微生物工程實驗教學中培養學生綜合素質的實踐

王亞楠,程殿林,叢培江,李榮貴,魏玉西

(青島大學生物系,山東青島 266071)

微生物工程實驗教學中培養學生綜合素質的實踐

王亞楠,程殿林,叢培江,李榮貴,魏玉西

(青島大學生物系,山東青島 266071)

介紹在微生物工程學實驗過程中,采取多種手段,積極培養學生理論聯系實際能力、獨立性、自主性、創造性、責任心和團隊合作精神等,為培養和提高學生綜合素質和創新能力所做的一些改革與工作嘗試。

微生物工程學實驗;實驗教學;綜合素質;創新能力

生物技術是21世紀高新技術之一,隨著這幾年的快速發展,生物技術專業目前已成為高等學校的熱門專業之一。微生物工程學是生物技術專業的必修主干課程,作為一門實踐性極強的學科,理論教學與實驗教學相結合是學生牢固掌握微生物工程基本知識的關鍵[1-3]。通過微生物工程學實驗,學生可以加強對微生物工程技術原理的認知能力和理解能力,提高思考、分析和解決問題的能力。在微生物工程實驗教學中也不斷改革、探索和總結,逐步構建了一種既能讓學生掌握專業知識技能又能培養學生綜合素質的實驗模式,在實驗教學的各個環節中貫穿對學生自主性和創造性的培養,取得了較好的效果。

1 優化實驗內容,激發學生學習興趣

微生物工程實驗內容的選取和設計應該充分體現這門學科所具有的應用性、廣泛性和綜合性的特點[4]。教研組通過調研、收集資料,對開設哪些實驗項目、如何組織實施以及怎樣才能激發學生的學習興趣進行廣泛討論,在結合我校的專業特點及青島地方經濟特色的基礎上選擇實驗內容。具體思路是微生物工程實驗必須以加強學生基礎知識學習,拓寬專業口徑,培養學生創新精神和實踐能力,提高實驗教學質量為原則,強調將專業知識與學生能力培養有機的結合。重新構建微生物工程實驗課的實驗項目,強調各實驗項目間的聯系,將發酵過程的各個環節貫穿到實驗中,建立了好氧發酵和厭氧發酵2大實驗體系(見表1)。

表1 微生物工程實驗項目簡況Table 1 Experimental projects ofmicrobial engineering course

為了讓學生最大程度地了解發酵過程,選擇了2種典型的發酵產品為主線進行實驗,因為這2種發酵的過程分析內容非常充實,發酵周期不是太長,且它們的代謝基礎在理論課上講述得比較詳盡,在生產實習中也安排學生到過相關工廠參觀學習,學生的興趣比較高,能很好地培養學生理論聯系實際及動手能力。在每個體系中包括多個常規試驗,如淀粉水解糖的制備、還原糖的測定、浸出物濃度的測定等,學生可以在實驗過程中練習提高基本的實驗技能;除此以外,該體系還包括多個綜合、設計性實驗,如種子的擴大培養、培養基的優化、啤酒的微生物檢驗等,通過這些綜合設計性實驗,可以培養學生綜合運用知識、獨立分析問題解決問題的能力;整個實驗體系涉及產品發酵的全過程,需要學生綜合利用多種原理與技術方法完成實驗過程,涵蓋微生物工程上、中、下游的多個技術環節,有利于培養學生的綜合實驗能力。當然,在具體教學實踐中,也可根據學時的多少和各個試驗的重要性進行增減。

2 改革實驗方法,培養學生綜合能力

對實驗課教學手段進行改革總的指導原則為:由教師“抱著走”變為學生“看著走、自己走”,由教師教學生實驗變為學生自主實驗,在整個實驗過程中注重培養學生獨立思維、獨立操作能力及創新能力等綜合能力。

2.1 采用啟發式教學,培養學生理論聯系實際的能力

在教學實踐中,指導教師對具體實驗進行整體把握,主要講解實驗原理與操作注意事項,并就實驗內容提出問題,啟發學生帶著問題到實驗中去尋求答案,這樣既能激發學生的學習興趣,又能加深學生對知識的理解。例如,在麥汁制備試驗中,實驗開始前,教師會提出如下問題:在糖化過程中主要有哪些酶發揮作用?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都會發生怎樣的變化?這些問題在理論課上都有講述,但是在實驗中,教師會鼓勵學生進行不同糖化工藝的嘗試,以考察不同酶活性對麥汁質量的影響,這樣會激發學生繼續試驗的興趣。對于在學生實驗中碰到的問題,教師要引導學生多思考、多分析,自覺用掌握的理論知識和技能來解決實際問題,培養學生積極思考的習慣以及理論聯系實際的意識和能力。

2.2 由學生自主完成實驗,培養學生的獨立性和自主性

強調學生是實驗課的主體,從實驗的準備工作到具體操作,要求學生親自參與。由于實驗課安排的內容緊密相連,每一步驟的操作將直接影響下一步實驗甚至整個實驗的結果,這樣一來也會對學生產生壓力,學生的主觀能動性得到充分發揮。例如,谷氨酸發酵實驗體系中,前期的種子培養直接影響到其后谷氨酸的發酵過程。因此,從一開始的種子培養,學生就要注意力高度集中,在整個實驗過程中必須一絲不茍,步步深入。由于實驗的連續性,在具體項目的測定實踐上有時會存在很大的機動性。例如啤酒發酵過程中定期取樣,分析發酵液的還原糖、酒精度、浸出物濃度等理化指標,學生可以根據自己的時間自主進行操作,不一定全班同學都在同一時間進行試驗。學生只需在試驗結束后做好記錄,自覺地整理好實驗用品,搞好清潔衛生。這種由學生自主完成實驗的教學模式,可以使學生在思維方式、學習方法、動手操作等多個層面上得到鍛煉,有利于培養學生的獨立性和自主性。

2.3 強調學生的責任心和團隊合作精神

微生物工程實驗集成度較高,要測定分析的實驗項目很多。有些實驗就需要分組進行,如果一個組的測定數據不佳,會影響到全班整個實驗的測定結果,甚至會影響整個發酵的正常進行,因此要求每個學生認真對待,自己負責的實驗部分一定要正確測定完成,否則自己的失誤會造成整個大組的實驗失敗,這樣有利于培養學生的責任心。在實驗中提倡獨立操作的同時,也強調整體配合、分工合作的重要性。像谷氨酸發酵過程,因為發酵周期較長,需要幾個組的同學輪流值班。學生在實驗過程中,需要互相配合,分工合作。女同學體力較差,可以安排一些較輕的工作,而像培養基配置、發酵罐清洗等工作可以安排男同學完成。總之,通過實驗可以培養學生的團隊合作和團結友愛精神。

3 健全評價機制,全面考核學生能力

為了充分體現學生在實驗過程中的主體地位,真實反映和評價學生的實驗水平和能力,建立健全了新的實驗評價體系,要求重視對學生實驗過程的評價,以實驗理論、實驗操作考核、平時成績、實驗報告、成果評價等多樣化考核方法,從設計思路、實驗操作能力、分析綜合能力、創新能力及實驗報告(或論文)等方面對學生進行綜合評價。除了每次試驗結束后的實驗報告,在期末還會安排一次綜合考核,學生通過抽簽選擇要回答的問題,這些問題包括基本實驗技能的現場操作、對實驗原理的理解及掌握和對某些實驗現象的觀察及解釋。在多樣化的考核方式下,學生對實驗的重視程度增加了,在實驗過程中更加注重培養獨立思考的能力,動手能力和創新意識都得以提高。

4 全面開放實驗室,培養學生創新能力

高校實驗室是進行教學和科研的重要場所,是高等學校實施素質教育、培養學生創新精神與實踐能力的重要基地。在教學中逐步擴大實驗室對學生的開放力度,最大限度地為學生提供更多的動手機會,使學生能有充足的時間進行各項實驗。

開放實驗室,對學生進行開放式實驗教學,既充分利用了實驗室資源,又培養了學生的創新精神和實踐能力。學生普遍喜歡開放實驗室這項改革內容,例如正在進行的創新型實驗項目“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驗課相關內容的延伸,隨著實驗內容的不斷深入,部分學生表現出對實驗的濃厚興趣;另外,開放實驗室也給學生提供更多的科研條件,學生可以利用課余時間進實驗室,參與到教師的科研工作和各項創新實驗中,全方位培養了學生的綜合創新能力。這種新的實驗教學模式經過幾年的教學實踐,取得了良好的教學效果。目前在微生物工程實驗室參與創新型實驗的學生達14人,已完成實驗研究課題2項,正在進行的創新型實驗有3項,整理出研究論文10篇,其中有5篇發表在省級以上學術刊物上。

[1]曹軍衛,楊復華,張翠華.生物技術專業建設的實踐與探索[J].微生物學通報,2002,29(2):102-104.

[2]粟桂嬌,莫祺紅,閻欲曉,等.生物工程綜合實驗獨立設課及教學改革[J].實驗室研究與探索,2008,27(7):107-110.

[3]常景玲,李蘭,郭丹釗,等.生物工程實驗課程教學改革探索[J].實驗科學與技術,2008,4:78-79.

[4]許波,黃遵錫,楊云娟,等.發酵工程實驗教學改革初探[J].微生物學通報,2007,34(3):600-602.

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

青島大學教學研究項目(JY0752)

王亞楠 女,碩士,講師。主要從事生物技術專業的教學和科研工作。

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

2010-10-12;

2010-11-19