微生物工程实验教学改革初探

摘 要：微生物工程实验教学是教学的重要组成部分，为了提高学生实际科研能力，调动学生的学习积极性，进行了以课题式综合性实验为中心的教学改革。文中主要从实验项目总体设置、实验具体内容以及实验教学方法3个方面进行了论述。

关键词：微生物工程；实验教学；课题式实验

中图分类号 G420 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）11-139-02

《微生物工程》是生物技术专业的必修课程，重点介绍微生物工业生产技术的原理与方法[1]。随着现代社会对学生动手能力和综合素质的要求越来越高，实验教学受到了更高的重视。实验教学的目的是通过不同实验项目教学，在帮助学生巩固理论的同时培养学生的操作能力和解决实际问题能力。促进学生发现问题、分析问题、解决问题的能力得到提高。传统的实验教学内容几乎是清一色的验证性实验，实验内容分散，设计性内容少，与实际科研差距大，学生上课积极性不高。所以有必要对实验教学进行改革，使培养的学生更适合科研及生产的需求。

1 实验内容上的改革

微生物工程的实验项目一般包括基本实验、综合设计性实验和研究创新性实验。由于课时安排的时间有限，实验多以基本实验为主。每个实验以1个训练项目开展，实验材料事先准备好，保证在2节课的时间内能完成。学生通常是具备了某一项操作技能，而对实验前期的准备和后期处理一无所知，很多细节性操作不达标，无法完成大实验或课题的研究。同时学生做实验的积极性不高，对现在的实验是否做出结果往往不太关心。

为了改变这种状况，我们在实验项目的设置上以靠近科研课题为原则、以课题式综合性实验代替分散性基础实验。为了培养学生的科研技能，尽量安排具有热点的、有应用价值的课题作为综合设计性实验的主题内容。微生物工程生产涉及到有氧发酵和静置发酵，液体发酵和固体发酵等常规发酵方法，尽量在实验中有所体现。其中液体好氧发酵是工业生产的主要方式，所以作为重点实验内容。实际实验教学中以一个大的课题式实验为主，涵盖到微生物工程所涉及到的主要知识点，另外再以1～2个小课题实验体现其它知识点。

此次教学改革的大实验以生淀粉酶产生菌为研究对象。生淀粉糖化酶的作用特点是能够将淀粉糖化传统工艺中的糊化、液化、糖化三步合并为一步。因此其应用对于减少工艺流程、降低生产成本以及节能方面有相当大的优势[2-3]。目前高效的低温生淀粉糖化酶产生淀粉糖化酶的研究报道却很少，所以是目前微生物工业领域的研究热点之一。考虑到微生物工程所涉及到的各环节知识点，实验从菌种的筛选开始，实验内容包括了发酵菌种的自然选育、发酵菌种的初筛、酶活的测定、发酵菌种的保藏、培养基优化、生物量的测定、发酵条件优化、5L小试（熟悉发酵罐的操作）、发酵污染检测等所有微生物工程生产的环节。通过从菌种筛选到小试的系列实验，既可以让学生熟悉各阶段的实验操作技能，又能调动起学生的科研积极性。在此基础上，可以考虑以后的实验选题由学生自己定。

2 实验教学方法上的改革

传统的授课方式是实验教师把实验目的、原理、内容等讲清楚，在这个过程中教师是主角，实验步骤和实验条件都是教师选定的，学生只需要去操作1遍，验证一下。为了提高学生的科研能力，促成学生转换为主角。在实验性课题选定后，具体的实验方法、实验条件由学生自己确定。具体操作如下：

2.1 小组跟踪实验进程，实验时间有集中有分散 目前学校规定的实验教学时间仍为每周的固定时间，而微生物工程的实验都是连贯的、时间跨度大的类型，为了实现教学目标，采用小组跟踪实验进程的方式。重要操作环节的初次实验安排在上课时间，其它的重复性、跟踪性实验内容由学生根据课余时间灵活安排，如果时间不能恰好赶上上课时间，一般在重要操作前提早进行重要操作演示，并指导学生练习。为了更有效的提高学生的操作技能，相关专业的老师轮流在实验室值班，对学生实验中出现的疑问及时解答。实践中发现小组在业余时间来的比较分散，学生数比较少，指导效果较好。

2.2 实验方案的设计上鼓励学生多查资料，分组独立设计实验方案 重视学生的实验方案设计能力。凡是涉及到实验方法的选择、实验条件摸索的环节时，鼓励学生多查阅资料。通过小组讨论后，形成实验方案。实验方案要求包括实验原理、实验器材及试剂、实验操作的具体步骤和实验操作的关键点。最终的实验方案由小组的一名同学代表整理成文，并在课前发送电子邮件到老师邮箱。并在上课时由小组的代表陈述实验方案，解答其它组同学提出的问题。实践中发现集体讨论中学生思维更活跃，对于实验中可能出现的问题考虑的很周全。

2.3 阶段性进行实验结果总结，讨论各组实验成果及存在问题 重要的实验操作环节过后，及时组织各组学生交流实验过程中出现的现象及操作中存在的问题，鼓励学生通过查资料和反复实验的方式解决问题。对于小组难以解决的问题，由老师在上课前的讨论时间提出来，集体讨论解决。同时引导学生科学记录实验数据、书写实验总结以及科学处理实验数据，并在大实验最终结束时每组整理出1篇实验论文。

2.4 重视基础性操作，老师严格指导 培养学生操作技能是学生实验的目的之一，所以在课题式实验改革中通过多种方法来提高学生的基础性操作能力。课前的实验方案设计中要求实验步骤具体，并充分考虑操作的要求。重要实验操作由老师演示，并多次练习。实验过程中由老师全程指导操作细节。实验结束后的讨论中，由老师对操作中出现的问题进行提醒。确保学生掌握基本操作技能。

3 考核方式的改革

学生的实验成绩一般由平时成绩和期末成绩组成。传统的平时成绩主要是实验报告和出勤，学生多是应付，相互抄袭实验报告；而期末成绩采用笔试的形式，很难考察出学生的实验操作能力。

为了提高学生的实际操作能力和科研能力，此次实验教学改革主要对平时成绩进行了改革。平时成绩包括实验方案设计、实验操作表现、讨论中的表现、论文报告及出勤等，平时成绩占80%。其中论文报告要求以小组为单位，把大实验的实验结果以论文的形式呈现出来，同一个小组成员同一个成绩，占30%。这样既锻炼了学生的实验设计及动手能力，又锻炼了学生书写科研论文的能力，同时培养了学生的团队协作精神。期末考试成绩占20%，主要按照学校安排，进行理论考试。

4 实验教学改革成效

在微生物工程实验教学中引入课题式综合性实验，以课题为中心，在实践中增强了学生对理论知识的认识，提高了学生动手能力，取得了较为理想的实验效果。主要表现在：（1）学生的上课积极性明显提高。学生认识到了课题的价值，愿意从事探索性的实验。同时，一个实验没做好直接影响后续实验的开展，学生实验操作的积极性有很大提高。（2）学生的动手能力明显提高。因为大实验过程中的基本操作要经常进行，例如培养基的配制灭菌、接种、生物量测定等，基本操作的熟练程度明显提高。（3）学生的科研能力得到锻炼。通过资料的查阅、实验方案的实际和最终实验论文的书写，科研相关的项目都得到了一定程度的锻炼。

5 结语

通过实验改革既有利于良好的科学研究素养的形成，同时又提高了学生的基本操作能力，对微生物工程前沿信息了解也更进一步，极大地提高了学生兴趣。当然，实验改革是永无止境的，在日后的实验教学中更加注重实验的基础性和创新性，进一步提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。

参考文献

[1]吴松刚. 微生物工程[M]. 北京： 科学出版社，2004.

[2]肖长青，戚天胜，赵海.生淀粉糖化酶产生菌Aspergillus niger（6#）的分离筛选及其产酶条件[J].应用与环境生物学报，2006，12（1）：76-79.

[3]孙子羽，迟乃玉，王羽，等.低温生淀粉糖化酶菌株RS01分离及其酶学性质[J].微生物学通报，2010，37（6）：798-802.

（责编：徐焕斗）