生物学专业微生物工程实验改革与实践|大一医学生物学试题

　　摘 要 为了满足生物学各专业对微生物工程实验的需要，以培养高素质的专业型人才为目标，对微生物工程实验进行改革。从实验课程体系的调整入手，通过革新实验教学方法，培养学生的创新精神、团队合作精神和科研思维能力，实践结果显示效果显著。
　　关键词 生物学 微生物工程实验 教学改革
　　中图分类号：G642文献标识码：A
　　
　　微生物工程是一门含有现代生物科学和工程技术的专业课程，是苏州大学生物技术专业学生的一门专业核心课程。目前，苏州大学生物学专业包括生物科学、生物科学（师范）、生物技术、生物信息学、应用生物学、生物技术（食品质量与安全）等6个本科专业（方向）都开设了微生物工程实验课程。在以往几年的实验教学实践中我们发现，由于各专业教学大纲的不同，导致微生物工程实验课时不统一，从18学时到36学时再到54学时，因此实验内容需要不断更改，导致部分实验内容孤立、不系统、不连贯，并多为验证性实验。随着这几年实验室建设的推进，开设微生物工程实验所需要的仪器设备有了极大的补充，现在可以开设的实验特别是设计性实验的数目大大提高。我们总结了前几年的教学经验，在教学体系、教学方法和学生综合素质培养等方面进行了探索，逐步完善了基础、综合、创新三个层次的实验内容，并建立了一套能够适应不同专业不同课时的微生物工程实验课程教学体系，形成了一定的实验教学特色。
　　1 实验课程教学体系的改革
　　 由于我校的微生物工程实验课程涉及的专业较多，且各专业学生已有的知识积累以及需要掌握的实验知识和技能也有所区别，因此我们根据实际情况，重新构建了微生物工程实验课的实验项目，所有实验都是综合型或设计型实验。这些实验项目主要分为四方面：第一方面是菌种的筛选、鉴定和诱变实验，这属于发酵工程上游的内容；第二部分是环境条件（温度、pH值、溶氧）对分批发酵的影响及其控制，这属于发酵工程中游的内容；第三部分是发酵产品的分析，这属于发酵工程下游的内容；第四方面是发酵产品如酒酿、葡萄酒、凝固型酸奶的制作。
　　1.1 根据实验大纲，改革实验内容
　　由于微生物工程实验的内容具有连续性，所以在安排课表的时候宜将这些实验集中安排在一周或两周内进行。根据各专业（方向）教学大纲所规定的学时，有选择地开设几个实验，为了提高实验效率，这几个实验通常同时进行。一般来说，上游和中游实验均必选一开设，下游实验和发酵产品制作的实验必开。如果一个班级的学生人数太多，须将中游实验分批轮流选择开设。
　　将整个微生物工程实验的内容进行系列化、单元化编排，以利于学生对微生物工程知识及实验技能的系统化掌握，有利于培养学生的动手能力、综合运用知识的能力和创新能力。通过多动手、多训练，学生对微生物工程实验课程体系有了一个全面的认识，同时实验技能也得到了进一步提高。
　　1.2 增加自主设计性实验
　　在新的教学大纲中，增加自主设计性的实验，如有用化合物生产菌株的筛选，让学生在查阅文献的基础上，自行设计实验方案。然后根据设计的方案进行实验，在实验进行中肯定遇到各种各样的问题，让他们始终处于发现问题、分析问题和解决问题的过程中。此举极大地调动了学生的自主性、积极性和创造性。若学生遇到解决不了的问题，教师给予及时指导。这样，通过自己的努力和教师的指导而完成的实验，学生的印象更深，收获更大。
　　1.3 开设传统发酵食品、饮料实验
　　在生物学的所有专业（方向），我们都确定酒酿、葡萄酒、凝固型酸奶的制作为必开设实验。因为微生物工程（又称发酵工程）是一门与生产、生活实际密切相关的课程，早在2000多年前，发酵技术就被人们用来生产各种酒和风味食品，今天，发酵食品和饮料仍在我们生活中占有重要地位。在这三个实验中，每个学生都兴致高昂地动手制作酒酿、酸奶、葡萄酒，实验结束时，每个学生都能品尝到自己的劳动成果，大家分享着成功的快乐与喜悦。这三个实验也是我们微生物工程实验的亮点，有的学生后来还会在家人、亲朋面前露一手这些制作技术，有的学生毕业多年后对这些实验仍记忆深刻。
　　2 实验教学方法的改革
　　合理的实验内容和体系还需要有相应的教学方法作保障，才能最终达到培养应用型、创新型人才的目的。①在实验教学方法的改革中，要突出学生的主体地位，教师发挥主导作用，启发促进学生的思考，点拨学生的思维。
　　2.1 利用视频辅助实验教学
　　在讲解发酵罐的结构时，往往由于学生多，造成部分同学看不见或看不清。鉴于这种情况，我们事先对这部分内容录制了一个视频，在实验课上，我们采取边讲解实物边观看视频的方法就基本解决了这个问题。有的实验操作，老师在讲解完后还可放一段相关的实验视频给学生观看，让大家有一个更直接的感官认识，这些视频可以通过网络搜索引擎或国内外大学的相关专题网站获得。②
　　2.2 实验分组的改革
　　以往有些实验，由于实验条件的限制，每小组学生人数多，造成有的同学袖手旁观或者不能参与实验，实验教学效果不佳甚至产生负面影响。事实上，学生作为实验课的主体，实验的每个环节和步骤都必须亲自参与进来。所以，我们在安排每个实验时，会根据实验内容、实验条件和班级人数进行合理分组，确保每个同学都有动手的机会，确保能做实验而不是看实验。例如，酒酿和酸奶必须每人都做，每人制作出来的产品最后须经老师评分，作为成绩的一部分，这样就能有效避免学生偷懒或逃课。
　　3 重视学生综合素质的培养
　　3.1 培养团队合作精神
　　综合性和设计性实验是培养学生综合利用所学的多门知识和技能而开设的一种复合型实验，但实验时间较长，劳动量大，而且这些实验对实验设备的依赖性比较强，实验过程中很难保证每人一台发酵罐或者灭菌锅，只能分组、分批进行。因此对此类实验，我们采取团队合作的形式，将学生分为若干个组，每组3~5人，安排组长，所有实验都由小组共同完成，组长合理安排本组成员完成相应的工作量。比如“环境条件（温度、pH值、溶氧）对分批发酵的影响及其控制”实验是在发酵罐中连续进行30小时左右，过程中需要定时取样和对相关指标进行测定，需要熬夜，小组成员间可以协调安排值班。每个小组成员必须认真对待，确保自己负责的实验部分正常进行，实验结果准确可靠，否则自己的小疏忽或失误就会导致整个小组大实验的失败。所以，最后的实验结果是由大家集体合作贡献得到的，根据每个人得到的实验结果绘制成发酵过程曲线，这样的合作有利于培养学生的责任心和团队精神。
　　3.2 强化科研意识
　　为了强化学生的专业素质，在单组实验的设计和安排上注重学生科研能力的培养和训练。通过有代表性的实验方案设计过程，加深对相应知识重点、实际应用的理解。例如在酵母细胞纯培养的实验中，引导学生对影响细胞生长的若干因素进行优化，将正交设计实验思想引入实验中，训练学生掌握这一重要方法，并学会应用极差和效应图对实验结果进行分析。这类实验，只有题目，而结论未定，有利于激发学生的探索兴趣和学习的积极性、主动性。培养学生的独立性和创造性，学生以研究者的身份进行工作，始终处于独立思考和积极探索的过程中。这类实验和科研相结合，有利于把科研的思路和方法更形象地传授给学生。
　　4 结语
　　通过微生物工程实验，让学生了解和掌握了发酵产品的生产过程，加深了对理论课中基本知识和原理的理解，同时又锻炼了他们的动手能力和综合分析实验结果的能力。通过对微生物工程实验课程教学体系的完善和改进，加强了与实际生产和科研工作的联系，使学生积极主动地参与到实验中来，让他们懂得实验课不仅仅是做实验和完成实验的简单过程，更重要和具体的工作在实验过程之外。通过训练，使学生在实验方案设计、实验过程控制和实验数据分析整理等方面都有了长足进步，提高了学生独立开展科研实验的能力。只有这样，才能实现目前倡导的从应试教育向素质教育的转变，满足21世纪对综合型人才的需求。
　　
　　注释
　　① 马小魁,陶树兴,邰发道,魏希颖.微生物工程实验课程建设与教学实践[J].微生物学通报,2006 (5).
　　② 王大慧,卫功元.利用Internet信息资源提高微生物学教学效果[J].微生物学杂志,2008 (1).