項目教學法在生物工程實驗課程中的應用

倪志婧 王薇 馬文平

摘要 在總結創(chuàng)新實驗方法的基礎上，通過對釀造工藝學實驗項目內容的調整、實驗設計及過程管理的創(chuàng)新、實驗方法的改革，將項目教學法應用到釀造工藝學綜合實驗中，提出了生物工程綜合實驗的實驗內容及項目的設計原則，實驗教學實施方法及評價方法，旨在達到激發(fā)學生積極主動性及科研興趣，培養(yǎng)學生組織動手能力、協(xié)作能力、綜合概括能力、自主分析解決問題等綜合能力，并拓展學生思考問題的深度和廣度的教學目的。

關鍵詞 項目教學法；釀造工藝學；綜合實驗；生物工程專業(yè)實驗

中圖分類號 S-01 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）02-0248-02

Abstract On the basis of summarizing innovative experimental methods and through regulating brewing technology experiment project content， innovating experimental design and process management， and reforming experimental methods， the paper applied the project teaching method in brewing technology integrated experiment. The article proposed the design principles of experiment content and project in biological engineering experiment， the implementation methods of experimental teaching， and evaluation methods，in order to stimulate students positive initiative and research interest， culture students organizational and operation abilities， collaboration ability， comprehensive summarization ability， and ability to analyze and solve problems independently and other comprehensive abilities， and expand the depth and breadth of students problem thinking.

Key words Project teaching method；Brewing technology；Comprehensive experiment；Biological engineering experiment

隨著人才市場對專業(yè)人才的知識、素質及能力要求逐漸提高，對專業(yè)人員的實驗操作技能及創(chuàng)新能力的要求更為突出，然而我國生物工程實驗教學中普遍存在教學方法單一、教學內容陳舊、評價方式單一等問題。面對以上生物工程實驗教學中普遍存在的問題及現(xiàn)狀，探索并實施先進高效的教學方法勢在必行。 釀造工藝學是生物工程專業(yè)的主干課程，其任務是以生物制品發(fā)酵生產過程為主線，使學生掌握微生物基礎知識與發(fā)酵工業(yè)分析操作技能。培養(yǎng)學生的綜合創(chuàng)新能力是實驗教學改革的重要內容及方向，而項目教學法是一種行為引導型教學法，是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動，從而實現(xiàn)教與學雙向互動的教學過程。筆者從生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標入手，圍繞課程設計的理念和思路，緊密結合教學規(guī)律和學生的認知規(guī)律，將項目教學法應用于實驗教學，對釀造工藝學實驗課程教學內容、教學過程、課程考核評價體系的設計進行了論述， 構建實驗過程系統(tǒng)化的課程體系。研究旨在為高等院校釀造工藝學實驗課程教學改革提供參考，并為生物工程專業(yè)實驗課程方法的改革提出思路。

1 實驗教學現(xiàn)狀分析

生物工程專業(yè)主要培養(yǎng)生物工程領域高級工程技術人才。實踐教學環(huán)節(jié)在生物工程專業(yè)本科教學過程中占有極為重要的地位[1]。實踐教學不僅是生物工程專業(yè)本科教學的重要組成部分，而且是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐活動的高素質工程技術人才的重要環(huán)節(jié)[2]。北方民族大學的生物工程專業(yè)開設已有10余年，實踐教學雖然積累了一定的經驗，但也存在著一些普遍問題。雖然已經改變了傳統(tǒng)的實驗教學內容陳舊的狀況，以綜合設計型實驗為主，但某些正在轉化為新的知識體系的科學前沿知識及新興的產業(yè)發(fā)展要求仍被置于教學大門之外。學生還是按照大綱和實驗講義中設定的實驗項目及范圍被動地完成實驗， 缺少主動積極的思考，不能啟發(fā)學生的求異思維，缺少綜合能力訓練的內容，也不能體現(xiàn)科學知識的更新發(fā)展要求。教師在實驗教學中仍然充當著主要角色，從實驗材料和試劑的準備訂購、實驗講義的講解、實驗過程中引導安排學生做實驗都有教師全程參與，這在一定程度上讓學生產生依賴思想，每一步操作都會依賴實驗教師的引導和幫助，抑制了學生創(chuàng)新能力的發(fā)展，同時也無形中增加了實驗教師的工作量。在實驗考核評價方式上存在單一主觀的問題，實驗結果的呈現(xiàn)已經改變了傳統(tǒng)的一個實驗項目一個實驗報告的方式，實驗考勤及實驗過程中的表現(xiàn)都在實驗成績中有所體現(xiàn)，但是仍舊不能全面準確地體現(xiàn)每個學生的能力；實驗內容不能完全與生產過程相融合，無法做到學以致用，與企業(yè)生產相脫節(jié)，還不能很好地滿足社會對生物工程領域人才的要求。

2 實驗教學設計及實施過程

2.1 整合改革實驗內容

以生產為目的，提出具體的且有實際應用價值的教學課題。課題有一定難度，且要求能將理論知識和實際技能應用聯(lián)系起來，運用新知識，學習新技能，解決實際問題，同時與企業(yè)實際生產過程直接掛鉤。該教學課題一般由實驗教師提出，這就對實驗教師提出了更高的要求。實驗教師不僅要熟悉理論教學內容，還要在實驗項目的提出設置上全面覆蓋相關實驗技能，并且對學科的前沿及社會應用有一定了解。以釀造工藝學實驗課程為例，北方民族大學地處寧夏回族自治區(qū)，近幾年寧夏賀蘭山東麓葡萄及葡萄酒產業(yè)發(fā)展迅速，釀酒企業(yè)對葡萄酒專業(yè)人才的需求激增。根據(jù)這一地方產業(yè)發(fā)展的趨勢，在學校釀造工藝學實驗中提出了“果酒釀造”這一實驗項目，整個實驗分2個部分：第1部分為果酒酵母的分離純化與篩選，選用當季新鮮水果為原料，分離純化酵母菌，并對其進行篩選；第2部分選取一兩種釀酒酵母進行小型釀酒實驗，并與目前寧夏葡萄酒企業(yè)中常用的釀酒酵母相比較，在品嘗合格并符合規(guī)定的感官及理化指標后，選用常用菌種保藏方法對有價值的菌種進行保藏。

2.2 確定項目目標和任務

學生取得項目任務后，自行組織項目實施人員（一般由3～6人組成），討論項目實施計劃及過程：實驗材料及采樣地點的選擇、采樣方法及分離純化方法的確定、實驗器皿及實驗試劑的選擇配制、儀器設備的使用、實驗時間的科學安排、小組成員的合理分工都需要學生自行完成。在這個過程中，學生需要調動理論課所學知識，并查找大量相關文獻資料，進行團隊合作，發(fā)揮每一個組員的優(yōu)勢，而教師并不是一個“旁觀者”，要給學生傳授從不同渠道獲取信息資料的方法。對于一些對實驗有更高要求的小組，安排實驗場地及儀器設備，并就學生的實驗設計方案，以提出問題的方式不斷糾正并拓展思路。

學生以項目任務為導向，教師以正向激勵為主，充分調動學生的興趣及主觀能動性，鼓勵學生積極、活躍、創(chuàng)造性的思維活動，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。比如在果酒釀造實驗中，不同小組根據(jù)興趣和季節(jié)選擇不同的水果作為分離源，不同水果的取樣方法也各不相同，分離純化得到的不同菌種也具有更加多樣的生理特性。學生要針對不同生理特性的酵母菌采用不同的篩選方法，這就需要學生根據(jù)實驗設計查找文獻來豐富實驗內容，達到不同的目標。

2.3 項目實施過程

這個過程是學生和教師改變角色的環(huán)節(jié)，是教與學雙向互動的教學過程[3]。教學實施中，教師更是引導者和主持人，要充分預想到每個小組的不同情況，并預備各種解決方案， 還要引導學生發(fā)揮創(chuàng)造力。學生則通過項目的實施了解并把握整個過程及每一個環(huán)節(jié)的基本要求，達到獲取知識、掌握技能的目的，并且有針對性地把已經學過的技能和知識運用到新的或已變化了的工作中。此時，學生完成的是一個創(chuàng)造性的實踐活動，學生的創(chuàng)造力被充分激發(fā)，分析問題、解決問題的能力得到鍛煉，并成功地完成項目任務，提升了職業(yè)能力。比如在果酒釀造實驗中，學生在第1部分分離純化得到不同生理特性的菌種，設計不同類型的果酒（干型、甜型、半干型），呈現(xiàn)出的果酒品質更是千差萬別。在這個過程中，學生會遇到各種各樣企業(yè)生產中的一些共性問題，學生的創(chuàng)造性、積極性、主動性、創(chuàng)新性被充分激發(fā)，不斷地思索、分析和解決問題，而教師不僅要具有豐富的管理經驗，更要有扎實的專業(yè)功底。面對學生的各類問題，學生和教師之間不僅是教與學的關系，更是在共同攻克學生的科研難題，師生在愉快融洽的氛圍中完成項目任務。

2.4 教學評價

實驗教學評價是從教與學的角度對高校實驗教學目標、內容、過程、條件、效果做出的好與壞、優(yōu)與劣、成功與失敗等的價值判斷， 是高校課程教學評價體系的一個有機組成部分[4]?，F(xiàn)代實驗教學評價應更多地關注學生， 以學生創(chuàng)新意識和綜合實踐能力的形成去評價大學實驗教學。評價內容主要包括學生的實驗態(tài)度、實驗理論、操作技能、實驗創(chuàng)新性、實驗成果、實驗報告等方面。

實驗態(tài)度體現(xiàn)為學生實驗課出勤及參與度；實驗理論主要體現(xiàn)在文獻資料的查找閱讀量及實驗方案設計的可行性；操作技能體現(xiàn)在實驗準備是否充分合理、實驗儀器的正確操作，以及能否獨立完成實驗并對實驗中出現(xiàn)的問題及現(xiàn)象進行正確判斷分析；實驗創(chuàng)新性指實驗設計是否有創(chuàng)新性；實驗成果及報告主要考察學生實驗原理是否清晰，數(shù)據(jù)處理采集及運算過程是否合理正確，實驗誤差的分析是否清楚、報告撰寫是否認真，以及實驗取得的結果是否有應用價值并形成科技成果。

這些評價內容既有對實驗教學實施過程的形成性評價，又有對學生實驗教學成績評定的總結性評價。形成性評價是將結果及時反饋給學生， 有助于幫助學生發(fā)現(xiàn)實驗過程中的問題和不足；總結性評價是對學生實驗做出全面的價值判斷， 形成等級， 最終結合兩方面的評價得到能夠真實反映學生綜合能力的實驗成績。

3 教學效果分析

將項目教學法應用于生物工程綜合設計性實驗， 在一定程度上高效地利用了實驗室資源， 培養(yǎng)了學生的綜合素質和創(chuàng)造性思維， 主要體現(xiàn)在以下幾點[5-6]。

3.1 提高學生學習的積極性和主動性，使理論知識充分應用于實踐

由于給學生的不再是一本實驗指導書，而是有一定難度的實驗項目任務及嚴格而綜合的考核指標，學生感到一定的學習壓力， 在進入實驗室前， 一般都會主動查閱文獻并討論確定實驗方案， 了解實驗原理和實驗過程， 實驗也由被動接收轉為主動探索。學生的學習興趣和熱情被充分調動，同時使實踐能力得到了良好的培養(yǎng)和鍛煉， 綜合素質和創(chuàng)新精神也有了很大提升。

3.2 提高學生的自主學習能力，培養(yǎng)科學思維

由于不再安排單獨的實驗，而是分配項目任務，教師用目標管理的方式，學生自行安排實驗時間。學生不再有做完實驗草草收場的思想，每一步都是為后續(xù)實驗做準備，也有充分的時間來思考和解決問題。實驗操作能力極大提升，創(chuàng)新性及科學的思維方式得到了培養(yǎng)；由于每一組的實驗設計不同，學生有自主選擇的機會，也避免了學生互相抄襲數(shù)據(jù)及實驗報告的現(xiàn)象，培養(yǎng)了實事求是的科學態(tài)度、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和刻苦鉆研的探索精神。

3.3 實驗教學帶動學生創(chuàng)新實踐能力及科研能力，提升學生就業(yè)力

5 結語

教學改革是一個循序漸進的過程，在初次改革取得一定成效的基礎上，今后將不斷總結、設計出更為合理的毒理學設計型綜合實驗項目，并將實驗成果拓展到其他實驗課程，達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神與綜合實踐能力的目標。

參考文獻

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