基于信息时代发酵工程课程实验教学改革探索

景　波，潘康成

(四川农业大学　动物医学院，成都　611130)



基于信息时代发酵工程课程实验教学改革探索

景波，潘康成

(四川农业大学动物医学院，成都611130)

为了更好地调动学生的主观能动性，该文结合以往的相关改革实践，对发酵工程实验的时间、内容以及教育方式方法等方面进行了一系列的改革探索。实践表明，通过设计性和创新性实验的开展，学生更多地利用计算机网络获取信息，学生的实验技能和综合素养得到了提高，不仅获得了学院和学校的创新性实验课题经费的支持，还多次在“挑战杯”等技能比赛中取得好成绩，学术论文也得到了发表。

信息时代；发酵工程；实验教学；改革；探索

2007年教育部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程(质量工程) 的意见和2011“高等学校本科教学质量与教学改革工程”的意见[1-2]，对高校人才培养计划提出新的目标和要求，目的在于进一步深化本科教学改革，提高教学质量。在新的形势下，高等学校肩负着为国家现代化建设培养高素质、高层次创造性人才的重任[3]。发酵工程是生物工程技术中的重要组成部分，对生产和科学研究相融合发挥着重要的作用，在传统发酵工业基础上，融入了分子生物学、基因工程、细胞工程、代谢工程等理论和技术。结合现代生物过程控制及生物分离工程技术，使发酵工程的应用领域由医药、食品轻工等领域拓展到化工、冶金、能源以及环境等新领域。实验教学是培养生物技术人才各项素质能力的最直接有效的方式之一，是培养大学生实践能力、创新能力和综合能力的关键环节，是培养高素质应用型人才的关键，需要教育工作者在实验教学中不断地探索和实践[4-6]。

我国的高等教育过于强调理论教学的作用，将实验教学作为理论教学的附属[7]。传统的实验教学强调培养学生动手能力和实验技能，开设的实验多为操作性和验证性实验[8]。发酵工程是一门应用性很强的学科，而本校的发酵工程实验教学，从2002年以来都以传统的验证性实验为主，大部分学生书本知识较强，独立实验以及创新能力较差，对相关知识提不起兴趣，对实验课不够重视。因此，在发酵工程这门课程实验学时数较少的情况下，利用有限的实验条件和学时，增加学生独立操作的机会，让学生学会查询相关文献，发挥自己的想象力和主观能动性，掌握更多的应用到实际中的知识和技能是非常重要的。近年来发酵工程实验教学作了一系列的改革尝试，以求提高学生对发酵工程课程学习的兴趣，培养学生分析问题和解决问题的能力，现总结如下几点。

1　合理安排实验时间

实验教学需要在系统的理论教学的基础上开展，通过实验教学，促进学生对理论知识的进一步理解，并解决理论教学中的一些问题，检验理论教学的成果。正确合理安排实验时间，对发酵工程的教学具有重要作用。

本校刚开设发酵工程这门课程时，开课时间安排在大学四年级第一学期，由于发酵工程实验一般都是一些周期性较长的综合实验，实验连续、过程复杂、发酵周期长，加上大学四年级学生做毕业论文、研究生入学考试、毕业就业等原因，这时开设创新设计性实验时间不是很合适。

因此，学校调整了发酵工程课程教学时间，将发酵工程理论和实验教学安排在大学三年级春季开课。为了配合发酵工程课程系统教学的要求，教师认真编好教学预案，严格根据理论教学进度，让实验教学内容与理论教学内容相对接。在理论教学开课时，先布置发酵工程实验教学内容。对于设计性和创新性实验，学生根据自己的兴趣爱好和实验室条件，利用计算机网络科技信息平台，做好实验设计和相关实验的准备。由于设计性实验的时间较长，除了理论教学、认知性验证实验和综合性实验教学在正常行课时间即第1—18周内必须完成外，其他两种类型实验教学时间延长至暑假8月底。

2　优化教学内容

实验教学内容是实验课程教学改革的关键[9]。以往的实验教学内容主要偏向于验证性实验，学生仅从书本上获得相关知识，没有更广泛的获取知识信息的渠道，学生需要从大量的资料中翻阅相关文献。随着计算机信息化的不断提高，获取资料更加容易，对人才的要求也不断提高。以往的这种实验教学模式不能满足现代社会要求的创新型复合高素质人才的要求。

2.1验证性实验是理论课程教学的有力补充

验证性实验是对理论课程教学内容的验证，特别是发酵工程这种实践性很强的学科，通过实验，可使学生加深对理论知识的理解。因此，这些加强基本技能的实验是本课程必须开设的实验内容，同时也是做好综合性实验、设计性实验和科研创新实验工作的基础。不但不能从中分离出来，而且还要加强。如了解培养基的制备、发酵罐的工作原理、发酵罐实罐灭菌、发酵过程的中间控制，这些基本实验技能，在发酵工程实验中，一定要加强练习，打好基础。

由于实验课时较少，为了让学生有更多的操作机会，实验准备工作就让学生在教师的指导下完成，如菌种培养、实验材料的选择和处理、发酵罐清洗等。不仅能够培养学生基本实验技能，还能提高学生认真负责的实验素养。

2.2综合性实验从多方面培养学生的实验素养和综合能力

综合性实验是指包含若干小实验内容，要运用多种不同的技术才能完成的一个整体性实验[10]。综合性实验可使学生对所学知识有一个整体的认知，更加全面地理解课堂相关理论知识，而不是单独的对理论知识点的记忆，还可以培养学生运用基本实验技能组合完成一个可预期的实验的能力，更好地理解理论如何应用于实际生产。因此，发酵工程教研组在完成理论课程中工业微生物菌种和发酵动力学后，安排布置综合性实验，将原有的产纤维素酶芽孢杆菌的分离、筛选及培养实验、细菌生长量的测定实验和纤维素酶活性的测定3个小实验组合成为一个综合性实验，即产纤维素酶芽孢杆菌的筛选及生长动力学和酶活力测定实验，并要求学生从培养基的制备、采样、分离鉴定、测定的试剂准备到最后测定最佳的发酵时间都自己操作。这样可让学生对理论知识中的菌种选育、发酵动力学等相关知识加深了解，也培养了学生认真负责的基本实验技能和团结协作的实验工作态度。

在实验课学时数的分配上，由于综合实验时间长，合理分配才会使得学生有足够的时间完成实验且不影响其他课程学习。为此，在不增加额定课时的基础上，将学生分成10人一组，让实验室的研究生和实验教师协助学生做好准备工作，实验室对学生全天开放，学生可以根据实验需要选择自已空闲时间来继续实验操作，最大限度地利用实验室资源，也增强学生的自主性，有利于培养学生实验兴趣。

通过这些实验操作，学生可以系统了解发酵过程，包括菌种选育、培养基制备、发酵优化、产物测定等，加深学生对发酵技术以及其与其他学科之间的联系的理解，为设计性实验奠定基础。

2.3设计性实验是培养学生科研能力的重要途径

设计性实验主要是培养学生的科研能力，要做好设计性实验，学生需主动查找相关文献，学习相关实验内容，在老师指导下，做好实验规划。在理论教学完成教学任务的2/3时，提醒学生充分利用图书馆文献库检索相关文献。通过查阅文献，写出自己的实验计划。除了教师建议的实验题目外，学生也可以根据已有的知识，自行拟定题目，经教师评审其可行性并通过后，即可利用实验室平台进行实验。学生根据自己的情况自行选择合适的实验时间，做好实验记录，并写出相应的实验报告，评估实验结果。另外，也鼓励学生积极参加学校开设的大学生创新实验计划和挑战杯等项目，结合发酵工程的实验内容，培养学生的创新能力。

3　发酵工程实验教学改革的效果

通过验证性、综合性实验，使学生对理论知识掌握得更加牢靠，灵活运用理论知识，为设计性和科研创新性实验能力培养奠定基础。在此基础上，开展设计性和创新性实验，培养学生利用计算机网络，查阅科技文献，获取前沿信息，并学会撰写开题报告，培养实验中的团队协作能力和科研论文写作能力。

通过设计性和创新性实验的开展，学生更多地利用计算机网络获取信息，学生的实验技能和综合素养得到了提高。从2002级开始，每届都有多名学生获得了学院和学校对其创新性实验课题经费的支持，并多次在挑战杯等技能比赛中取得省优和校优的好成绩。有的学生在SCI刊物上发表了学术论文，有的学生则在国内核心期刊上发表学术论文，有的学生参与了专利产品的研发工作，为他们顺利进入研究生学习打下了良好的基础。

4　结束语

利用当前的计算机网络信息，充分调动学生的主观能动性，培养学生自主的实验规划能力和创新意识是实践教学改革的一个重要方向。学生的自主设计性和创新能力与教学内容、教学方式等密切相关[11]，经过近几年对发酵工程实验课程进行的一系列探索，在以下3方面取得了良好的效果。1)把常规的验证性内容融入综合性实验和创新设计性实验，表面上缩小了验证性实验比例，但加深了学生对发酵工程理论知识的掌握并培养了学生的基本操作技能和团队协作精神。2)培养学生充分利用计算机网络信息，查阅资料写好实验设计，小组讨论取长补短，在实验方案的摸索中，加深了对发酵工程理论知识的理解，开发了学生的创造性思维，充分调动学生主动学习钻研的精神，培养学生写作科研论文的能力。3)这种开放式的实验教学平台对教师的专业素质也提出了更严格的要求，教师必须能够随时解决学生在实验过程中遇到的各种专业问题。在实验中，教师和学生不是简单地教与学的关系，而是一个互动的过程，这也增强了师生关系，强化了教师的责任感。

[1]教育部、财政部.《关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》，教高〔2007〕1号文件.[EB/OL].http：//www.zlgc.org/Detail.aspx?Id=1048.

[2] 教育部、财政部.《“十二五”期间实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”的意见》，教高〔2011〕6号文件.[EB/OL].[2015-03-01]，http：//news.jingpinke.com.

[3] 张兆强.以学科竞赛为载体，培养土建类大学生创新素质的探索与实践[J].中国科教创新导刊，2011(31)：16-17.

[4]郭新红，何晓晓，周苹，等.生物技术专业实验教学改革与实践[J].生物学杂志，2015，32(5)：111-113.

[5]李凡修，孙首臣，邓仕英，等.浅谈应用化学专业实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2014，33(4)：198-202．

[6]钱森和，薛正莲，杨超英，等.生物技术专业实验实践教学模式的改革探索[J].高师理科学刊，2012，32(2)：56.

[7]留岚兰.实验课程设置与创新型人才培养[J].实验技术与管理，2007，24(1)：36-38．

[8]洪庆华，徐正，泰璐璐.环境微生物学实验教学的改革创新与反馈[J].实验室研究与探索，2011，30(5)：101-103.

[9] 任晓，赵润柱，梁保红.发酵工程课程的教学改革与实践[J].微生物学通报，2011，38(1)：127-130.

[10]张怡轩，何建勇，于秀莲.发酵工艺学实验课的教学改革[J].实验室研究与探索，2007，26(2)：91-92.

[11] 贾更新，刘晓菊，刘爱玲.开放式电工电子实验室建设实践[J].实验室科学，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

四川农业大学教学改革项目(X2010007)。

景波(1974-)，男，硕士，实验师，主要从事发酵工程和动物微生态方面的实验教学工作。

G642.0

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.04.047