微生物工程实验教学中培养学生综合素质的实践

王亚楠,程殿林,丛培江,李荣贵,魏玉西

(青岛大学生物系,山东青岛 266071)

微生物工程实验教学中培养学生综合素质的实践

王亚楠,程殿林,丛培江,李荣贵,魏玉西

(青岛大学生物系,山东青岛 266071)

介绍在微生物工程学实验过程中,采取多种手段,积极培养学生理论联系实际能力、独立性、自主性、创造性、责任心和团队合作精神等,为培养和提高学生综合素质和创新能力所做的一些改革与工作尝试。

微生物工程学实验;实验教学;综合素质;创新能力

生物技术是21世纪高新技术之一,随着这几年的快速发展,生物技术专业目前已成为高等学校的热门专业之一。微生物工程学是生物技术专业的必修主干课程,作为一门实践性极强的学科,理论教学与实验教学相结合是学生牢固掌握微生物工程基本知识的关键[1-3]。通过微生物工程学实验,学生可以加强对微生物工程技术原理的认知能力和理解能力,提高思考、分析和解决问题的能力。在微生物工程实验教学中也不断改革、探索和总结,逐步构建了一种既能让学生掌握专业知识技能又能培养学生综合素质的实验模式,在实验教学的各个环节中贯穿对学生自主性和创造性的培养,取得了较好的效果。

1 优化实验内容,激发学生学习兴趣

微生物工程实验内容的选取和设计应该充分体现这门学科所具有的应用性、广泛性和综合性的特点[4]。教研组通过调研、收集资料,对开设哪些实验项目、如何组织实施以及怎样才能激发学生的学习兴趣进行广泛讨论,在结合我校的专业特点及青岛地方经济特色的基础上选择实验内容。具体思路是微生物工程实验必须以加强学生基础知识学习,拓宽专业口径,培养学生创新精神和实践能力,提高实验教学质量为原则,强调将专业知识与学生能力培养有机的结合。重新构建微生物工程实验课的实验项目,强调各实验项目间的联系,将发酵过程的各个环节贯穿到实验中,建立了好氧发酵和厌氧发酵2大实验体系(见表1)。

表1 微生物工程实验项目简况Table 1 Experimental projects ofmicrobial engineering course

为了让学生最大程度地了解发酵过程,选择了2种典型的发酵产品为主线进行实验,因为这2种发酵的过程分析内容非常充实,发酵周期不是太长,且它们的代谢基础在理论课上讲述得比较详尽,在生产实习中也安排学生到过相关工厂参观学习,学生的兴趣比较高,能很好地培养学生理论联系实际及动手能力。在每个体系中包括多个常规试验,如淀粉水解糖的制备、还原糖的测定、浸出物浓度的测定等,学生可以在实验过程中练习提高基本的实验技能;除此以外,该体系还包括多个综合、设计性实验,如种子的扩大培养、培养基的优化、啤酒的微生物检验等,通过这些综合设计性实验,可以培养学生综合运用知识、独立分析问题解决问题的能力;整个实验体系涉及产品发酵的全过程,需要学生综合利用多种原理与技术方法完成实验过程,涵盖微生物工程上、中、下游的多个技术环节,有利于培养学生的综合实验能力。当然,在具体教学实践中,也可根据学时的多少和各个试验的重要性进行增减。

2 改革实验方法,培养学生综合能力

对实验课教学手段进行改革总的指导原则为:由教师“抱着走”变为学生“看着走、自己走”,由教师教学生实验变为学生自主实验,在整个实验过程中注重培养学生独立思维、独立操作能力及创新能力等综合能力。

2.1 采用启发式教学,培养学生理论联系实际的能力

在教学实践中,指导教师对具体实验进行整体把握,主要讲解实验原理与操作注意事项,并就实验内容提出问题,启发学生带着问题到实验中去寻求答案,这样既能激发学生的学习兴趣,又能加深学生对知识的理解。例如,在麦汁制备试验中,实验开始前,教师会提出如下问题:在糖化过程中主要有哪些酶发挥作用?每种酶作用的最适pH值和最适温度是多少?在糖化过程中,原料中的淀粉和蛋白质都会发生怎样的变化?这些问题在理论课上都有讲述,但是在实验中,教师会鼓励学生进行不同糖化工艺的尝试,以考察不同酶活性对麦汁质量的影响,这样会激发学生继续试验的兴趣。对于在学生实验中碰到的问题,教师要引导学生多思考、多分析,自觉用掌握的理论知识和技能来解决实际问题,培养学生积极思考的习惯以及理论联系实际的意识和能力。

2.2 由学生自主完成实验,培养学生的独立性和自主性

强调学生是实验课的主体,从实验的准备工作到具体操作,要求学生亲自参与。由于实验课安排的内容紧密相连,每一步骤的操作将直接影响下一步实验甚至整个实验的结果,这样一来也会对学生产生压力,学生的主观能动性得到充分发挥。例如,谷氨酸发酵实验体系中,前期的种子培养直接影响到其后谷氨酸的发酵过程。因此,从一开始的种子培养,学生就要注意力高度集中,在整个实验过程中必须一丝不苟,步步深入。由于实验的连续性,在具体项目的测定实践上有时会存在很大的机动性。例如啤酒发酵过程中定期取样,分析发酵液的还原糖、酒精度、浸出物浓度等理化指标,学生可以根据自己的时间自主进行操作,不一定全班同学都在同一时间进行试验。学生只需在试验结束后做好记录,自觉地整理好实验用品,搞好清洁卫生。这种由学生自主完成实验的教学模式,可以使学生在思维方式、学习方法、动手操作等多个层面上得到锻炼,有利于培养学生的独立性和自主性。

2.3 强调学生的责任心和团队合作精神

微生物工程实验集成度较高,要测定分析的实验项目很多。有些实验就需要分组进行,如果一个组的测定数据不佳,会影响到全班整个实验的测定结果,甚至会影响整个发酵的正常进行,因此要求每个学生认真对待,自己负责的实验部分一定要正确测定完成,否则自己的失误会造成整个大组的实验失败,这样有利于培养学生的责任心。在实验中提倡独立操作的同时,也强调整体配合、分工合作的重要性。像谷氨酸发酵过程,因为发酵周期较长,需要几个组的同学轮流值班。学生在实验过程中,需要互相配合,分工合作。女同学体力较差,可以安排一些较轻的工作,而像培养基配置、发酵罐清洗等工作可以安排男同学完成。总之,通过实验可以培养学生的团队合作和团结友爱精神。

3 健全评价机制,全面考核学生能力

为了充分体现学生在实验过程中的主体地位,真实反映和评价学生的实验水平和能力,建立健全了新的实验评价体系,要求重视对学生实验过程的评价,以实验理论、实验操作考核、平时成绩、实验报告、成果评价等多样化考核方法,从设计思路、实验操作能力、分析综合能力、创新能力及实验报告(或论文)等方面对学生进行综合评价。除了每次试验结束后的实验报告,在期末还会安排一次综合考核,学生通过抽签选择要回答的问题,这些问题包括基本实验技能的现场操作、对实验原理的理解及掌握和对某些实验现象的观察及解释。在多样化的考核方式下,学生对实验的重视程度增加了,在实验过程中更加注重培养独立思考的能力,动手能力和创新意识都得以提高。

4 全面开放实验室,培养学生创新能力

高校实验室是进行教学和科研的重要场所,是高等学校实施素质教育、培养学生创新精神与实践能力的重要基地。在教学中逐步扩大实验室对学生的开放力度,最大限度地为学生提供更多的动手机会,使学生能有充足的时间进行各项实验。

开放实验室,对学生进行开放式实验教学,既充分利用了实验室资源,又培养了学生的创新精神和实践能力。学生普遍喜欢开放实验室这项改革内容,例如正在进行的创新型实验项目“麦芽中α-淀粉酶及β-淀粉酶的分离提取及其特性研究”,就是对微生物工程实验课相关内容的延伸,随着实验内容的不断深入,部分学生表现出对实验的浓厚兴趣;另外,开放实验室也给学生提供更多的科研条件,学生可以利用课余时间进实验室,参与到教师的科研工作和各项创新实验中,全方位培养了学生的综合创新能力。这种新的实验教学模式经过几年的教学实践,取得了良好的教学效果。目前在微生物工程实验室参与创新型实验的学生达14人,已完成实验研究课题2项,正在进行的创新型实验有3项,整理出研究论文10篇,其中有5篇发表在省级以上学术刊物上。

[1]曹军卫,杨复华,张翠华.生物技术专业建设的实践与探索[J].微生物学通报,2002,29(2):102-104.

[2]粟桂娇,莫祺红,阎欲晓,等.生物工程综合实验独立设课及教学改革[J].实验室研究与探索,2008,27(7):107-110.

[3]常景玲,李兰,郭丹钊,等.生物工程实验课程教学改革探索[J].实验科学与技术,2008,4:78-79.

[4]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):600-602.

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

青岛大学教学研究项目(JY0752)

王亚楠 女,硕士,讲师。主要从事生物技术专业的教学和科研工作。

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

2010-10-12;

2010-11-19