生物工程中的發(fā)酵綜合實驗改革建議論文
摘要：根據(jù)生物工程發(fā)酵綜合實驗具有周期長、綜合性強、對學(xué)生能力培養(yǎng)要求更高等特點，提出集中安排實驗、研究生擔(dān)任助教、參考科研論文格式撰寫實驗報告的教學(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；實驗報告
生物工程發(fā)酵綜合實驗是生物工程專業(yè)后期開展的綜合性實驗，比較先前做的專業(yè)實驗（如生化實驗、微生物實驗、生物工程分析實驗等），有其不同特點：實驗周期長、綜合性更強、對學(xué)生能力要求更高、對學(xué)生培養(yǎng)更全面。下面結(jié)合我校開展該實驗的情況提幾點教學(xué)改革建議。我校生物工程專業(yè)的生物工程發(fā)酵綜合實驗安排在第七學(xué)期第11—16周，每周8學(xué)時（安排8學(xué)時/次，或4學(xué)時/次*2次），共48學(xué)時，開展4個綜合性實驗，分別為葡萄酒發(fā)酵實驗、酵母菌液體培養(yǎng)及生長曲線繪制、產(chǎn)淀粉酶菌株的篩選及發(fā)酵實驗、乳酸菌的分離純化及酸乳制作。其中葡萄酒發(fā)酵實驗和乳酸菌的分離純化及酸乳制作兩個實驗結(jié)合新疆地區(qū)特色設(shè)置，學(xué)生做實驗?zāi)苤庇^比較，增加學(xué)生實驗興趣。學(xué)時安排為：前兩個實驗安排8學(xué)時，后兩個實驗安排16學(xué)時。
一、實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題
1、學(xué)生在實驗方案的設(shè)計上能動性發(fā)揮不夠。生物工程發(fā)酵綜合實驗每周安排8學(xué)時，但由于微生物的培養(yǎng)、發(fā)酵過程的動態(tài)檢測等特點，使實驗需要間斷而連續(xù)[1]的操作，必須根據(jù)具體情況來判斷是否進行下一實驗步驟。如葡萄酒的發(fā)酵實驗，要連續(xù)每天同一時間檢測葡萄汁的糖度，當(dāng)糖度降到5—8g/L結(jié)束主酵，倒罐后再進行后酵，至殘?zhí)呛拷抵?g/L時結(jié)束后酵。學(xué)生實驗過程中，利用4學(xué)時完成葡萄的破碎、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，以后每天測糖，主發(fā)酵結(jié)束進入后酵，后酵結(jié)束，再利用4學(xué)時測葡萄酒的酒精度，以及對葡萄酒的感官進行評定，完成實驗報告。實驗周期根據(jù)室溫、葡萄汁的初始糖度、酵母菌活力等多因素決定，時間為一周到兩周。為了高效利用有限學(xué)時穿插進行好各個實驗，任課教師因為對實驗進程和時間把握比較有經(jīng)驗，自然替學(xué)生進行了更多提前思考、實驗計劃和準(zhǔn)備。一般情況下，全班按照統(tǒng)一的實驗方案進行，這樣便于每周實驗員對實驗器材等的準(zhǔn)備，但卻使學(xué)生對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)計實驗方案、發(fā)揮主觀能動性受到經(jīng)驗的制約。
2、學(xué)生不能全心投入實驗，科研思維訓(xùn)練受到影響�？蒲泄ぷ餍枰度胍欢▽Ｗ⒘Γ脟�(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度指導(dǎo)實驗全過程，用嚴(yán)密的邏輯結(jié)合實驗結(jié)果得出結(jié)論。實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，學(xué)生很難將心思全部放到實驗上，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)。因為生物工程發(fā)酵綜合實驗的綜合性特點，其不再是學(xué)習(xí)一些簡單的操作技術(shù)或是驗證實驗，而是要通過一系列的實驗結(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）。實驗過程環(huán)環(huán)相扣，上一步的結(jié)果情況影響后面實驗的進行。學(xué)生本身對實驗課精力投入少，對實驗過程總體把握不清，實驗前后持續(xù)進行6周，每周在規(guī)定時間進行8學(xué)時實驗，不論實驗的進展如何，都要等到規(guī)定課堂時間進行，還由于要高效利用課堂時間而穿插進行不同實驗內(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)實驗結(jié)果好壞變化心情的科研之樂，他們難以體會。
3、任課老師難以兼顧所有學(xué)生。每一個生物工程發(fā)酵綜合實驗都涉及多個實驗操作，還要通過分析前一次實驗結(jié)果來指導(dǎo)后續(xù)實驗的進行。實驗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、pH計、移液槍的正確使用等，雖說這些技能都已經(jīng)在先前的專業(yè)實驗課學(xué)習(xí)過，但還是會出現(xiàn)不規(guī)范、甚至錯誤的操作。每個操作步驟都可能影響到實驗結(jié)果和進度，任課老師盡可能地提醒、監(jiān)督，同時任課教師還要幫助學(xué)生分析各種“新奇”的`實驗結(jié)果，引導(dǎo)他們思考，做出合理解釋，指導(dǎo)后續(xù)實驗進行，課堂上難以兼顧所有學(xué)生與操作。
二、對生物工程發(fā)酵綜合實驗的教改建議
1、集中安排實驗，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個實驗，按照正常的操作經(jīng)驗，各實驗適當(dāng)穿插進行，兩周時間（按14天計算）可以做完全部實驗內(nèi)容。集中安排實驗，沒有其他課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能對實驗投入全部精力，對實驗全過程把控更清楚。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[2]。每個小組可以自行計劃實驗進度，有利于調(diào)動學(xué)生積極性和主動性，當(dāng)學(xué)生作為整個實驗主體，按照計劃完成實驗，獲得最終結(jié)果，他們必定能夠體會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)生提供更充分實驗室設(shè)備、耗材、場地資源（可同時開放多個實驗室），實驗時間自由度大。學(xué)生如果實驗操作有誤或階段性實驗結(jié)果不理想，可以根據(jù)自己小組的實驗進度重新做，以培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)；最后，集中安排實驗，讓學(xué)生從先前的4—8學(xué)時/課過渡到適應(yīng)連續(xù)進行2周實驗，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。每個班配6名左右研究生，由任課教師在實驗開始前一周對其進行培訓(xùn)，包括熟悉實驗室、實驗教學(xué)總體安排、實驗完成內(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)的評定規(guī)則等。實驗過程中，每個研究生負責(zé)指導(dǎo)一個小組（4—5名學(xué)生），包括指導(dǎo)小組制定各自實驗進度安排、規(guī)范本科生實驗操作、幫助分析實驗結(jié)果與改進實驗、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，由實驗課任課教師和其指導(dǎo)的本科生對其上課情況做出評價（可采用本科生的網(wǎng)上評教），計入成績，研究生院授予相應(yīng)學(xué)分。教學(xué)中，學(xué)生作為實驗的主體，任課教師和研究生助教作為輔助者與指導(dǎo)者，既調(diào)動了學(xué)生的自主能動性、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)實驗?zāi)芰吞岣吡搜芯可目蒲心芰�，是一項“一舉三得”的好辦法，一些大學(xué)已經(jīng)在實施研究生擔(dān)任本科生實驗教學(xué)助教并取得很好效果。
3、實驗報告在內(nèi)容要求、形式、篇幅上做適當(dāng)改進，可參考科研論文的撰寫格式。我校統(tǒng)一的實驗報告格式，主要包括：實驗題目、實驗時間、實驗?zāi)康摹嶒炘�、儀器和試劑、實驗步驟、實驗結(jié)果與分析、思考題、實驗體會。對于先前所上的專業(yè)實驗課，學(xué)生根據(jù)教師的講解課件或?qū)嶒灲滩目偸悄芎苋菀淄瓿蓪嶒瀳蟾嬉蟮捻椖啃畔�。但每個生物工程發(fā)酵綜合實驗都包括幾個不同小實驗，多個實驗原理、多個實驗步驟和多個實驗結(jié)果，按照以前實驗報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驗背景知識、目的與意義、實驗的技術(shù)路線等，這些內(nèi)容有助于學(xué)生對實驗進行總體把握；材料與方法部分可以包括實驗材料、實驗儀器和試劑、每個小實驗的實驗步驟等，清楚指導(dǎo)實驗；結(jié)果與分析部分按照先后邏輯順序列出每個小實驗的結(jié)果，并進行分析。結(jié)論部分由學(xué)生對實驗結(jié)果進行總結(jié)，得出說服力強的結(jié)論，開拓學(xué)生思維、增強學(xué)生科研興趣與自信。實驗報告從以前的手寫，此時也可以過渡為電子版，并規(guī)范國際單位的使用、規(guī)范制圖制表等，試劑的配方、中英文縮寫對照表等可以用附錄補充，甚至可試試以摘要的形式縮寫整個實驗過程，為今后畢業(yè)論文撰寫打下一定基礎(chǔ)。
三、結(jié)語
生物工程發(fā)酵綜合實驗是生物工程專業(yè)學(xué)生重要的實踐學(xué)習(xí)訓(xùn)練，綜合性、實踐性和應(yīng)用性都很強。實驗設(shè)置可根據(jù)地區(qū)特點、學(xué)校傳統(tǒng)、時代發(fā)展設(shè)計，但目的都是培養(yǎng)學(xué)生扎實的基本操作功底、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。在實驗進行過程中，應(yīng)隨時與學(xué)生、同行教師交流，聽取他們的建議，不斷改進教學(xué)方法，提高教學(xué)效果，適應(yīng)時代對綜合型、創(chuàng)新型人才的需求。
參考文獻：
[1]趙麗華,付璐璐,邢翔.對發(fā)酵工程實驗教學(xué)改革的心得[J].高校實驗室工作研究,2014,(1):19-21.
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