发酵工程实验教学改革与实践

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【摘要】发酵工程是生物专业学生的一门学位必修课，而实验教学是发酵工程课程的重要组成部分，为提高实验教学质量，对发酵工程实验课程的教学内容、教学方法及考核方式等方面进行了改革和实践。经过几年的实践，取得了较好的教学效果。

【关键词】发酵工程 实验教学 改革 实践

【基金资助】黑龙江八一农垦大学教学研究课题“发酵工程课程实验教学改革与实践”（校教务发[2012]26号），黑龙江省高等教育学会高等教育科学研究“十二五”规划课题（HGJXHB2110216），黑龙江省高等学校教改工程项目（JG2012010462）。

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）08-0168-02

发酵工程又称微生物工程，是现代生物技术的重要组成部分，内容涉及数学、物理、化学、微生物学、化工原理和工程等理论，是实现基因工程、细胞工程、蛋白质与酶工程等其它技术的最终手段和方法[1]。作为发酵工程课程的重要组成部分，实验课是促使学生理解理论知识，夯实理论知识的有效手段，也是全面实施发酵工程素质教育的有力途径。我国发酵工程实验教学通过近些年的改革，取得了一些成效。如改革发酵基础实验、增加学生自主实验等，初步形成了基础、综合、创新三个层次的实验内容，并以此建立了相关实验管理体系[2]。

黑龙江八一农垦大学发酵工程自1996年微生物专业（现生物技术专业）成立以来，在校教务主管部门和学院领导的支持和鼓励下，取得的较大的发展，实验教学平台和水平也在不断进步。但我校发酵工程实验课程的建设仍存在不足，如不能做到教学与科研结合；教学内容死板单一，多以传统发酵为主；教学方法和手段单一，多以教师示范，学生模仿为主，或者由教师将关键步骤完成，学生只完成次要实验；考核方式不合理，多注重出勤，而不注重学生的实验操作和实验质量。这些都限制着我校发酵工程实验教学的发展，进而影响到作为省级重点专业生物技术专业主干专业课的教学质量和本专业学生的专业技能和实践技能。为此，我们通过对发酵工程实验课的教学内容、教学方法和考核方式等进行了探索性改革和实践。

1.改革实验教学内容

发酵工程具有很强的实践性和应用性，要保证发酵工程课程的教学质量，必须保证理论与实践的密切联系。最初我校涉及到发酵工程课程的实践教学只有参观实习和验证性实验两个环节，导致学生动手能力差，对于系统综合性的知识理解不透，对发酵工艺和设备一知半解。为此，我们在系统分析微生物学、工业微生物学、蛋白质与酶工程等课程实验内容的基础上，结合我校实际，改革了实验内容，增加了企业顶岗实习、综合性设计实验两个环节。

1.1优化基础技术及验证性实验

发酵工程实验课的开展依赖于学生对于基础实验技术的掌握，特别是微生物相关的基础技术，包括微生物的接种、培养和形态观察、细菌生理生化、自然界中菌种的筛选、传统诱变技术、以及分子生物学中最常用的DNA提取和微生物转化、转导等技术。而验证性实验是学生对发酵工程相关理论知识的理解和掌握最有效手段。因此，在设置实验教学内容时，既要注重和强化对学生基本实验技能的训练，又要体现实验教学对基础理论服务性的特点。使学生通过验证性试验，在实验准备和基础操作过程中，提升实验操作能力，夯实理论知识。

1.2强化综合设计性实验

综合设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件，要求学生自行设计实验方案并加以完成[3]。由于发酵综合设计实验具有实验周期长、连续性要求高的特点，在教学中我们对学生进行分组，让学生利用除发酵工程实验课以外的时间自主进行实验，实验结果随时向教师汇报，进行跟踪指导和督促。综合设计实验教学内容涵盖好氧发酵、厌氧发酵、固态发酵和液态发酵，从而实现多层次实践教学体系，系统的培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

1.3 强化生产实践实习

发酵工程实验教学的目的就是让学生能够掌握发酵相关的实验操作、工艺流程、发酵调控等技术。校企合作办学是世界高等教育发展的趋势[4]。高校在科学研究、人才培养等方面具有优势，但在学生生产实践能力培养方面往往由于工艺规模、成本等因素而显得捉襟见肘。因此，在发酵工程实验教学内容中，我们通过开设参观实习，顶岗实习，让学生直接进入企业，面对实际的工作环境，接受企业资深专家的指导和教诲，学习企业先进的技术以及企业专家丰富的实践经验。多年来，我们通过与大庆志飞生物化工有限公司，肇东市日成酶制剂有限公司等企业开展合作，共建教学实验实践基地，有力的促进了发酵工程实验实践的教学效果，为应用研究型人才培养提供了有力支撑。

2.改革实验教学方法

实验教学可以帮助学生深入理解理论知识，通过实验验证和理解相关理论，从而为学生进一步的获得知识奠定基础。从学生的学习兴趣入手，通过启发引导、联系实际等方式提出问题，让学生以问题为出发点，探寻解决问题的思路，从而寻找解决问题的手段，设计解决问题的技术路线，教师通过模拟、演示、指导、点拨等方法将知识进行拓展延伸，使学生能够触类旁通，激发学生对发酵工程的学习兴趣。

2.1加强实验过程监控管理

发酵工程实验教学时一个系统工程，包括实验准备、实施、分析、总结反馈等环节。因此，实验教学必须做到六个“认真”，即认真编写实验指导，认真检查预习情况，认真进行实验示范，认真指导学生实验，认真审查实验记录，认真批改实验报告。这就要求教师制定科学合理的实验教学大纲，遵循突出重点，启发为主的原则来编写实验指导，切忌面面俱到，拖沓冗长。同时，教师应该督促学生对实验进行预习，让学生通过研读实验指导，查阅相关资料，写出实验预习报告，同时提出自己的设想和问题，教师对学生的预习报告进行认真批阅修改后同学生进行沟通反馈。而在实验过程中，教师通过亲身演示，视频演示，优秀学生演示，将实验目的、原理、材料方法及步骤进行解读，特别对容易出错的实验细节进行强调和多次演示，让学生通过直观刺激把握实验的精髓和要点，随时解决学术提出的问题。学生在实验具体操作过程中，教师要随时点拨和指导，检查学生实验记录情况，并要强调实验记录的真实性和必要性。实验结束后，教师通过检查学生的实验结果、实验报告的批改了解学生对实验掌握的总体情况，从而做出分析，将问题分类整理后，同学生进行进一步的反馈交流。

2.2发挥多媒体及网络作用

多媒体技术和多媒体网络进入课堂，给传统教学注入了新的教育思想和教学方法，多媒体网络把视频、声频、动画有机结合起来，图文声色并茂，动静结合，可优化课堂教学的信息传递结构、学生认识结构、课堂时间结构、师生活动结构等。发酵工程实验内容涉及的学科多、设备多、工艺复杂，从发酵微生物菌种的筛选到发酵产物的分离纯化，每一个环节都包括很多实验步骤。如此复杂的综合性实验要在实验课中进行实际演示是不可能的，因此，就要充分发挥多媒体视频的作用。我们将标准的基础实验技术操作、综合性设计实验、发酵中试实验等制作成视频，在理论课进行的同时让学生进行学习。同时通过建立发酵工程实验QQ群，开通发酵工程实验微博等与学生交流实验视频观看心得及实验操作感受。此外，对在实验课中表现优秀的实验小组，将他们的实验过程进行全线追踪拍摄，制成视频文件，放到QQ群共享中，让大家下载学习，同时提出自己的见解。

3.改革考核方式

长期以来，发酵工程实验教学考核只占整个发酵工程课程极少一部分，通常分数比例为20%左右，导致学生在思想深处不重视实验课，甚至出现实验课旷课、逃课，以及抄袭实验报告等诚信问题。针对这些问题，我们对发酵工程实验的考核方式进行了改革，改变传统的只注重报告的考核体系，增加面试环节，包括实验方案设计、实验操作错误分析、实验模拟操作三部分中的任一部分，让学生同教师面对面的交流。在成绩设计上，我们通过增加实验教学的分值，将其分数比例提高至50%，即50分，其中，实验预习报告5分，实验表现10分，实验报告5分，面试环节30分。通过这种考核方式，既增强了学生实验实践能力，又锻炼了学生的语言表达能力。

参考文献：

[1]晏磊， 陈朋， 张爽. 发酵工程实验教学改革与实效分析[J]. 甘肃科技， 2011， 27（19）： 102-104.

[2]许波， 黄遵锡， 杨云娟， 等. 发酵工程实验教学改革初探[J]. 微生物学通报， 2007， 34（3）： 600-502.

[3]何海燕， 覃拥灵， 卢福芝. 地方性高校发酵工程课程实验教学改革及应用实践[J]. 科技文汇， 2013， 234： 61-62.

[4]李玉英， 姚伦广， 田龙， 等. 发酵工程实验课教学改革探讨[J]. 南阳师范学院学报， 2009， 8（3）： 113-115.

作者简介：

晏磊（1981- ），男，湖北大悟人。副教授，博士，主要研究方向为极端环境微生物学。