文相結合。在實驗過程中，有些學生具有濃厚的探索興趣和學習積極性、主動性，可以引導這些學生開展一些探究性、創(chuàng)新性的課題或實驗，與科研相結合，引入科研的思路和方法，并將其與“大學生挑戰(zhàn)杯”、“大學生創(chuàng)新項目”、畢業(yè)設計以及科技論文等結合起來，促進其在干中學、學中干，從而提升其自身的專業(yè)實踐能力和科技創(chuàng)新素質，增強學生的科研意識和創(chuàng)新能力。實踐證明，在專業(yè)實驗中，對動手能力強、善于思考的學生進行適當?shù)囊龑?，則這些學生在應用、創(chuàng)新能力方面會得到更大的提高。

3.應用性實驗與大學生創(chuàng)業(yè)相結合。一些常見的實用發(fā)酵產(chǎn)品如啤酒、甜酒、葡萄酒、風味酸奶、泡菜和腐乳等極易激發(fā)學生對發(fā)酵工程這門課程的興趣，可以利用這些產(chǎn)品的生產(chǎn)實驗對學生進行創(chuàng)業(yè)技能的訓練。具體做法是：①為學生提供創(chuàng)業(yè)條件，包括技術指導教師、生產(chǎn)場地及其所需儀器設備、項目啟動時所需的資金等。②由2～5名學生組成創(chuàng)業(yè)團隊，選定創(chuàng)業(yè)項目，提交創(chuàng)業(yè)計劃書，由學院組織進行評審，遴選出優(yōu)秀的創(chuàng)業(yè)計劃。③遴選出的創(chuàng)業(yè)團隊按計劃書組建“企業(yè)”，成了企業(yè)的組織機構，進行人員分工和培訓，在教師的指導下，組織企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售、財務核算等運營和管理。④對創(chuàng)業(yè)團隊的創(chuàng)業(yè)過程進行考核與評價。

三、改革實驗考核評價方式

作為一門實驗課程，考核是必不可少的教學環(huán)節(jié)。實驗課程重在平時的實驗技能培養(yǎng)，考核中為減少或避免“高分低能”的現(xiàn)象，可以采用平時成績、面試成績、實驗論文相結合的方式來取代傳統(tǒng)的筆試。

1.平時成績。平時成績包括自評、組內(nèi)互評、實驗設計、實驗結果、數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容。

2.面試成績。面試成績包括實驗口述、規(guī)定實驗操作等內(nèi)容。其中，口述內(nèi)容主要涉及原理、實驗設計、步驟、實驗現(xiàn)象、注意事項等內(nèi)容。

3.實驗論文。對于綜合設計性以及探究創(chuàng)新性實驗，指導學生查閱文獻，分析歸納實驗數(shù)據(jù)，用科技論文的形式取代傳統(tǒng)的實驗報告。在對實驗數(shù)據(jù)的處理、分析和討論的過程中，學生逐漸培養(yǎng)了用全面、辯證的思路分析實驗結果的能力，有利于提高學生的科研素養(yǎng)。

由于學生實驗數(shù)據(jù)的缺乏一定的嚴密性和科學性，這些實驗數(shù)據(jù)尚不能為正式科技論文所用，但是，眾多學生做實驗得到的大量數(shù)據(jù)所反應出的規(guī)律性東西卻可以對教師的科研思路有相當大的啟發(fā)和幫助，教學和科研可以互相促進。實驗論文成績包括論文格式和論文內(nèi)容。格式由實驗老師個人評定，內(nèi)容以報告會形式進行總結答辯。答辯過程是一個師生、生生互動的環(huán)節(jié)，不僅有利于調(diào)動學生的主觀積極性，還能鞏固發(fā)酵工程實驗課程的相關知識和技能、訓練學生運用專業(yè)知識進行科研交流的能力，促進全面扎實的創(chuàng)新型、應用型專業(yè)人才的培養(yǎng)。

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基金項目：黃岡師范學院教研項目（校級[2011]27號）

作者簡介：向福（1977.10-），男，博士，副教授，生物工程教研室主任，主要從事發(fā)酵工程及天然產(chǎn)物提取方面的研究和教學。