发酵大实验教学改革探究

孙金旭，朱会霞，祝铁钢，李志涛

(衡水学院 生命科学学院，河北 衡水 053000)

发酵工程大实验是生物技术专业必修课程之一，也是应用型本科院校的特色之一，具有很强的实践性和应用性，是生物技术专业继发酵工程、发酵工程设备等课程的应用延伸，在整个生物技术的教学体系中，发酵工程大实验不仅是一个重要的教学环节，而且还是知识与实践连接、实践与创新连接、理论知识升华的重要手段.在国家“新世纪教改工程”的号召下，本课题组着手对发酵工程大实验进行改革，改革的主体思路是“由教向学、由封闭课堂向开放课堂、由单一知识传授向情感、能力、综合素质培养、由死学向探究的转变”.近几年来，在领导的支持和帮助下，逐步完成了部分实验教学的改革和尝试[1]，取得了较为满意的教学效果.

1 传统发酵大实验教学中存在的问题和弊端

1.1 学生学习积极性调动不够

传统的发酵大实验教学是老师设计好的，在实验课程中演示，学生跟着学、做，学生在教学过程中所起的作用为被动接收，因此学生实验过程中缺乏兴趣，无积极性和主动性可言，上课玩手机、相互谈论、打瞌睡的现象较多，影响到教学的秩序和质量.

1.2 实验内容多以基础性和重复性实验为主，缺乏创新性、设计性

现有的实验项目多是以基础性的项目为主，如“酸奶的制作”“泡菜的制作”“乳酸菌的分离”等，这些均在发酵工程实验课程中已经开设，在发酵工程大实验中再次开设，不仅重复，而且缺乏挑战性、创新性，影响到对学生创新能力的培养.

1.3 教育观念、教育思想较为陈旧，不能适应新时代的要求

教学过程仍然以课堂、教材、教师为主，教学方法呆板、教学手段单一，对教学效率的影响较大，很难调动学生学习的创造性和主动性，不符合培养复合型人才的培养规划的要求.

2 发酵大实验教改措施

生物技术发展飞速，发酵技术作为工业生物技术的核心，发展更为迅速，内容更加丰富、新颖，基因技术、细胞技术的发展，为发酵工程技术提出了更高的要求.已有的旧的发酵大实验教学模式已不能适应现代化发展的需求，因此，对其进行相应的教改，不仅对提高学生综合素质还是对完善学生知识体系，意义非常重大.但因发酵实验周期较长，实验操作较复杂且连续，不能只按常规教学计划进行安排.笔者以大三生物技术专业学生为对象，对发酵大实验的教学内容调整、教学时间安排、学生成绩评定等进行实践，现将几年的经验总结如下.

2.1 实验内容的改革

发酵大实验的目的是在发酵工程、酶工程、生物技术下游技术等课程的基础上，使学生更加深入地理解和运用相关的理论和技术，锻炼学生综合运用所学的相关知识解决问题的能力，以培养学生自主、创新、兴趣为主要的目的[2].因此，在实验内容体系改革中，循序渐进、注重创新、自主和综合运用为主要的原则，对发酵大实验的内容进行了多次的调整和选择，形成了较为稳定的体系.

2.1.1 基础性实验设计的独立性、技能性

兴趣是学生努力学习的内在驱动力，原有基础性实验运行模式为以教师为中心，学生在教师的指导下完成分散的、相互无关联的实验项目，教学存在形式化、表面化，学生处于被动的学习状态，遏制了学生学习的主动性和积极性，改革后的基础性实验由教师拟定几组实验项目，学生分组后根据所选的实验项目，自行设计实验思路、方法和步骤，设计完成后由教师审核是否合理.如合理，学生可以进行实验；如不合理，在教师的指导下，学生重新进行设计、整理.实验过程中，教师只起到指导和帮助作用，改变了原来实验由教师准备的模式.实验整体过程从药品的注备、配置、实验仪器的准备，实验操作等都由学生自行、独立完成.学生转变为主体、主人，极大地激发学生的主动性和积极性，基础性实验基本从以下5个方面对学生技能进行训练[3]：

1) 优良菌种筛选技能；

2) 工业生产优良菌种选育技能；

3) 菌种保藏技能；

4) 发酵罐的使用技能；

5) 各种发酵类型的掌握、熟悉技能.

通过基础性实验技能的训练，学生获得更多的知识和操作本领，使用更多的实验仪器，为以后的综合性、设计性、创新性实验的开设打下良好的基础.

2.1.2 综合性实验的连续性、开阔性

以基础性实验为基础，选取具有工业生产代表性的发酵工艺，开展综合性实验，以此来强化学生综合实验技能和开阔设计思路.根据实验设备情况和学生实际，开设了“高产灵芝多糖灵芝真菌的筛选、发酵培养基优化、发酵罐发酵条件优化、产物灵芝多糖的分离、纯化”和“高产酒精酵母的分离筛选、生理生化实验、培养基及发酵条件优化，产物的分离、纯化”这两个综合设计性实验.这两个实验是学生所学多门课程的综合运用，由工业生产菌种的筛选到最后产物的获得，使学生对发酵工程的上、下游技术产生直观、整体的认识，实验涉及的内容包括：样品的采集与保藏；工业用菌种的富集、分离、筛选；培养基的配置及优化；发酵工艺的优化；发酵产物的分析；产物的分离、纯化；产品的获得等.综合实验的设定为学生灌输了发酵研究、生产的思路和方法，体现了培养“应用型”学生的特色，为学生就业和科研打下良好的基础.

2.1.3 设计性实验的延展性、开放性

根据社会需求和学科发展的要求对实验内容进行更新是发酵大实验改革的一项重要任务，在基础性和综合性实验的基础上，根据学生和教师科研的需要，将学生的部分大学生创新课题项目、大学生挑战杯项目和教师的课题项目融入实验中.作为设计性实验，既能弥补实验经费的不足，又能培养学生的兴趣和创新能力，起到了实验开放性、创新性的作用.

2.2 完善教学管理制度

实验操作中，只有小部分学生具有积极性和主动性，而大部分学生存在惰性、应付性，缺乏对实验的思考和延伸，严重影响到教学的质量.针对此种情况，我们改变了原来的教学管理模式.实行学生登记制度，学生进入实验室进行登记，离开也要登记.实验过程中，教师巡查[4]，要求学生必须如实登记实验数据，实验报告撰写时必须根据实际数据进行分析、总结.实验报告中增加了实验的思考和总结一项，要求学生写出自己真实的感想和体会，雷同者，实验报告成绩不及格.

2.3 考核方式改革

发酵大实验原有的考核方式只是根据学生实验报告和学生的出勤率来打分，这种考核方式不能真实反应学生的实际能力和态度.针对此种情况，我们对实验的考核方式进行了改革.采用了全面表现评价方式.考核内容包括：实验预习(10 %)、实验表现(10 %)、实验数据(10 %)、实验报告(20 %)、实验书面考核(50 %).

1) 实验预习考核主要根据实验预习报告和实验内容提问两个环节进行，学生对实验内容的掌握程度可以从预习报告和提问回答中得以体现.

2) 实验表现考核依据教师实验巡查登记，根据学生实验操作熟练程度和实验态度，分为优秀、良好、合格、不合格4个等级.

3) 实验数据和实验报告依据学生在实验过程中数据的可信度和真实性以及对实验数据的分析总结进行评定.

4) 实验书面考核按着实际实验项目和实验教学大纲的要求，对实验内容进行归纳，形成若干个命题，建立测试题库.考核时，学生抽签决定自己的考核题目，根据题目在规定时间内完成.试题内容涉及相关仪器的使用方法、实验的具体过程、实验可能出现的问题及解决方法、实验失败的因素分析等.这些命题都是来自于具体的实验操作，如果没有认真、仔细、严谨的实验操作，考核时会很被动.

3 发酵大实验教改效果

通过对2009级、2010级生物技术专业学生教改后的发酵大实验教学效果评估，证明教学效果良好.

3.1 学生对发酵大实验的实验兴趣得以激发

本实验教学改革由教师为主体转为以学生为中心，学生由被动接收转为主动学习，学生为自己设计的实验、自己的创新课题、自己的挑战杯项目而花费多于传统实验课时几倍的时间和精力，实验教学从要你学转变为我要学的主动局面，取得了较好的实验效果.

3.2 学生解决问题和创新思维的能力得以培养和提高

学生在基础实验、综合性实验、设计性实验设计时，教师要求方案必须切实可行，同时要求学生必须积极思维，开动脑筋，开拓创新，积极解决实验中的具体问题，学生的主观能动性得以激发，创新性思维得以培养.

3.3 实验仪器和实验室得以充分利用

经教改后，学生用在发酵大实验中的时间是原来的几倍，从早起8点到晚上6点，发酵实验室基本上实验人员不断，提高了实验室及实验仪器的利用率.

3.4 课题及论文等硕果累累

发酵大实验教改的几年间，学生在发酵实验室完成与发酵相关的大学生创新课题 12项，发表核心期刊论文20余篇，河北省大学生挑战杯二等奖4项，三等奖2项，先后有近50名学生被南开大学、天津科技大学、江南大学等大学的发酵工程专业录取为硕士研究生.

[1] 苏龙,林谦,莫昭展,等.发酵工程实验教学改革与实践[J].广州化工,2012,40(10):182-184.

[2] 宫衡,陈长华,叶勤,等.发酵工程教学的改革与实践[J].化工高等教育,2005,(2):36-38.

[3] 张佐,周寿然,周军,等.自主创新性发酵实验的研究[J].科教文汇,2007,12:57-59.

[4] 朱超,王凯,孙汉文.《发酵工程》教学中存在的问题与对策[J].新西部,2012,8:167-168.