生物工程中的發(fā)酵綜合實(shí)驗(yàn)改革建議

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摘要：根據(jù)生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗(yàn)具有周期長(zhǎng)、綜合性強(qiáng)、對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)要求更高等特點(diǎn)，提出集中安排實(shí)驗(yàn)、研究生擔(dān)任助教、參考科研論文格式撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的教學(xué)改革建議，有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲兴季S、提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：生物工程發(fā)酵；教學(xué)改革；教學(xué)效果；研究生助教；實(shí)驗(yàn)報(bào)告

生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗(yàn)是生物工程專業(yè)后期開展的綜合性實(shí)驗(yàn)，比較先前做的專業(yè)實(shí)驗(yàn)（如生化實(shí)驗(yàn)、微生物實(shí)驗(yàn)、生物工程分析實(shí)驗(yàn)等），有其不同特點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、綜合性更強(qiáng)、對(duì)學(xué)生能力要求更高、對(duì)學(xué)生培養(yǎng)更全面。下面結(jié)合我校開展該實(shí)驗(yàn)的情況提幾點(diǎn)教學(xué)改革建議。我校生物工程專業(yè)的生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗(yàn)安排在第七學(xué)期第11—16周，每周8學(xué)時(shí)（安排8學(xué)時(shí)/次，或4學(xué)時(shí)/次*2次），共48學(xué)時(shí)，開展4個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，分別為葡萄酒發(fā)酵實(shí)驗(yàn)、酵母菌液體培養(yǎng)及生長(zhǎng)曲線繪制、產(chǎn)淀粉酶菌株的篩選及發(fā)酵實(shí)驗(yàn)、乳酸菌的分離純化及酸乳制作。其中葡萄酒發(fā)酵實(shí)驗(yàn)和乳酸菌的分離純化及酸乳制作兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)合新疆地區(qū)特色設(shè)置，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)?zāi)苤庇^比較，增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣。學(xué)時(shí)安排為：前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)安排8學(xué)時(shí)，后兩個(gè)實(shí)驗(yàn)安排16學(xué)時(shí)。

一、實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題

1.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)上能動(dòng)性發(fā)揮不夠。生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗(yàn)每周安排8學(xué)時(shí)，但由于微生物的培養(yǎng)、發(fā)酵過程的動(dòng)態(tài)檢測(cè)等特點(diǎn)，使實(shí)驗(yàn)需要間斷而連續(xù)[1]的操作，必須根據(jù)具體情況來(lái)判斷是否進(jìn)行下一實(shí)驗(yàn)步驟。如葡萄酒的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，要連續(xù)每天同一時(shí)間檢測(cè)葡萄汁的糖度，當(dāng)糖度降到5—8g/L結(jié)束主酵，倒罐后再進(jìn)行后酵，至殘?zhí)呛拷抵?g/L時(shí)結(jié)束后酵。學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中，利用4學(xué)時(shí)完成葡萄的破碎、葡萄漿成分調(diào)整（調(diào)糖、調(diào)酸）、SO2處理（加偏重亞硫酸鉀），灌裝發(fā)酵，以后每天測(cè)糖，主發(fā)酵結(jié)束進(jìn)入后酵，后酵結(jié)束，再利用4學(xué)時(shí)測(cè)葡萄酒的酒精度，以及對(duì)葡萄酒的感官進(jìn)行評(píng)定，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)周期根據(jù)室溫、葡萄汁的初始糖度、酵母菌活力等多因素決定，時(shí)間為一周到兩周。為了高效利用有限學(xué)時(shí)穿插進(jìn)行好各個(gè)實(shí)驗(yàn)，任課教師因?yàn)閷?duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和時(shí)間把握比較有經(jīng)驗(yàn)，自然替學(xué)生進(jìn)行了更多提前思考、實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和準(zhǔn)備。一般情況下，全班按照統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行，這樣便于每周實(shí)驗(yàn)員對(duì)實(shí)驗(yàn)器材等的準(zhǔn)備，但卻使學(xué)生對(duì)任課教師的依賴性大，很多學(xué)生還是老師如何指導(dǎo)，他們就怎么做，學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、發(fā)揮主觀能動(dòng)性受到經(jīng)驗(yàn)的制約。2.學(xué)生不能全心投入實(shí)驗(yàn)，科研思維訓(xùn)練受到影響。科研工作需要投入一定專注力，要用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)全過程，用嚴(yán)密的邏輯結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)課程安排在第七學(xué)期的第11—16周，跨度6周，每周8學(xué)時(shí)，學(xué)生很難將心思全部放到實(shí)驗(yàn)上，形成整體思維。其他專業(yè)課的學(xué)習(xí)與考試、考研準(zhǔn)備、就業(yè)招聘會(huì)以及同學(xué)的簽約情況都在不斷影響學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。因?yàn)樯锕こ贪l(fā)酵綜合實(shí)驗(yàn)的綜合性特點(diǎn)，其不再是學(xué)習(xí)一些簡(jiǎn)單的操作技術(shù)或是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，而是要通過一系列的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)得出結(jié)論或產(chǎn)品（葡萄酒、淀粉酶的高產(chǎn)菌株、酸奶制品等）。實(shí)驗(yàn)過程環(huán)環(huán)相扣，上一步的結(jié)果情況影響后面實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。學(xué)生本身對(duì)實(shí)驗(yàn)課精力投入少，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程總體把握不清，實(shí)驗(yàn)前后持續(xù)進(jìn)行6周，每周在規(guī)定時(shí)間進(jìn)行8學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，不論實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展如何，都要等到規(guī)定課堂時(shí)間進(jìn)行，還由于要高效利用課堂時(shí)間而穿插進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生容易糊涂，情緒容易懈怠，那種為做科研廢寢忘食、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果好壞變化心情的科研之樂，他們難以體會(huì)。3.任課老師難以兼顧所有學(xué)生。每一個(gè)生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗(yàn)都涉及多個(gè)實(shí)驗(yàn)操作，還要通過分析前一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)指導(dǎo)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)用到的操作技能較多，如稱量（包括恒重）、配制試劑、標(biāo)定、配制培養(yǎng)基、濕熱滅菌、滴定、蒸餾、接種以及分光光度計(jì)、pH計(jì)、移液槍的正確使用等，雖說(shuō)這些技能都已經(jīng)在先前的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)過，但還是會(huì)出現(xiàn)不規(guī)范、甚至錯(cuò)誤的操作。每個(gè)操作步驟都可能影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果和進(jìn)度，任課老師盡可能地提醒、監(jiān)督，同時(shí)任課教師還要幫助學(xué)生分析各種“新奇”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)他們思考，做出合理解釋，指導(dǎo)后續(xù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，課堂上難以兼顧所有學(xué)生與操作。

二、對(duì)生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗(yàn)的教改建議

1.集中安排實(shí)驗(yàn)，建議在第六學(xué)期期末最后兩周或第七學(xué)期開學(xué)的第1—2周。目前我校開展的4個(gè)實(shí)驗(yàn)，按照正常的操作經(jīng)驗(yàn)，各實(shí)驗(yàn)適當(dāng)穿插進(jìn)行，兩周時(shí)間（按14天計(jì)算）可以做完全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。集中安排實(shí)驗(yàn)，沒有其他課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能對(duì)實(shí)驗(yàn)投入全部精力，對(duì)實(shí)驗(yàn)全過程把控更清楚。學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)明確、思路清晰，有利于端正態(tài)度，科研訓(xùn)練更扎實(shí)[2]。每個(gè)小組可以自行計(jì)劃實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性和主動(dòng)性，當(dāng)學(xué)生作為整個(gè)實(shí)驗(yàn)主體，按照計(jì)劃完成實(shí)驗(yàn)，獲得最終結(jié)果，他們必定能夠體會(huì)到科研的樂趣與成功的喜悅；在學(xué)期開始或?qū)W期末集中排課，能為學(xué)生提供更充分實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、耗材、場(chǎng)地資源（可同時(shí)開放多個(gè)實(shí)驗(yàn)室），實(shí)驗(yàn)時(shí)間自由度大。學(xué)生如果實(shí)驗(yàn)操作有誤或階段性實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想，可以根據(jù)自己小組的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度重新做，以培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)；最后，集中安排實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從先前的4—8學(xué)時(shí)/課過渡到適應(yīng)連續(xù)進(jìn)行2周實(shí)驗(yàn)，為今后做畢業(yè)論文（連續(xù)10—12周）做好心理上和科研能力上的準(zhǔn)備。2.安排本校研究生作為助教，提高教學(xué)效果。每個(gè)班配6名左右研究生，由任課教師在實(shí)驗(yàn)開始前一周對(duì)其進(jìn)行培訓(xùn)，包括熟悉實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)教學(xué)總體安排、實(shí)驗(yàn)完成內(nèi)容、具體管理和指導(dǎo)學(xué)生的內(nèi)容，學(xué)生課堂表現(xiàn)分?jǐn)?shù)的評(píng)定規(guī)則等。實(shí)驗(yàn)過程中，每個(gè)研究生負(fù)責(zé)指導(dǎo)一個(gè)小組（4—5名學(xué)生），包括指導(dǎo)小組制定各自實(shí)驗(yàn)進(jìn)度安排、規(guī)范本科生實(shí)驗(yàn)操作、幫助分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、給小組成員打課堂操作分等。配合學(xué)校研究生培養(yǎng)，研究生擔(dān)任助教作為其必修課之一，由實(shí)驗(yàn)課任課教師和其指導(dǎo)的本科生對(duì)其上課情況做出評(píng)價(jià)（可采用本科生的網(wǎng)上評(píng)教），計(jì)入成績(jī)，研究生院授予相應(yīng)學(xué)分。教學(xué)中，學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)的主體，任課教師和研究生助教作為輔助者與指導(dǎo)者，既調(diào)動(dòng)了學(xué)生的自主能動(dòng)性、培養(yǎng)了學(xué)生積極思考、分析問題和解決問題的能力，提高教學(xué)效果，又減輕了任課教師的工作量，還培養(yǎng)了研究生的指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰吞岣吡搜芯可目蒲心芰Γ且豁?xiàng)“一舉三得”的好辦法，一些大學(xué)已經(jīng)在實(shí)施研究生擔(dān)任本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)助教并取得很好效果。3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告在內(nèi)容要求、形式、篇幅上做適當(dāng)改進(jìn)，可參考科研論文的撰寫格式。我校統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式，主要包括：實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、儀器和試劑、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析、思考題、實(shí)驗(yàn)體會(huì)。對(duì)于先前所上的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課，學(xué)生根據(jù)教師的講解課件或?qū)嶒?yàn)教材總是能很容易完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求的項(xiàng)目信息。但每個(gè)生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗(yàn)都包括幾個(gè)不同小實(shí)驗(yàn)，多個(gè)實(shí)驗(yàn)原理、多個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟和多個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按照以前實(shí)驗(yàn)報(bào)告填寫顯得很亂且邏輯性差，如果參考科研論文的撰寫，前言部分可以介紹本實(shí)驗(yàn)背景知識(shí)、目的與意義、實(shí)驗(yàn)的技術(shù)路線等，這些內(nèi)容有助于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總體把握；材料與方法部分可以包括實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)儀器和試劑、每個(gè)小實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟等，清楚指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)；結(jié)果與分析部分按照先后邏輯順序列出每個(gè)小實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，并進(jìn)行分析。結(jié)論部分由學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，得出說(shuō)服力強(qiáng)的結(jié)論，開拓學(xué)生思維、增強(qiáng)學(xué)生科研興趣與自信。實(shí)驗(yàn)報(bào)告從以前的手寫，此時(shí)也可以過渡為電子版，并規(guī)范國(guó)際單位的使用、規(guī)范制圖制表等，試劑的配方、中英文縮寫對(duì)照表等可以用附錄補(bǔ)充，甚至可試試以摘要的形式縮寫整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，為今后畢業(yè)論文撰寫打下一定基礎(chǔ)。

三、結(jié)語(yǔ)

生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗(yàn)是生物工程專業(yè)學(xué)生重要的實(shí)踐學(xué)習(xí)訓(xùn)練，綜合性、實(shí)踐性和應(yīng)用性都很強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)設(shè)置可根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)、學(xué)校傳統(tǒng)、時(shí)展設(shè)計(jì)，但目的都是培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的基本操作功底、提高其分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新的科研思維等。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，應(yīng)隨時(shí)與學(xué)生、同行教師交流，聽取他們的建議，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果，適應(yīng)時(shí)代對(duì)綜合型、創(chuàng)新型人才的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙麗華,付璐璐,邢翔.對(duì)發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的心得[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究,2014,(1):19-21.

[2]張翼,馮妍,董學(xué)偉,閻松.發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)“研究型+趣味”教學(xué)方式探索[J].廣州化工,2015,43(6):162-163,199.-267-

作者:普燕 樊永紅 單位:新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院