構(gòu)建生物工程專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)體系，提高學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力

馬美范 劉紀(jì)文 房海燕 張大偉

摘要：構(gòu)建了生物工程“三層次、四模塊”的綜合實(shí)驗(yàn)體系，把專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為啤酒工藝實(shí)驗(yàn)、果酒工藝實(shí)驗(yàn)、酶工程實(shí)驗(yàn)、檸檬酸發(fā)酵實(shí)驗(yàn)四個(gè)模塊。結(jié)果表明：多模塊、多層次的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，有利于激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的興趣，從而提高了學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：生物工程；綜合實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新；實(shí)踐能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）12-0273-02

我校生物工程專(zhuān)業(yè)設(shè)立之初，開(kāi)設(shè)了生物工程設(shè)備實(shí)驗(yàn)、生物分離實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)課程，由于每門(mén)課的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)較少，只能從事簡(jiǎn)單的單元操作實(shí)驗(yàn)。隨著我們實(shí)驗(yàn)條件的完善，把相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整合到專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)，作為一門(mén)獨(dú)立的必修課程，形成了生物工程“三層次、四模塊”的綜合實(shí)驗(yàn)體系。通過(guò)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的模塊化實(shí)驗(yàn)，不僅使學(xué)生得到了以產(chǎn)品為目標(biāo)的系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)操作技能的提高，而且培養(yǎng)了他們的獨(dú)立動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維能力。

一、構(gòu)建生物工程專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)體系的方法

《生物工藝綜合實(shí)驗(yàn)》作為一門(mén)獨(dú)立課程，2012年批準(zhǔn)為校級(jí)精品課程，通過(guò)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，建立了以學(xué)生為主體的創(chuàng)新、研究和設(shè)計(jì)的生物工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，通過(guò)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)生物工程知識(shí)的理解和綜合運(yùn)用，既提高了學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ峙囵B(yǎng)了復(fù)合型生物工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)的專(zhuān)業(yè)人才。在建立了新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的同時(shí)，又制定了新的生物工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，并增設(shè)了開(kāi)放實(shí)驗(yàn)、編寫(xiě)了綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。本課程注重理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，以工程實(shí)踐教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)與改革，將工程實(shí)踐能力教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)貫穿于整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中。

（一）構(gòu)建了充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程先進(jìn)性、典型性和創(chuàng)新性的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系

我校生物工程專(zhuān)業(yè)是國(guó)家級(jí)特色專(zhuān)業(yè)、山東省卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃。該專(zhuān)業(yè)的教學(xué)充分利用學(xué)院的山東省生物工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、中德啤酒技術(shù)中心、葡萄酒工程訓(xùn)練中心，并依托山東微生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研平臺(tái)。在生物工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們構(gòu)建了四個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，每個(gè)模塊均有三個(gè)層次；并把課內(nèi)基礎(chǔ)技能培養(yǎng)與大學(xué)生課外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目訓(xùn)練相結(jié)合、理論課和實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與教師科研項(xiàng)目相結(jié)合[1]。我們以實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品作為一個(gè)模塊，且每個(gè)模塊含多個(gè)豐富內(nèi)容，既增加了綜合性、設(shè)計(jì)性在生物工程實(shí)驗(yàn)中的主體地位，又提高了生物工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力。本課程組不斷優(yōu)化整合理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合教師的科研成果，突出課程的先進(jìn)性、典型性、創(chuàng)新性，使學(xué)生能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)全面掌握生物工程相關(guān)知識(shí)的基本原理、基本方法和創(chuàng)新思路。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，及時(shí)將行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)、新方法、新知識(shí)介紹給學(xué)生，使教學(xué)內(nèi)容始終處于本學(xué)科的前沿水平，以保證課程基礎(chǔ)性、前沿性和典型性。通過(guò)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐式教學(xué)模式相結(jié)合，提高了學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力。

（二）形成了“三層次、四模塊”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，建立了模塊式授課的機(jī)制

根據(jù)課程性質(zhì)，把實(shí)驗(yàn)課設(shè)立了“啤酒工藝實(shí)驗(yàn)、果酒工藝實(shí)驗(yàn)、酶工程實(shí)驗(yàn)、檸檬酸發(fā)酵實(shí)驗(yàn)”等四個(gè)模塊。每個(gè)模塊分別有基礎(chǔ)驗(yàn)證性、綜合設(shè)計(jì)性、研究創(chuàng)新性三個(gè)層次。結(jié)果表明：多模塊、多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，有利于激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的興趣，從而提高了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。在近年的教學(xué)改革、教學(xué)研究中，我們根據(jù)團(tuán)隊(duì)成員各自的研究方向，講授一個(gè)模塊的一部分。近年來(lái)把教師的科研成果納入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，開(kāi)設(shè)了“IPA啤酒工藝實(shí)驗(yàn)、青稞啤酒實(shí)驗(yàn)”等工程訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例。提高了學(xué)生對(duì)綜合實(shí)驗(yàn)的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)的積極性與主動(dòng)性，教學(xué)效果顯著提高。

（三）基礎(chǔ)性與綜合性相結(jié)合

以啤酒為例，精釀啤酒以其用料好、工藝精、品種多樣、營(yíng)養(yǎng)豐富，越來(lái)越受到消費(fèi)者歡迎。1992年，中國(guó)第一條用于教學(xué)和科研的精釀啤酒生產(chǎn)線在我校投入使用，生物工程專(zhuān)業(yè)始終把啤酒相關(guān)內(nèi)容作為重點(diǎn)，以啤酒工藝實(shí)驗(yàn)為例，該實(shí)驗(yàn)涉及到麥芽汁的制備、酵母的擴(kuò)大培養(yǎng)與發(fā)酵、分析檢測(cè)、感官品評(píng)等過(guò)程，理論涉及生物化學(xué)、生物分離工程、微生物學(xué)、啤酒工藝學(xué)、生物工程與設(shè)備、品評(píng)科學(xué)、釀酒分析等課程。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握了在實(shí)驗(yàn)室和訓(xùn)練中心進(jìn)行的啤酒生產(chǎn)的全過(guò)程，同時(shí)也將基礎(chǔ)理論與綜合實(shí)驗(yàn)緊密相結(jié)合，既加深了對(duì)啤酒工藝等相關(guān)理論課的理解，又得到了啤酒工藝實(shí)驗(yàn)的技能訓(xùn)練。

（四）多樣性與靈活性相結(jié)合

在果酒工藝實(shí)驗(yàn)中，由于水果原料來(lái)源非常廣泛。水果不同，其原料處理方法、釀酒工藝條件、澄清處理也不一致。采取設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的方式，由老師給出不同的實(shí)驗(yàn)題目，提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)及實(shí)驗(yàn)?zāi)康模蓪W(xué)生選擇感興趣的其中一個(gè)題目[2]，讓學(xué)生查找資料、設(shè)計(jì)方案，選作任一果酒工藝實(shí)驗(yàn)。通過(guò)選做實(shí)驗(yàn)及互相品評(píng)實(shí)驗(yàn)樣品與交流，同學(xué)們可以獲得同一類(lèi)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)技能。

（五）開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，形成了“開(kāi)放式、研究性、工程訓(xùn)練”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

以開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)為基礎(chǔ)，利用啤酒工程訓(xùn)練中心、葡萄酒訓(xùn)練中心，向?qū)W生開(kāi)展啤酒、葡萄酒工程技術(shù)的訓(xùn)練，逐步形成了開(kāi)放研究性教學(xué)的新理念，將專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與工程訓(xùn)練相結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生的工程背景和研究能力，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)與在社會(huì)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)給予學(xué)生自由發(fā)揮的空間，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的潛能。然而，這種開(kāi)放性、自由性本身也存在安全隱患，因此，要加強(qiáng)防范，對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全方位監(jiān)控，安全[3]。我們學(xué)院從大二學(xué)生開(kāi)始，為了給優(yōu)秀學(xué)生一個(gè)最大限度的能力發(fā)揮空間，指定教師對(duì)部分優(yōu)秀學(xué)生給予特別指導(dǎo)，成立創(chuàng)新科研小組，參加山東省和全國(guó)挑戰(zhàn)杯創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，提高其創(chuàng)新能力。

二、改革考核方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性

實(shí)驗(yàn)考核不同于理論考核，實(shí)驗(yàn)考核更應(yīng)注重學(xué)生技能和工程意識(shí)的培養(yǎng)，在注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果的同時(shí)，更注重中間實(shí)驗(yàn)過(guò)程。平時(shí)成績(jī)考核中除了考勤之外，重點(diǎn)考核實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和資料的收集情況、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安排合理與否、團(tuán)隊(duì)合作能力、實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄等；實(shí)驗(yàn)報(bào)告部分則重點(diǎn)包括：實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完整性、獨(dú)立性及實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)分析。在考核過(guò)程中，基本實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新精神的考查和培養(yǎng)并重。這種考核方法能夠全面客觀地評(píng)價(jià)每一位學(xué)生的實(shí)際水平[4]。

三、實(shí)施效果

該課程以“實(shí)驗(yàn)?zāi)K”為基礎(chǔ)，且每個(gè)模塊含多個(gè)豐富內(nèi)容；用“系統(tǒng)鏈”主線貫穿全過(guò)程，達(dá)到培養(yǎng)生物工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的目的，并以此帶動(dòng)本學(xué)院的實(shí)驗(yàn)體系改革，促使教師對(duì)綜合實(shí)驗(yàn)有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)與理解，并把教師的科研課題納入實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以此調(diào)動(dòng)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)的積極性、創(chuàng)新性。引導(dǎo)學(xué)生把綜合實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合起來(lái)，更好地理解生物工程綜合實(shí)驗(yàn)的目的性，形成積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)態(tài)度，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高，為他們的終身學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)面向生物工程學(xué)科創(chuàng)新型復(fù)合型技術(shù)人才的目標(biāo)，也為其他專(zhuān)業(yè)進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)課程體系的建立提供了借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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Construction of Comprehensive Experiment System for Biotechnology Specialty to Improve Students' Practical and Innovation Ability

MA Mei-fan1，LIU Ji-wen2，F(xiàn)ANG Hai-yan1，ZHANG Da-wei1

（1.Qilu University of Technology，Jinan，Shandong 250353，China

2.Jinan School of Business and Trade of Shandong Province，Jinan，Shandong 250013，China）

Abstract：Comprehensive experiment system of biotechnology，three levels，four modules，was constructed.The professional comprehensive experiment content was divided into four experiment modules，the beer production process，the fruit wine production process，enzyme engineering experiment，citric acid fermentation experiment. the results showed that the multi-modules and multilevel experiment teaching system was propitious to stimulate the students' study interest，so as to improve the students' practical and innovation ability.

Key words：Biotechnology；Comprehensive Experiment；Innovation；Practical Ability