景　波，潘康成

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)　動物醫(yī)學(xué)院，成都　611130)

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基于信息時代發(fā)酵工程課程實(shí)驗教學(xué)改革探索

景波，潘康成

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，成都611130)

為了更好地調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，該文結(jié)合以往的相關(guān)改革實(shí)踐，對發(fā)酵工程實(shí)驗的時間、內(nèi)容以及教育方式方法等方面進(jìn)行了一系列的改革探索。實(shí)踐表明，通過設(shè)計性和創(chuàng)新性實(shí)驗的開展，學(xué)生更多地利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲取信息，學(xué)生的實(shí)驗技能和綜合素養(yǎng)得到了提高，不僅獲得了學(xué)院和學(xué)校的創(chuàng)新性實(shí)驗課題經(jīng)費(fèi)的支持，還多次在“挑戰(zhàn)杯”等技能比賽中取得好成績，學(xué)術(shù)論文也得到了發(fā)表。

信息時代；發(fā)酵工程；實(shí)驗教學(xué)；改革；探索

2007年教育部關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程(質(zhì)量工程) 的意見和2011“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的意見[1-2]，對高校人才培養(yǎng)計劃提出新的目標(biāo)和要求，目的在于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量。在新的形勢下，高等學(xué)校肩負(fù)著為國家現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)高素質(zhì)、高層次創(chuàng)造性人才的重任[3]。發(fā)酵工程是生物工程技術(shù)中的重要組成部分，對生產(chǎn)和科學(xué)研究相融合發(fā)揮著重要的作用，在傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)基礎(chǔ)上，融入了分子生物學(xué)、基因工程、細(xì)胞工程、代謝工程等理論和技術(shù)。結(jié)合現(xiàn)代生物過程控制及生物分離工程技術(shù)，使發(fā)酵工程的應(yīng)用領(lǐng)域由醫(yī)藥、食品輕工等領(lǐng)域拓展到化工、冶金、能源以及環(huán)境等新領(lǐng)域。實(shí)驗教學(xué)是培養(yǎng)生物技術(shù)人才各項素質(zhì)能力的最直接有效的方式之一，是培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵，需要教育工作者在實(shí)驗教學(xué)中不斷地探索和實(shí)踐[4-6]。

我國的高等教育過于強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)的作用，將實(shí)驗教學(xué)作為理論教學(xué)的附屬[7]。傳統(tǒng)的實(shí)驗教學(xué)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生動手能力和實(shí)驗技能，開設(shè)的實(shí)驗多為操作性和驗證性實(shí)驗[8]。發(fā)酵工程是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，而本校的發(fā)酵工程實(shí)驗教學(xué)，從2002年以來都以傳統(tǒng)的驗證性實(shí)驗為主，大部分學(xué)生書本知識較強(qiáng)，獨(dú)立實(shí)驗以及創(chuàng)新能力較差，對相關(guān)知識提不起興趣，對實(shí)驗課不夠重視。因此，在發(fā)酵工程這門課程實(shí)驗學(xué)時數(shù)較少的情況下，利用有限的實(shí)驗條件和學(xué)時，增加學(xué)生獨(dú)立操作的機(jī)會，讓學(xué)生學(xué)會查詢相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)揮自己的想象力和主觀能動性，掌握更多的應(yīng)用到實(shí)際中的知識和技能是非常重要的。近年來發(fā)酵工程實(shí)驗教學(xué)作了一系列的改革嘗試，以求提高學(xué)生對發(fā)酵工程課程學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，現(xiàn)總結(jié)如下幾點(diǎn)。

1　合理安排實(shí)驗時間

實(shí)驗教學(xué)需要在系統(tǒng)的理論教學(xué)的基礎(chǔ)上開展，通過實(shí)驗教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生對理論知識的進(jìn)一步理解，并解決理論教學(xué)中的一些問題，檢驗理論教學(xué)的成果。正確合理安排實(shí)驗時間，對發(fā)酵工程的教學(xué)具有重要作用。

本校剛開設(shè)發(fā)酵工程這門課程時，開課時間安排在大學(xué)四年級第一學(xué)期，由于發(fā)酵工程實(shí)驗一般都是一些周期性較長的綜合實(shí)驗，實(shí)驗連續(xù)、過程復(fù)雜、發(fā)酵周期長，加上大學(xué)四年級學(xué)生做畢業(yè)論文、研究生入學(xué)考試、畢業(yè)就業(yè)等原因，這時開設(shè)創(chuàng)新設(shè)計性實(shí)驗時間不是很合適。

因此，學(xué)校調(diào)整了發(fā)酵工程課程教學(xué)時間，將發(fā)酵工程理論和實(shí)驗教學(xué)安排在大學(xué)三年級春季開課。為了配合發(fā)酵工程課程系統(tǒng)教學(xué)的要求，教師認(rèn)真編好教學(xué)預(yù)案，嚴(yán)格根據(jù)理論教學(xué)進(jìn)度，讓實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容與理論教學(xué)內(nèi)容相對接。在理論教學(xué)開課時，先布置發(fā)酵工程實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容。對于設(shè)計性和創(chuàng)新性實(shí)驗，學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好和實(shí)驗室條件，利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)科技信息平臺，做好實(shí)驗設(shè)計和相關(guān)實(shí)驗的準(zhǔn)備。由于設(shè)計性實(shí)驗的時間較長，除了理論教學(xué)、認(rèn)知性驗證實(shí)驗和綜合性實(shí)驗教學(xué)在正常行課時間即第1—18周內(nèi)必須完成外，其他兩種類型實(shí)驗教學(xué)時間延長至暑假8月底。

2　優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容是實(shí)驗課程教學(xué)改革的關(guān)鍵[9]。以往的實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容主要偏向于驗證性實(shí)驗，學(xué)生僅從書本上獲得相關(guān)知識，沒有更廣泛的獲取知識信息的渠道，學(xué)生需要從大量的資料中翻閱相關(guān)文獻(xiàn)。隨著計算機(jī)信息化的不斷提高，獲取資料更加容易，對人才的要求也不斷提高。以往的這種實(shí)驗教學(xué)模式不能滿足現(xiàn)代社會要求的創(chuàng)新型復(fù)合高素質(zhì)人才的要求。

2.1驗證性實(shí)驗是理論課程教學(xué)的有力補(bǔ)充

驗證性實(shí)驗是對理論課程教學(xué)內(nèi)容的驗證，特別是發(fā)酵工程這種實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，通過實(shí)驗，可使學(xué)生加深對理論知識的理解。因此，這些加強(qiáng)基本技能的實(shí)驗是本課程必須開設(shè)的實(shí)驗內(nèi)容，同時也是做好綜合性實(shí)驗、設(shè)計性實(shí)驗和科研創(chuàng)新實(shí)驗工作的基礎(chǔ)。不但不能從中分離出來，而且還要加強(qiáng)。如了解培養(yǎng)基的制備、發(fā)酵罐的工作原理、發(fā)酵罐實(shí)罐滅菌、發(fā)酵過程的中間控制，這些基本實(shí)驗技能，在發(fā)酵工程實(shí)驗中，一定要加強(qiáng)練習(xí)，打好基礎(chǔ)。

由于實(shí)驗課時較少，為了讓學(xué)生有更多的操作機(jī)會，實(shí)驗準(zhǔn)備工作就讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成，如菌種培養(yǎng)、實(shí)驗材料的選擇和處理、發(fā)酵罐清洗等。不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗技能，還能提高學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的實(shí)驗素養(yǎng)。

2.2綜合性實(shí)驗從多方面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗素養(yǎng)和綜合能力

綜合性實(shí)驗是指包含若干小實(shí)驗內(nèi)容，要運(yùn)用多種不同的技術(shù)才能完成的一個整體性實(shí)驗[10]。綜合性實(shí)驗可使學(xué)生對所學(xué)知識有一個整體的認(rèn)知，更加全面地理解課堂相關(guān)理論知識，而不是單獨(dú)的對理論知識點(diǎn)的記憶，還可以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基本實(shí)驗技能組合完成一個可預(yù)期的實(shí)驗的能力，更好地理解理論如何應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。因此，發(fā)酵工程教研組在完成理論課程中工業(yè)微生物菌種和發(fā)酵動力學(xué)后，安排布置綜合性實(shí)驗，將原有的產(chǎn)纖維素酶芽孢桿菌的分離、篩選及培養(yǎng)實(shí)驗、細(xì)菌生長量的測定實(shí)驗和纖維素酶活性的測定3個小實(shí)驗組合成為一個綜合性實(shí)驗，即產(chǎn)纖維素酶芽孢桿菌的篩選及生長動力學(xué)和酶活力測定實(shí)驗，并要求學(xué)生從培養(yǎng)基的制備、采樣、分離鑒定、測定的試劑準(zhǔn)備到最后測定最佳的發(fā)酵時間都自己操作。這樣可讓學(xué)生對理論知識中的菌種選育、發(fā)酵動力學(xué)等相關(guān)知識加深了解，也培養(yǎng)了學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的基本實(shí)驗技能和團(tuán)結(jié)協(xié)作的實(shí)驗工作態(tài)度。

在實(shí)驗課學(xué)時數(shù)的分配上，由于綜合實(shí)驗時間長，合理分配才會使得學(xué)生有足夠的時間完成實(shí)驗且不影響其他課程學(xué)習(xí)。為此，在不增加額定課時的基礎(chǔ)上，將學(xué)生分成10人一組，讓實(shí)驗室的研究生和實(shí)驗教師協(xié)助學(xué)生做好準(zhǔn)備工作，實(shí)驗室對學(xué)生全天開放，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗需要選擇自已空閑時間來繼續(xù)實(shí)驗操作，最大限度地利用實(shí)驗室資源，也增強(qiáng)學(xué)生的自主性，有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗興趣。

通過這些實(shí)驗操作，學(xué)生可以系統(tǒng)了解發(fā)酵過程，包括菌種選育、培養(yǎng)基制備、發(fā)酵優(yōu)化、產(chǎn)物測定等，加深學(xué)生對發(fā)酵技術(shù)以及其與其他學(xué)科之間的聯(lián)系的理解，為設(shè)計性實(shí)驗奠定基礎(chǔ)。

2.3設(shè)計性實(shí)驗是培養(yǎng)學(xué)生科研能力的重要途徑

設(shè)計性實(shí)驗主要是培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，要做好設(shè)計性實(shí)驗，學(xué)生需主動查找相關(guān)文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)相關(guān)實(shí)驗內(nèi)容，在老師指導(dǎo)下，做好實(shí)驗規(guī)劃。在理論教學(xué)完成教學(xué)任務(wù)的2/3時，提醒學(xué)生充分利用圖書館文獻(xiàn)庫檢索相關(guān)文獻(xiàn)。通過查閱文獻(xiàn)，寫出自己的實(shí)驗計劃。除了教師建議的實(shí)驗題目外，學(xué)生也可以根據(jù)已有的知識，自行擬定題目，經(jīng)教師評審其可行性并通過后，即可利用實(shí)驗室平臺進(jìn)行實(shí)驗。學(xué)生根據(jù)自己的情況自行選擇合適的實(shí)驗時間，做好實(shí)驗記錄，并寫出相應(yīng)的實(shí)驗報告，評估實(shí)驗結(jié)果。另外，也鼓勵學(xué)生積極參加學(xué)校開設(shè)的大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗計劃和挑戰(zhàn)杯等項目，結(jié)合發(fā)酵工程的實(shí)驗內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3　發(fā)酵工程實(shí)驗教學(xué)改革的效果

通過驗證性、綜合性實(shí)驗，使學(xué)生對理論知識掌握得更加牢靠，靈活運(yùn)用理論知識，為設(shè)計性和科研創(chuàng)新性實(shí)驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)奠定基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，開展設(shè)計性和創(chuàng)新性實(shí)驗，培養(yǎng)學(xué)生利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，查閱科技文獻(xiàn)，獲取前沿信息，并學(xué)會撰寫開題報告，培養(yǎng)實(shí)驗中的團(tuán)隊協(xié)作能力和科研論文寫作能力。

通過設(shè)計性和創(chuàng)新性實(shí)驗的開展，學(xué)生更多地利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲取信息，學(xué)生的實(shí)驗技能和綜合素養(yǎng)得到了提高。從2002級開始，每屆都有多名學(xué)生獲得了學(xué)院和學(xué)校對其創(chuàng)新性實(shí)驗課題經(jīng)費(fèi)的支持，并多次在挑戰(zhàn)杯等技能比賽中取得省優(yōu)和校優(yōu)的好成績。有的學(xué)生在SCI刊物上發(fā)表了學(xué)術(shù)論文，有的學(xué)生則在國內(nèi)核心期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文，有的學(xué)生參與了專利產(chǎn)品的研發(fā)工作，為他們順利進(jìn)入研究生學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。

4　結(jié)束語

利用當(dāng)前的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生自主的實(shí)驗規(guī)劃能力和創(chuàng)新意識是實(shí)踐教學(xué)改革的一個重要方向。學(xué)生的自主設(shè)計性和創(chuàng)新能力與教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等密切相關(guān)[11]，經(jīng)過近幾年對發(fā)酵工程實(shí)驗課程進(jìn)行的一系列探索，在以下3方面取得了良好的效果。1)把常規(guī)的驗證性內(nèi)容融入綜合性實(shí)驗和創(chuàng)新設(shè)計性實(shí)驗，表面上縮小了驗證性實(shí)驗比例，但加深了學(xué)生對發(fā)酵工程理論知識的掌握并培養(yǎng)了學(xué)生的基本操作技能和團(tuán)隊協(xié)作精神。2)培養(yǎng)學(xué)生充分利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息，查閱資料寫好實(shí)驗設(shè)計，小組討論取長補(bǔ)短，在實(shí)驗方案的摸索中，加深了對發(fā)酵工程理論知識的理解，開發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，充分調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)鉆研的精神，培養(yǎng)學(xué)生寫作科研論文的能力。3)這種開放式的實(shí)驗教學(xué)平臺對教師的專業(yè)素質(zhì)也提出了更嚴(yán)格的要求，教師必須能夠隨時解決學(xué)生在實(shí)驗過程中遇到的各種專業(yè)問題。在實(shí)驗中，教師和學(xué)生不是簡單地教與學(xué)的關(guān)系，而是一個互動的過程，這也增強(qiáng)了師生關(guān)系，強(qiáng)化了教師的責(zé)任感。

[1]教育部、財政部.《關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見》，教高〔2007〕1號文件.[EB/OL].http：//www.zlgc.org/Detail.aspx?Id=1048.

[2] 教育部、財政部.《“十二五”期間實(shí)施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的意見》，教高〔2011〕6號文件.[EB/OL].[2015-03-01]，http：//news.jingpinke.com.

[3] 張兆強(qiáng).以學(xué)科競賽為載體，培養(yǎng)土建類大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的探索與實(shí)踐[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011(31)：16-17.

[4]郭新紅，何曉曉，周蘋，等.生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗教學(xué)改革與實(shí)踐[J].生物學(xué)雜志，2015，32(5)：111-113.

[5]李凡修，孫首臣，鄧仕英，等.淺談應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗室研究與探索，2014，33(4)：198-202．

[6]錢森和，薛正蓮，楊超英，等.生物技術(shù)專業(yè)實(shí)驗實(shí)踐教學(xué)模式的改革探索[J].高師理科學(xué)刊，2012，32(2)：56.

[7]留嵐蘭.實(shí)驗課程設(shè)置與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].實(shí)驗技術(shù)與管理，2007，24(1)：36-38．

[8]洪慶華，徐正，泰璐璐.環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗教學(xué)的改革創(chuàng)新與反饋[J].實(shí)驗室研究與探索，2011，30(5)：101-103.

[9] 任曉，趙潤柱，梁保紅.發(fā)酵工程課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].微生物學(xué)通報，2011，38(1)：127-130.

[10]張怡軒，何建勇，于秀蓮.發(fā)酵工藝學(xué)實(shí)驗課的教學(xué)改革[J].實(shí)驗室研究與探索，2007，26(2)：91-92.

[11] 賈更新，劉曉菊，劉愛玲.開放式電工電子實(shí)驗室建設(shè)實(shí)踐[J].實(shí)驗室科學(xué)，2008(1)：135-137.

Exploration of Experiment Teaching Reform of Fermentation Engineering Courses Based on the Information Era

JING Bo，PAN Kangcheng

(CollegeofVeterinaryMedicine，SichuanAgriculturalUniversity，Chengdu611130，China)

Inordertobettermobilizethestudents’subjectiveinitiative，wecarriedonsomereformmeasures，suchasaseriesofreformandexplorationonthetimeandcontentoffermentationengineeringexperiment，aswellasthemethodsofeducationandsoon.Theresultsshowedthatmanystudentshavewonthesupportoftheschoolforitsinnovativeexperimentalresearchfunding，andseveraltimesinthe“ChallengeCup”andotherskillscompetitiontogetgoodresultsandpublishedacademicpapers.Throughthedevelopmentofdesignandinnovativeexperiments，studentsgetmoreinformationontheuseofcomputingnetwork，students’experimentskillsandcomprehensivequalityhasbeenimproved.

informationage；fermentationengineering；experimentteaching；reform；exploration

2015-04-09；修改日期: 2016-06-28

四川農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)改革項目(X2010007)。

景波(1974-)，男，碩士，實(shí)驗師，主要從事發(fā)酵工程和動物微生態(tài)方面的實(shí)驗教學(xué)工作。

G642.0

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.04.047