生物工程中的發(fā)酵綜合實(shí)驗改革建議論文
摘要：根據生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗具有周期長(cháng)、綜合性強、對學(xué)生能力培養要求更高等特點(diǎn)，提出集中安排實(shí)驗、研究生擔任助教、參考科研論文格式撰寫(xiě)實(shí)驗報告的教學(xué)改革建議，有利于培養學(xué)生嚴謹的科研思維、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)驗報告
生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗是生物工程專(zhuān)業(yè)后期開(kāi)展的綜合性實(shí)驗，比較先前做的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗（如生化實(shí)驗、微生物實(shí)驗、生物工程分析實(shí)驗等），有其不同特點(diǎn)：實(shí)驗周期長(cháng)、綜合性更強、對學(xué)生能力要求更高、對學(xué)生培養更全面。下面結合我校開(kāi)展該實(shí)驗的情況提幾點(diǎn)教學(xué)改革建議。我校生物工程專(zhuān)業(yè)的生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗安排在第七學(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(kāi)展4個(gè)綜合性實(shí)驗，分別為葡萄酒發(fā)酵實(shí)驗、酵母菌液體培養及生長(cháng)曲線(xiàn)繪制、產(chǎn)淀粉酶菌株的篩選及發(fā)酵實(shí)驗、乳酸菌的分離純化及酸乳制作。其中葡萄酒發(fā)酵實(shí)驗和乳酸菌的分離純化及酸乳制作兩個(gè)實(shí)驗結合新疆地區特色設置，學(xué)生做實(shí)驗能直觀(guān)比較，增加學(xué)生實(shí)驗興趣。學(xué)時(shí)安排為：前兩個(gè)實(shí)驗安排8學(xué)時(shí)，后兩個(gè)實(shí)驗安排16學(xué)時(shí)。
一、實(shí)驗過(guò)程中發(fā)現的問(wèn)題
1、學(xué)生在實(shí)驗方案的設計上能動(dòng)性發(fā)揮不夠。生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗每周安排8學(xué)時(shí)，但由于微生物的培養、發(fā)酵過(guò)程的動(dòng)態(tài)檢測等特點(diǎn)，使實(shí)驗需要間斷而連續[1]的操作，必須根據具體情況來(lái)判斷是否進(jìn)行下一實(shí)驗步驟。如葡萄酒的發(fā)酵實(shí)驗，要連續每天同一時(shí)間檢測葡萄汁的糖度，當糖度降到5—8g/L結束主酵，倒罐后再進(jìn)行后酵，至殘糖含量降至4g/L時(shí)結束后酵。學(xué)生實(shí)驗過(guò)程中，利用4學(xué)時(shí)完成葡萄的破碎、葡萄漿成分調整（調糖、調酸）、SO2處理（加偏重亞硫酸鉀），灌裝發(fā)酵，以后每天測糖，主發(fā)酵結束進(jìn)入后酵，后酵結束，再利用4學(xué)時(shí)測葡萄酒的酒精度，以及對葡萄酒的感官進(jìn)行評定，完成實(shí)驗報告。實(shí)驗周期根據室溫、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，任課教師因為對實(shí)驗進(jìn)程和時(shí)間把握比較有經(jīng)驗，自然替學(xué)生進(jìn)行了更多提前思考、實(shí)驗計劃和準備。一般情況下，全班按照統一的實(shí)驗方案進(jìn)行，這樣便于每周實(shí)驗員對實(shí)驗器材等的準備，但卻使學(xué)生對任課教師的依賴(lài)性大，很多學(xué)生還是老師如何指導，他們就怎么做，學(xué)生自主設計實(shí)驗方案、發(fā)揮主觀(guān)能動(dòng)性受到經(jīng)驗的制約。
2、學(xué)生不能全心投入實(shí)驗，科研思維訓練受到影響�？蒲泄ぷ餍枰度胍欢▽�(zhuān)注力，要用嚴謹的態(tài)度指導實(shí)驗全過(guò)程，用嚴密的邏輯結合實(shí)驗結果得出結論。實(shí)驗課程安排在第七學(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)驗上，形成整體思維。其他專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習與考試、考研準備、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)習狀態(tài)。因為生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗的綜合性特點(diǎn)，其不再是學(xué)習一些簡(jiǎn)單的操作技術(shù)或是驗證實(shí)驗，而是要通過(guò)一系列的實(shí)驗結果、數據得出結論或產(chǎn)品（葡萄酒、淀粉酶的高產(chǎn)菌株、酸奶制品等）。實(shí)驗過(guò)程環(huán)環(huán)相扣，上一步的結果情況影響后面實(shí)驗的進(jìn)行。學(xué)生本身對實(shí)驗課精力投入少，對實(shí)驗過(guò)程總體把握不清，實(shí)驗前后持續進(jìn)行6周，每周在規定時(shí)間進(jìn)行8學(xué)時(shí)實(shí)驗，不論實(shí)驗的進(jìn)展如何，都要等到規定課堂時(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)驗內容，學(xué)生容易糊涂，情緒容易懈怠，那種為做科研廢寢忘食、根據實(shí)驗結果好壞變化心情的科研之樂(lè )，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)驗都涉及多個(gè)實(shí)驗操作，還要通過(guò)分析前一次實(shí)驗結果來(lái)指導后續實(shí)驗的進(jìn)行。實(shí)驗用到的操作技能較多，如稱(chēng)量（包括恒重）、配制試劑、標定、配制培養基、濕熱滅菌、滴定、蒸餾、接種以及分光光度計、pH計、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(zhuān)業(yè)實(shí)驗課學(xué)習過(guò)，但還是會(huì )出現不規范、甚至錯誤的操作。每個(gè)操作步驟都可能影響到實(shí)驗結果和進(jìn)度，任課老師盡可能地提醒、監督，同時(shí)任課教師還要幫助學(xué)生分析各種“新奇”的`實(shí)驗結果，引導他們思考，做出合理解釋?zhuān)笇Ш罄m實(shí)驗進(jìn)行，課堂上難以兼顧所有學(xué)生與操作。
二、對生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗的教改建議
1、集中安排實(shí)驗，建議在第六學(xué)期期末最后兩周或第七學(xué)期開(kāi)學(xué)的第1—2周。目前我校開(kāi)展的4個(gè)實(shí)驗，按照正常的操作經(jīng)驗，各實(shí)驗適當穿插進(jìn)行，兩周時(shí)間（按14天計算）可以做完全部實(shí)驗內容。集中安排實(shí)驗，沒(méi)有其他課程學(xué)習，學(xué)生能對實(shí)驗投入全部精力，對實(shí)驗全過(guò)程把控更清楚。學(xué)生學(xué)習目標明確、思路清晰，有利于端正態(tài)度，科研訓練更扎實(shí)[2]。每個(gè)小組可以自行計劃實(shí)驗進(jìn)度，有利于調動(dòng)學(xué)生積極性和主動(dòng)性，當學(xué)生作為整個(gè)實(shí)驗主體，按照計劃完成實(shí)驗，獲得最終結果，他們必定能夠體會(huì )到科研的樂(lè )趣與成功的喜悅；在學(xué)期開(kāi)始或學(xué)期末集中排課，能為學(xué)生提供更充分實(shí)驗室設備、耗材、場(chǎng)地資源（可同時(shí)開(kāi)放多個(gè)實(shí)驗室），實(shí)驗時(shí)間自由度大。學(xué)生如果實(shí)驗操作有誤或階段性實(shí)驗結果不理想，可以根據自己小組的實(shí)驗進(jìn)度重新做，以培養科學(xué)嚴謹的作風(fēng)；最后，集中安排實(shí)驗，讓學(xué)生從先前的4—8學(xué)時(shí)/課過(guò)渡到適應連續進(jìn)行2周實(shí)驗，為今后做畢業(yè)論文（連續10—12周）做好心理上和科研能力上的準備。
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)驗開(kāi)始前一周對其進(jìn)行培訓，包括熟悉實(shí)驗室、實(shí)驗教學(xué)總體安排、實(shí)驗完成內容、具體管理和指導學(xué)生的內容，學(xué)生課堂表現分數的評定規則等。實(shí)驗過(guò)程中，每個(gè)研究生負責指導一個(gè)小組（4—5名學(xué)生），包括指導小組制定各自實(shí)驗進(jìn)度安排、規范本科生實(shí)驗操作、幫助分析實(shí)驗結果與改進(jìn)實(shí)驗、給小組成員打課堂操作分等。配合學(xué)校研究生培養，研究生擔任助教作為其必修課之一，由實(shí)驗課任課教師和其指導的本科生對其上課情況做出評價(jià)（可采用本科生的網(wǎng)上評教），計入成績(jì)，研究生院授予相應學(xué)分。教學(xué)中，學(xué)生作為實(shí)驗的主體，任課教師和研究生助教作為輔助者與指導者，既調動(dòng)了學(xué)生的自主能動(dòng)性、培養了學(xué)生積極思考、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高教學(xué)效果，又減輕了任課教師的工作量，還培養了研究生的指導實(shí)驗能力和提高了研究生的科研能力，是一項“一舉三得”的好辦法，一些大學(xué)已經(jīng)在實(shí)施研究生擔任本科生實(shí)驗教學(xué)助教并取得很好效果。
3、實(shí)驗報告在內容要求、形式、篇幅上做適當改進(jìn)，可參考科研論文的撰寫(xiě)格式。我校統一的實(shí)驗報告格式，主要包括：實(shí)驗題目、實(shí)驗時(shí)間、實(shí)驗目的、實(shí)驗原理、儀器和試劑、實(shí)驗步驟、實(shí)驗結果與分析、思考題、實(shí)驗體會(huì )。對于先前所上的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課，學(xué)生根據教師的講解課件或實(shí)驗教材總是能很容易完成實(shí)驗報告要求的項目信息。但每個(gè)生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗都包括幾個(gè)不同小實(shí)驗，多個(gè)實(shí)驗原理、多個(gè)實(shí)驗步驟和多個(gè)實(shí)驗結果，按照以前實(shí)驗報告填寫(xiě)顯得很亂且邏輯性差，如果參考科研論文的撰寫(xiě)，前言部分可以介紹本實(shí)驗背景知識、目的與意義、實(shí)驗的技術(shù)路線(xiàn)等，這些內容有助于學(xué)生對實(shí)驗進(jìn)行總體把握；材料與方法部分可以包括實(shí)驗材料、實(shí)驗儀器和試劑、每個(gè)小實(shí)驗的實(shí)驗步驟等，清楚指導實(shí)驗；結果與分析部分按照先后邏輯順序列出每個(gè)小實(shí)驗的結果，并進(jìn)行分析。結論部分由學(xué)生對實(shí)驗結果進(jìn)行總結，得出說(shuō)服力強的結論，開(kāi)拓學(xué)生思維、增強學(xué)生科研興趣與自信。實(shí)驗報告從以前的手寫(xiě)，此時(shí)也可以過(guò)渡為電子版，并規范國際單位的使用、規范制圖制表等，試劑的配方、中英文縮寫(xiě)對照表等可以用附錄補充，甚至可試試以摘要的形式縮寫(xiě)整個(gè)實(shí)驗過(guò)程，為今后畢業(yè)論文撰寫(xiě)打下一定基礎。
三、結語(yǔ)
生物工程發(fā)酵綜合實(shí)驗是生物工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生重要的實(shí)踐學(xué)習訓練，綜合性、實(shí)踐性和應用性都很強。實(shí)驗設置可根據地區特點(diǎn)、學(xué)校傳統、時(shí)代發(fā)展設計，但目的都是培養學(xué)生扎實(shí)的基本操作功底、提高其分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養其創(chuàng )新的科研思維等。在實(shí)驗進(jìn)行過(guò)程中，應隨時(shí)與學(xué)生、同行教師交流，聽(tīng)取他們的建議，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果，適應時(shí)代對綜合型、創(chuàng )新型人才的需求。
參考文獻：
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