時間:2022-08-10 21:20:35
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇發酵工程論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:發酵工程;實驗教學;課程
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)28-0237-02
發酵工程是發酵工業的支撐學科,也是整個生物工程的核心。隨著生物技術的發展,發酵工程的技術和理論已經廣泛應用于生物制藥、食品化工、環境化工等領域。通過發酵工程課程的學習,不僅能夠掌握發酵工程的原理及發酵控制過程優化,而且對系統地了解生物技術及其工業化應用具有重要意義。對于理科專業,發酵工程在增強學生的工程意識、提高學生的科學素養,為生物學科理科專業的學生奠定工程學科的概念和基礎方面起到重要作用。作為一門實踐性很強的學科,發酵工程學科取得的每一個進步都和實驗技術的發展密切相關。因此學習發酵工程,不僅要掌握堅實的基礎理論知識,更要熟練地掌握實驗操作技能,從而在實驗中發現并解決問題,加速發酵產品的開發。培養創新人才需要在課程設置上增加社會調查實踐、綜合實驗訓練和課程綜合設計等實踐教學環節學分,促進理論與實踐的緊密結合。為滿足社會對應用型、技能型產業化人才的需求,必須提高對發酵工程實驗的重視程度,并把傳統的實驗教學內容轉向綜合研究型、應用創新型模式。
一、建立層次合理的實驗教學模式
發酵工程學課程是理科生物技術專業必修專業基礎課之一,課程內容主要包括原料和菌種制備、發酵設備、發酵過程參數檢測及發酵工藝控制、發酵產品的分離純化等內容,貫穿了整個發酵工程學的主線。但理科專業開設的發酵工程及實驗課程普遍學時較少,只能開設簡單的基礎性的實驗,無法開展稍復雜的綜合性設計性實驗,不利于培養學生理論與實踐相結合解決發酵工程實際問題的能力。因此,非常有必要在人才培養方案中增加發酵工程實驗課學時,修改實驗教學大綱,擴充和豐富實驗教學內容,在條件成熟時單獨開設發酵工程綜合實驗課。
傳統的理科專業所開設的發酵工程實驗教學過于偏重基礎性和驗證性實驗,難以調動學生興趣、積極性和探索求新的愿望。同時,由于實驗條件和設備的缺乏,實驗教學系統性和層次性不夠,實驗項目的設置缺乏將同一學科的各個知識點串聯起來的實驗培訓,缺乏讓學生進行系統地學習、綜合運用所學知識與技能的主線。這樣實驗內容難以有挑戰性,學生難以發生興趣或產生求索的欲望,從而不重視實驗,達不到預期目標。傳統的發酵工程單元實驗教學內容主要包括常見儀器設備的使用、培養基的配制、接種技術、菌種活化、菌體染色及形態觀察、菌種選育及保藏等。在修訂實驗教學大綱時,可考慮改變傳統的單元實驗教學模式,設置基礎性綜合實驗和研究型綜合實驗,每個實驗都涵蓋發酵工程中的基本操作技術,包括菌種的制備,擴大培養,發酵罐和培養基的消毒滅菌、接種技術、發酵參數測定、產物的分離純化等,使學生能夠對發酵工程的知識點綜合運用,融會貫通,對發酵工程中的工程技術問題和生物學基礎知識有更深刻的認識。
二、設置創新性綜合性實驗教學內容
根據實驗室的設備和實驗條件,依據實驗學時的設置,可考慮開設三類綜合實驗,第一類為傳統發酵制品實驗,例如淀粉酶發酵實驗、乳酸發酵實驗、葡萄酒發酵實驗;第二類為經典發酵綜合實驗:例如谷氨酸發酵實驗;第三類為新型產品發酵綜合實驗,例如普魯蘭多糖發酵實驗。傳統發酵制品實驗規模較小,可依據學時靈活設置,實驗內容貼近生活,容易激發學生對發酵工程課程的興趣。大型經典發酵實驗,貫穿整個谷氨酸工業生產過程,將對工業發酵工藝流程進行實驗室完全再現,包含十個小型實驗,即谷氨酸菌種活化及擴大培養,谷氨酸菌種質量檢測,谷氨酸脫羧酶的制備,發酵罐的構造及空消,發酵培養基的制備及實消,谷氨酸的中糖發酵及控制,發酵過程中谷氨酸含量測定,發酵過程中還原糖的測定,發酵過程中菌濃度測定及菌體形態觀察,谷氨酸的離子交換回收,谷氨酸的等電回收及結晶。學生通過實驗可以掌握谷氨酸這種經典發酵產品的生產過程,通過不同的實驗單元培訓,對發酵生產有整體性認識。新型產品發酵綜合實驗根據課程組教師的科研課題內容設計,例如普魯蘭多糖發酵綜合實驗,包括菌種活化及擴大培養,發酵罐分批發酵法生產普魯蘭多糖,發酵過程中還原糖的測定,普魯蘭多糖含量的測定,發酵過程菌體形態觀察,發酵液的除菌,普魯蘭多糖分離提取。新型產品發酵過程設置一定的挑戰性,發酵原料的選擇,發酵過程控制方式和產物的分離純化都由學生自主查閱資料并選擇實施。
三種不同類型的實驗,能使學生初步掌握一種完整的發酵產品的生產過程,對發酵工程實驗形成一個系統的認識,培養學生的專業應用技能。另外,新型發酵產品綜合實驗,能使學生了解新的工業發酵產品的研發過程,學生在參與實驗過程中,學習如何查閱資料,如何對實驗結果和成敗原因進行分析,可以提高學生獨立分析問題、解決問題的能力,培養學生良好的科學素質和創新能力。
三、合理安排實驗教學時間
微生物的發酵周期比較長,實驗需連續進行,常常需要夜間維護看罐,常規的教學計劃很難進行系統合理的安排,只能集中安排。發酵工程實驗課程安排在大學四年級上學期,學生課程相對較少,鑒于發酵工程實驗的特殊性和便于開展綜合性實驗,應采用集中排課的方式,可以每周8~12個學時,連續2~3周,以保證實驗的連續性。集中排課有利于學生在一段時間內將注意力集中,投入實驗狀態,綜合應用已學的理論與技術知識完成實驗,也使學生初步了解發酵工程科研特點,為以后的畢業論文打好基礎。
四、實驗教學方法和過程管理
在實驗之前,對實驗內容、時間安排、分組設置制定詳細的表格發給同學,便于同學們按照時間表自覺主動地完成實驗的準備和實施。在整個實驗過程中,發酵罐的清洗、培養基的配置、滅菌操作到實驗材料的準備、菌種的活化及擴培、上罐接種以及最后實驗結果的檢測等全部由學生自主完成。教師對實驗內容提供必要的講解,提示實驗過程中的注意事項,啟發其對所學理論知識的思考,激發學生的創造性思維和動手能力,主動思考實驗原理及操作要點,加深對理論知識的理解;對于實驗中所用的大型設備在試驗開始之前進行集中操作培訓,確保在試驗中學生能夠獨立正確操作,實驗設備能夠運行良好。每次實驗進行之前,教師必須強調實驗室安全問題,規范實驗室使用、藥品使用等規章制度。實驗分組以6~8名同學一組,設置組長,在不同的實驗階段,組長由小組內每個同學輪流擔任,組長負責人員任務分配和協調以及實驗記錄的提交。學生實驗過程中小組成員共同商議實驗的進程及具體安排,并做好書面的人員安排記錄。這樣的分組方式和組長輪換制度使學生能夠互相配合,激發每個成員的積極性,培養學生的團隊精神。另外,對于實驗技能單元采用新型教學手段,如拍攝視頻短片和動畫演示給學生,使學生能夠理解和鞏固相關知識和技術。
五、設計實驗課程考核體系
對實驗過程的考核是保證實驗教學質量和效果的重要環節,根據實驗體系中各種類型的實驗項目和內容的實施特點,應注重對學生實驗過程實驗方法和解決問題能力的全方位綜合性考核。
對于綜合性實驗,在每個小實驗結束后,由小組成員共同填寫實驗記錄結果,對實驗結果進行分析,并討論下一個實驗方案,寫出書面的實驗計劃安排。全部實驗結束后,每個小組撰寫實驗報告,格式按照正式生物科技論文寫作的稿件要求,包括題目、摘要、關鍵詞、引言、實驗材料和方法、結果、討論、參考文獻、附錄等內容,教師應在撰寫之前對實驗報告的格式和寫作方法進行介紹,提供模板。每個小組成員都要寫出實驗心得體會,同時制作幻燈片在實驗報告會上向全班同學展示。實驗成績由實驗出勤率、實驗結果、實驗報告的質量、實驗心得體會以及實驗報告展示答辯等多方面組成。這樣的考核方式,有利于學生體驗科學研究的各個環節以及練習科技論文寫作方法。
六、建設完善的實驗教學平臺
由于各方面的原因,我院的實驗設備和實驗條件較匱乏,尤其是微生物實驗室和發酵工程實驗室設備過于陳舊,僅能開設基礎實驗項目,綜合性實驗項目所需的條件不足。實驗室有二聯體不銹鋼機械攪拌發酵罐及相關附屬設備,高速管式離心機和小型噴霧干燥機等分離設備,具備一定的基礎。但非常缺乏發酵過程所需的各類實驗室基本儀器,小型發酵罐配套設備如葡萄糖測定傳感器、發酵尾氣分析儀,以及下游分離所需的小試型微濾/超濾管式膜分離系統。另外發酵罐過少限制了本科實驗教學,購置更多的小型發酵罐,便于學生分組進行實驗。由此有必要在未來加強相關的應用微生物與發酵工程基礎教學和研究實驗平臺建設。建立專門的發酵工程實驗平臺,作為發酵工程綜合實驗和校內實訓基地。我院目前每年都有校級和國家級大學生科研訓練計劃,鼓勵本科生參與科研項目,發酵工程實驗教學平臺也可設置開放實驗室,作為大學生創新創業訓練和科研訓練的平臺。
在校內建立完善的發酵工程綜合實驗室和實訓基地,加大開放性實驗的力度,不僅可以幫助相關本科學生拓寬學生知識面,了解企業研發流程,掌握過硬的專業實踐技能,還可以通過平臺培養研究生,使之成為發酵工程技術研究和技術創新平臺。另外,在此基礎上,與周邊地區的大型制藥企業、發酵企業合作,設立校外實習基地,通過參觀和講解,學生可以了解企業的發展歷程、產品種類、生產流程、營銷方式,以及新產品的研發流程等,學習書本上學不到的知識,加深對發酵理論和知識的理解,增加學生對現酵企業的認識。
參考文獻:
關鍵詞:醫學院校 發酵工程 教學改革
21世紀是生命科學的世紀,將生命科學與醫學有機融合是生命科學當前發展的趨勢和主流。生物技術專業是醫學院校為適應我國中長期發展戰略及整個生命科學領域發展要求而設立的新興專業[1]。發酵工程課程是生物技術專業的主干課程,是一門應用型和實踐型較強的課程,其教學質量直接影響學生的專業素質。
我校于2002年開設生物技術本科專業,學生于2005年3月進入發酵工程課程的學習,至今已經連續開設7年。我們從開設發酵工程課程之日起,就不斷發展并使之完善,追蹤學科發展的最新趨勢和研究手段,注意結合相關生物化學及微生物學的知識及醫學院校學生培養特點,培養學生獨立思考和科研創新能力,力爭形成符合我校醫學背景下具有較強辦學特色的發酵工程課程教學體系。為此,我們進行了一系列的課程教學改革,下面結合筆者的教學實踐,談談發酵工程課程教學改革方面的個人體會。
1 發酵工程課程教學改革的背景和必要性
全國開設生物技術專業的高校有300多所,其中有28所高校屬于醫學院校。醫學院校生物技術專業的教學改革研究主要集中在生物技術專業人才培養、專業建設、實驗教學體系和畢業論文上,很少有針對專業課程的教學改革。經查閱,僅有安徽醫科大學胡若磊[2]、濱州醫學院焦飛[3]分別對醫學院校生物技術專業酶工程和分子生物學進行了課程教學體系的相關研究,而對發酵工程課程的教學改革一直無人涉及。
醫藥生物技術專業在醫學院校中開設僅有10年左右的歷史,屬于一個全新的專業,各醫學院校既無可參照的教學計劃,又缺乏教學經驗,如果完全套用綜合性大學生物技術專業的發酵工程課程教學體系,不能夠滿足醫學院校生物技術專業培養目標的要求。對醫學院校生物技術專業發酵工程課程進行教學改革,順應了時展潮流,對明確發酵工程課程教學目標、提高課程教學質量有一定借鑒意義。
2 教學改革的內容
2.1優化課程體系
課程體系是人才培養的基礎,是教學改革的核心和關鍵。課題組參照相關院校生物技術專業教學大綱,結合我校實際情況編寫新的教學大綱,結合專業特點,補充新內容,刪減過時、重疊內容,避免一本書教到底的傳統教法。課程體系編排上堅持生物學和工程學兩個基礎并重,一方面通過微生物、生化、分子生物學的知識深入理解發酵過程生物學現象,另一方面應用高等數學微積分的基本原理理解發酵過程動力學和放大優化的基本思想,最終掌握發酵工業生產過程動力學和過程放大中的量化與優化基本方法。
2.2 教學內容的重組與優化
發酵工程涉及生物工業的許多領域,如抗生素工業、有機酸工業、酶制劑工業、氨基酸工業,還有新能源的開發及生態環境治理等。在這些生物工業領域中,各種具體的生產工藝,從原材料到菌種、生物反應器、產物的分離與提純等都有著很大的差異,但其基本生產模式相同、理論基礎相同。要調整該課程體系,我們對課程內容進行了分類和歸納,并選擇有代表性的內容進行講解。結合我校生物技術專業的醫學背景及專業特色,適當增加醫藥相關內容的講授學時,如重點講解抗生素、氨基酸、核酸類藥物的生產工藝過程。
3 教學方法和教學手段的改革
3.1 教學方式的多樣化
堅持以“學生為主體、教師為主導”的教育理念,采用以培養學生學習能力、動手能力、創新能力為主的教學方式。我們在授課過程中采取以學生為主體的“交互式教學策略”和教師在教學活動中運用多種教學手段、多種教學資源的“多元化教學”代替“教師講,學生聽”的傳統教學模式。在授課過程中,我們采取了系統講授法、講授和自學結合法、多媒體教學法、教學和科研結合法等多種教學方式。
3.2改革課堂教學模式,提高教學效果
在教學過程中,必須不斷探索和改進教學方法,努力提高教學效果。對于學生在學習中難以理解、容易混淆的概念進行重點講解,注重講授內容的系統性和銜接性,加深學生對所學知識的理解。另外,為了吸引學生對發酵工程課程的學習興趣,我們在授課過程中采用實例法講授。例如,在講授《發酵機理》一章時,以啤酒、酸奶、抗生素的發酵為實例,通過講授其制作過程,使學生加深了對發酵機理的認識。通過課堂討論和分析一些常見現象,積極鼓勵和吸引學生參與課堂問題的討論,增強了學生和教師的互動性,提高了學生學習的興趣和主動性。
3.3 充分利用網絡課程,充實教學手段
發酵工程課程已經成為泰山醫學院優秀網絡課程,許多教學資料已經上傳到課程網站,內容包括課程簡介、理論課與實驗課的課件、相關網站的鏈接、習題庫,拓展學習等內容并保持動態更新,拓展了學生的學習空間;開設了BBS互動論壇、課程快訊、答疑解惑、習題交流、課程建議等板塊增加了互動性、營造了良好的學習氛圍。學生可以隨時從課程網站下載教學資料,極大地方便了學生對課程的學習,加深了對課程的理解和掌握。
3.4 朋友班導師制和課外科研活動小組
為把學生培養成為寬口徑、厚基礎,具備實踐能力和創新能力的合格人才,我們實行了發酵工程任課教師與授課班級結對共建朋友班活動,擔任整個授課班級的導師。除了關注學生的日常生活和學習外,重點加強學生對發酵工程課程的科學研究思維和科研能力的培養,采用課間指導、課后答疑、參與導師科研課題、組成課外科研活動小組等形式,培養學生利用發酵工程所學知識進行科研活動的能力。
3.5實驗教學的改革
(1)改變“重理論、輕實踐”的傳統觀念,加大發酵工程課程實踐教學學時比例,減少單純驗證性實驗比例,增加綜合性、設計性實驗比重;增加與醫藥相關實驗的比重。以往的發酵工程實驗課為12學時。由于課時少。只能開出幾個基本的實驗,且是孤立的。不利于培養學生對知識綜合運用的能力和創新能力。我們于2010年修訂了發酵工程實驗教學計劃。將學時數提高到24學時。減少單純的驗證性實驗,增加綜合性和自主設計性實驗,如增加抗生素發酵菌株的分離、篩選、發酵和效價測定的綜合性實驗,既鞏固了微生物學的理論知識和實踐操作,又使學生掌握了發酵工程菌種分離的基本原理和操作方法;又如我們設計了“蛹蟲草菌搖瓶發酵培養條件優化”的自主設計性實驗,由學生分組查找資料,設計實驗方案,以多糖產量為指標,對發酵培養基和培養條件運用單因素和正交設計實驗方法進行優化,獲得最佳的培養基配方及培養條件,此舉大大提高了學生的科研能力和水平。
(2)改變傳統實驗教學為主的單一教學模式,盡量多給學生留下思考的時間和創新的機會,建立以學生為主體的實驗教學模式。為了加強學生的實踐能力,組織學生到抗生素、氨基酸等生產企業參觀和實習;鼓勵學生參與科研和生產實踐工作,并且將他們實際操作過程中的經驗教訓和知識進行總結積累,用于教學與實踐。
4改革和完善發酵工程課程考核制度
發酵工程課程成績考核一般為平時成績考核(10%)、實驗考核成績(20%)和期末考核成績(70%)。在此基礎上我們增加了考核內容的項目。加大平時成績占整個課程總成績的比例,由原來的10%增加到20%,增加學生學科發展動向報告、課程設計等作業分值,如在學期中間,給學生布置“發酵工程在生物技術中的應用”的作業,由學生自己查閱資料、制作PPT課件,自己上講臺講述,教師根據學生綜合表現打分。通過這種方式的考核,既增強了學生查閱資料的能力,又鍛煉了學生的語言表達能力,這樣的考核模式,能夠比較公平、準確地反映一名學生的學習效果。
5取得的成效
經過幾年的摸索,我們在發酵工程教學改革方面取得了一定的效果。教師素質顯著提高,備課充分,講課生動,能夠熟練運用多媒體和網絡等現代教育技術手段,以實際生產的實例講解工藝技術內容,激發了學生的學習興趣,有效地調動了學生積極參與學習過程的積極性;授課教師與學生的互動比例與過去相比明顯提高,學生課堂聽課時精神狀態飽滿、精力集中,積極性和主動性明顯提高。
參考文獻
[1]曹新.關于醫學院校生物技術建設和人才培養的思考[J].醫學教育,2005(2):21-26.
關鍵詞:地方院校;生物工程;本科生培養
基金項目:西華大學教育教學改革研究項目(20130036),西華大學研究生教育改革創新項目(YJG2016004)
Q81-4
當前,我國生物工程專業本科畢業生就業困難的現象越來越嚴重,造成這種現象的主要原因包括以下兩個方面:1)從產業結構分析,由于我國的很多新興產業尚處于起步發展階段,因此需要大量職業化程度較高的應用型人才;2)從高校的人才培養現狀來看,各地區高校生物工程專業具有明顯的同質化現象,忽視了地方特色,不利于學生的就業競爭以及地方的發展。本文重點探討了基于地方特色的生物工程專業人才培養模式,希望可以提高該專業的人才培養質量和就業競爭力。
一、結合地方發展特色,明確生物工程專業的發展方向
我國開辦生物工程專業的高校有兩百多所,涉及綜合性大學、農業院校、師范院校和醫學院校等,其學科發展方向各有偏向比如化工、發酵、制藥和食品等,但更多的是追求全面。由于各高校辦學條件的差異性,一些地方普通高校往往存在培養特色不夠鮮明,導致學生對未來職業上的困惑。而我校的情況是培養方向不夠清晰,沒有明確的專業方向和特色。這對生物工程專業的人才培養和課程體系建設顯然是不利的。
近年來,我國重點調整產業結構,逐步淘汰高污染、高耗能、低效率的傳統落后產能,大力發展高新技術產業[1]。結合我校生物工程學院的現狀,有發酵工程及釀酒工程兩個本科專業,在師資力量和教學資源上具有一定的基礎。因此,我校生物工程專業必須在此基礎上,結合高校所在地區的發酵工業包括釀酒產業的實際需求接軌。
二、明確生物工程專業人才的培養目標
要增強生物工程專業的就業競爭力,在眾多的高校中脫穎而出,就必須進行有針對性的人才特色培養,必須明確人才培養目標和特色定位。根據資料顯示,很多高校,其生物工程專業的人才培養目標大多定位較為寬泛和模糊,技術、工藝、產品、設備等面面俱到,涉及的就業領域看似很廣,面也寬,但實際的效果卻是大量的生物工程專業的畢業生找工作面臨較多的困難。為改變此現狀,提高就業競爭力,應采用單點突破的方式辦學。我校生物工程專業起源于食品科學與工程中的發酵食品方向,傳統食品發酵工程和釀酒工程領域有一定的基礎,因此應將目標定位于:以發酵工程為培養方向,掌握發酵工程技術及其產業化的科學原理、掌握生物發酵技術特別是釀酒工程技術的研發、生產等相關流程和廠房設計要求等基礎理論、基本技能,能在發酵工程領域和釀酒工程領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的高素質工程技術人才。該定位異于省內高校的學科方向,定位集中,易于突破。
三、構建具有地方特色的生物工程專業特色培養模式
生物工程專業是一類理工結合的復合型專業,其人才培養的特征也應是復合型人才的培養。目前我校生物工程專業核心課程占比存在不足,更談不上生物工程上下游技術教育的有機結合。[2]生物工程專業培養體系中,由于該專業交叉學科較多,各種教材因對體系完整的要求導致在實踐中教學內容重復比例偏大,浪費大量的教育資源;教學模式上,以傳統的課堂講授為主,實踐教學比例還不能滿足對理工復合型人才的培養,鑒于我校生物工程專業發展的現狀,筆者結合教學實踐從三方面提出生物工程專業特色培養方案的重構方案。
第一,構建專業基礎課程體系。該方面的課程體系,主要以培養本專業學生基礎理論為目的,為以后專業核心課程的學習提供理論支撐。課程主要涵蓋微生物學、生物化學、分子生物學、工程制圖、化工原理、發酵工程、生物反應與分離工程、生物工程設備與設計。
第二,構建專業核心課程體系。這是生物工程專業的主干課程,以培養本專業學生專業基本知識和技能為根本目的。該模塊以生物制藥為核心設計相應課程體系,核心課程包括:化工原理、生物化學、微生物學、有機化學、發酵工程原理與技術、代謝控制發酵、發酵工業分析、生化工程、生物分離工程、發酵設備、清潔生產與三廢治理。
第三,拓展實驗性教學環節。提高實踐環節學分比例,占總學分的30%以上,課程包括化工原理課程設計、發酵工廠概論課程設計、蒸餾酒工藝學課程設計、發酵工藝綜合實驗、生物工程生產實習、生物工程畢業實習、生物工程畢業論文(設計)。
通過生物工程專業課程的設置和學習,使學生掌握生物技術特別是發酵技術及其產業化的科學原理、工藝技術過程和工程設計等基礎理論、基本技能、專門知識和關鍵技術,熟悉生物工程產品的生產、設計、研究與開發、環境保護和可持續發展等方面的方針、政策和法律、法規,具備一定經營理念。使畢業學生獲得以下幾方面能力:科學知識的工程化能力,工程問題分析與解決能力,信息、技術和知識獲取能力,技術創新的初步能力,組織、表達和交往能力,終身和自主學習能力以及國際競爭與合作能力。
結語:
現代生物工程是一門比較活躍的科學領域,當前已經廣泛的應用在了醫藥、農業、能源、輕工、食品和環境保護等各個領域,在社會發展中具有非常重要的作用。高校生物工程專業只有不斷完善課程體系,改革教學目標和方法,建立起具有地方特色的生物工程課程教育體系,不斷強化學生的理論知識和實踐技能訓練,才能為將來的就業打下堅實的基礎。
參考文獻:
皖西學院生物工程專業的培養方案規定,本專業培養學生具有合理的知識結構、良好的人文素質、較強的實踐能力和創新精神,能夠在植物細胞工程與技術、生物質能源工程、植物天然產物開發與應用技術、蛋白質與酶工程、微生物發酵工程以及其它生物技術與生物工程類企業的管理、生產、質檢、銷售崗位就業的應用型人才。為了使該培養方案得到實施,相應的課程體系組成為:公共基礎課程、高等數學、大學物理、大學物理實驗。學科基礎課程:專業概論(導論)、無機及分析化學、有機化學、物理化學、基礎化學實驗、儀器分析、工程制圖、化工原理、化工原理實驗、普通生物學(分動植物部分和細胞分子遺傳部分)、普通生物學實驗、微生物學、微生物學實驗、生物化學、生物化學實驗、生物統計與實驗設計、文獻檢索與科技論文寫作。專業核心課程:植物生物技術、植物天然產物開發、微生物發酵工程、蛋白質與酶工程、生物質能源工程、生物工程綜合實驗。
2生物工程綜合實驗課程模塊化設置
生物工程綜合實驗根據專業核心課程的設置分為5個模塊,即植物生物技術實驗模塊、植物天然產物開發實驗模塊、微生物發酵工程實驗模塊、蛋白質與酶工程實驗模塊、生物質煉制實驗模塊。根據上述5個模塊,遴選相應實驗項目,編寫特色明顯的實驗指導教材。
2.1植物生物技術實驗模塊
植物生物技術實驗具體安排如下6個項目:(1)植物組培實驗室設計和實驗設備、實驗用品認知;(2)MS培養基母液的配制;(3)MS培養基配制、滅菌與分裝;(4)外植體分化生長的誘導培養;(5)外植體脫分化生長的誘導培養(6)組培苗的煉苗。教學目的:掌握母液的配制方法;掌握培養基配制的步驟和滅菌方法;掌握不同材料(外植體)的消毒和接種方法;掌握獲取愈傷組織的方法;通過本實驗加深對幾個基本概念(植物細胞全能性、分化、脫分化、再分化、愈傷組織、煉苗等)的理解。可執行性分析:依托“植物細胞工程安徽省工程技術研究中心”和“安徽省植物生物技術實訓中心”兩個平臺,借助一整套成熟的植物組培技術和實踐經驗豐富的指導教師團隊以及諸多的產學研合作基地,能夠很好地將植物組織培養技術傳授給學生,并付諸于實踐。
2.2微生物發酵工程實驗模塊
微生物發酵工程實驗具體安排如下4個項目:(1)固定化酵母細胞的制備;(2)固定化酵母細胞發酵制酒及其影響因素分析;(3)蠟狀桿菌液體發酵產果膠酶;(4)啤酒生產。教學目的:學會制備固定化酵母細胞,并利用固定化酵母細胞進行酒精發酵;了解菌種的制備及其質量檢測,學會使用二聯發酵系統并進行規模發酵;學會使用圓柱露天錐形發酵罐發酵生產啤酒。可執行性分析:項目(1)、(2)屬于研究性實驗,根據實驗指導書和文獻資料的查閱,學生們能獨立完成;項目(3)、(4)屬于綜合性實驗,應用性極強,能激發同學們的興趣,學生們通過課前查閱資料,帶著問題進入實驗室,在老師的指導下,自己動手操作,以期達到預期目標。
2.3蛋白質與酶工程實驗模塊
蛋白質與酶工程實驗具體安排如下5個項目:(1)SDS-PAGE;(2)5-12%SDS-PAGE;(3)抗血清制備;(4)Westernblot;(5)豬血中超氧化物歧化酶(SOD)的分離純化及活力測定。教學目的:學習SDS-PAGE測定蛋白質分子量的原理;掌握SDS-PAGE電泳的操作方法;了解抗血清制備的基本原理;掌握抗血清制備的操作步驟及方法;掌握應用Westernblot檢測抗原及蛋白水平表達等;掌握SOD的分離純化及活力測定。可執行性分析:5個實驗的開設不僅讓學生們掌握了基本的實驗操作技能,而且為學生們更高層次的深造打下了堅實的基礎,同時也推動了“皖西學院抗體制備及其質量檢測中心”的可持續發展,加強了產學研項目的深入合作,師生共贏,校企共贏。
2.4植物天然產物開發實驗模塊
植物天然產物開發實驗具體安排如下4個項目:(1)植物色素的提取、性質及穩定性:(2)黃酮類物質的提取、分離和性質;(3)植物多糖的提取、分離和性質;(4)油料作物中油脂的提取、精制和有關性質。教學目的:了解植物色素、黃酮類物質、植物多糖和油料作物中油脂等物質的提取方法、提取過程,學會運用單因素實驗、正交實驗等實驗方法優化目標物質提取的最優條件,并通過提純目標物質,研究其理化性質或生物活性。可執行性分析:植物天然產物開發涉及的范圍較廣,生物工程教研組根據實際情況開設了以上4個項目,其中第1個項目是我們開設的傳統項目,后3個項目與我們教師的科研課題密切相關,是我校研究的優勢項目,實驗條件優越,儀器設備齊全,能夠達到教學和科研的優勢互補,教學相長。
2.5生物質煉制實驗模塊
生物質煉制實驗具體安排如下4個項目:(1)了解生物工程企業生產環境及生產技術原理;(2)比較不同生物工程行業廢水檢測方法;(3)熟練掌握廢水BOD和COD的檢測原理與方法;(4)利用農林廢棄物進行生物質煉制提取木質素。教學目的:使學生了解相關生物工程企業的生產流程、生產技術原理、下游廢水排放達標要求以及最重要的排放物生產過程檢測方法,加強對生物生產和管理的達標排放的認識,同時學習相關檢測方法。可執行性分析:我校生物工程專業在第五學期有2個月的企業實習,學生們根據興趣進入相關企業,結合專業特點,學生們有選擇的進行實習、實訓,了解生物工程行業的進展和前景;另外借助校級“生物質煉制科技創新平臺”,學生們能掌握廢水BOD和COD的檢測原理與方法,初步利用農林廢棄物進行生物質煉制提取木質素等實驗技能。
3生物工程綜合實驗課程的實施
3.1開設開放式實驗
改大班集中實驗為小組分散循環實驗教學,由于發酵罐、啤酒發酵系統、氣質聯用儀、液相色譜儀、原子吸收光譜儀等實驗設備臺套數少以及組培室等實驗場地的限制,又由于實驗內容的需要,在操作上要求連續,在實際教學時就必須改變原來大班上課狀況,只有將學生分散,以小組的形式進行訓練,采取學生循環而實驗項目固定的循環實驗教學方式,才能最大限度地提高實驗設備和實驗場所的利用率。同時,建立生物工程專業綜合實驗操作訓練的音視頻、試題庫等,完善實驗用多媒體教室以及仿真實驗室的建設。
3.2開設自主設計性實驗
高等教育的目標是培養素質高、能力強的創新人才,如何實現“能力為重”的戰略主題對高校創新人才培養提出新的要求。提高本科生的動手能力和創新意識一直是實驗教學改革的主題。在自主設計性實驗中,老師給出實驗項目名稱,學生們查閱資料,設計實驗方案,然后與指導老師討論實驗方案的可行性,對無法實施的方案,老師給予適當的指導后重新設計,對可行方案進行討論修改。在實驗方案設計可行的情況下,學生們進行實驗操作,觀察現象,記錄實驗數據和實驗結果,并對結果給予分析,撰寫實驗報告,準備ppt進行實驗匯報。經過近3a的自主設計性實驗的開設,學生們獨立動手能力和創新思維能力得到了培養和提高,也大大激發了同學們自主學習的興趣。
3.3開設研究性實驗
充分發揮我院教師科研能力強的優勢,將教師的科研成果引入教學,將科研課題轉化為實驗教學內容,把科研成果轉化為實驗項目,將科研設備開放于實驗教學。既能讓學生參與到教師的科研中去,培養學生科研的興趣,又能在教師的帶動下培養科研的思維。
3.4走進工廠,實地參觀學習
英文名稱:Chinese Journal of Bioprocess Engineering
主管單位:江蘇省教育廳
主辦單位:南京工業大學
出版周期:雙月刊
出版地址:江蘇省南京市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1672-3678
國內刊號:32-1706/Q
郵發代號:2003
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:2010
期刊收錄:
CA 化學文摘(美)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊:
期刊榮譽:
聯系方式
期刊簡介
關鍵詞: 發酵食品工藝學 研討型課程 實踐教學
發酵食品工藝學研討型課程增加了研討型內容,定期布置一些超出課堂知識的開放性問題,學生經過課后查閱大量資料,以及深入思考,只有將這些知識升華才能較好地回答這些問題。一般開放性問題布置一段時間后,會組織學生討論,每次選取部分學生針對自己查閱的資料進行回答或以PPT形式給予匯報,進行課堂演講(Presentation),在匯報演講的過程中教師予以引導,其他同學可以提問方式解決布置的問題。通過課后自己查閱資料,并對資料進行綜合,升華成自己的知識,使學生自學知識的能力得到鍛煉和加強。由于這些開放性問題沒有標準答案,需要學生在查閱大量資料的基礎上,進行深入思考,因此這種方式鍛煉了學生的思考能力和創新能力,開闊了學生的眼界。而課堂討論問題的收集及匯報演講,一方面使學生的表達能力得到鍛煉,另一方面在討論過程中進一步活躍學生的思維。不僅使學生的視野更開闊,還使學生的創新思維得到加強。
1.科研研討化,培養學生的科研意識和實踐能力
將教師的科研課題應用于課程教學中,每一個科研題目都蘊含著某種科學方法與思維方法,都體現著多種知識與技能的交叉綜合運用。如將哈密瓜果啤的研制項目、阿魏菇液態培養條件優化、微生物發酵法從麥糟中制備嗜熱β-葡聚糖酶技術的研究等項目作為課堂教學和學生討論的一部分,組織學生參與其中。通過科研研討化強化培養學生的各種實踐能力,發展學生的設計、研究或應用能力,需要開發貼近科研與生產實際的實驗教學項目。
2.生產研討化,真正做到理論和實踐融會貫通
發酵工程專業課的學習是工科院校培養高級工程技術人才的重要教學環節,要培養生物工程專業人才,尤其是釀造行業的專業人才,必須和實踐相結合。應聯系學生到啤酒廠及葡萄酒廠進行短期生產實習或參觀實習,并在企業與相關工作人員探討課本上學到的東西與企業大型化生產的共同點,尋找不同點,如將啤酒工藝學、葡萄酒工藝學與工廠實踐相結合,通過查閱資料和綜合整理,進行課堂討論。如可以利用本院的葡萄酒發酵罐和橡木桶釀造葡萄酒,讓學生參與酒的釀造實踐,并結合工廠實際或實驗中出現的問題,找出解決方法,分析原理,找出根據,從而使學生依靠實踐或實驗理解理論知識,用理論知識解釋生產中常見問題和解決方法,真正做到理論和實踐融會貫通。
3.研討內容安排、研討主題設計、研討形式
(1)第一次研討(第一章發酵食品基礎)
研討內容:要求學生查閱發酵食品等相關書籍和食品類中英文期刊,自主學習食品發酵的歷史沿革、食品發酵的特點、食品發酵的研究對象及與現代生物技術的關系和食品發酵的發展趨勢。
研討主題設計:研討主題設計:安排9組學生,分別查閱茅臺酒、五糧液、劍南春、汾酒、瀘州老窖、四特酒、郎酒、董酒、西鳳酒加工工藝的特點。
研討形式:每組派一個代表利用幻燈片匯報,讓學生了解不同香型白酒的加工工藝特點。
(2)第二次研討(啤酒、葡萄酒工藝)
研討內容:安排學生在燕京啤酒廠參觀實習,查閱啤酒工藝學等相關書籍和食品類中英文期刊,了解啤酒的工藝,課堂討論糖化工藝中的三鍋兩槽體系、啤酒的功效、啤酒品評注意的問題。根據在張裕天珠葡萄酒業的參觀實習和生產實習經歷,查閱葡萄酒相關知識,討論生產中主要原料、輔助原料和有關添加劑的種類、特點與質量要求、能陳述選擇原料的基本原則、原料的種類、組成與生產過程工藝操作的關系、原料與產品質量、產品風格的關系。
研討主題設計:通過啤酒仿真軟件,結合圖片、表格、動畫、多媒體等,采用提問、討論等方式,邀請張裕天珠葡萄酒業有限公司郝東曙廠長與學生一起討論葡萄酒生產中的實際問題。
研討形式:分組討論、提問。
4.課程考核方式
(1)個人學習報告
要求學生在課程教學和討論過程中找出目前理論研究和發酵實際的工業化生產中尚存在的一些問題,查閱相關文獻和綜述,做成PPT予以匯報。
(2)小組作業
給定一個發酵食品生產,3~5個人為一組,合理分工,集體討論,利用所學知識,結合企業工業化生產,了解掌握其生產工藝及注意事項,就工藝目前存在的難點給出解決方案,并進行匯報交流。
(3)研究論文
給定目前某種發酵食品領域學術界和企業存在的難題,要求學生在目前研究基礎上,給出自己的思路和看法,并撰寫成學術論文。
參考文獻:
[1]閆東廣.高分子材料研究方法教學改革探討[J].廣州化工,2013,(14).
[2]金玉順.多媒體技術在“材料研究方法”教學中的應用[J].中國電力教育,2013,(19).
[3]孫萃玉.高分子材料性能與結構測試課程項目化教學改革探索[J].職業教育研究,2013,(03).
一 研究生擔任本科實驗實踐教學助教中應具備的基本素質
1 較好的語言表達和溝通能力
語言表達能力是現代人才必備的基本素質之一。在助教過程中,要求研究生能夠用流暢明晰的語言表達出實驗教學目的、實驗原理和詳細的操作步驟,明確對實驗材料的具體要求。要求研究生助教在教學過程中聲音洪亮,思維縝密,重點突出。
2 寬厚扎實的基礎知識,合理優化的知識體系
實課驗程一般是理論和假說的驗證,例如,微生物學實驗中的“微生物染色法”這一節實驗課,就要求研究生助教要具備有機化學,生物化學,細胞生物學等多方面的基礎知識,具備這些知識的研究生才能在講授選擇合理的實驗原理進行實驗,以及用染色法觀察微生物在各類生物實驗中起到的作用時游刃有余。能夠引導學生進入微生物的世界,使本來枯燥的實驗課程講解得非常生動、具體,實驗課程所包含的知識面和信息量都非常飽滿。
3 要有不怕吃苦,熱愛實驗實踐教學工作的精神
助教工作應該由品學兼優的研究生擔任。單從個人能力考慮,研究生完全可以勝任教學工作中的助教工作;但實際教學實踐過程中個別研究生助教在實驗課程中長時間呆在實驗室某角落,不注重發現并及時解決學生在實驗中所遇到的問題。導致研究生助教不能出色地完成學院交付的任務,有兩個主要原因:一方面部分研究生助教在工作中總是抱怨周期長、報酬少、不自由,導致思想懈怠,進取心被磨滅;另一方面,實驗教學之前研究生助教不僅需要充分參閱資料,還需提前安排好學生實驗所需材料類型和數量器材等,做好充分的課前準備。因此研究生助教工作要求研究生必須具備積極進取、勇擔責任、甘于奉獻的精神。
4 較強的實驗技能
由于研究生助教來自不同的本科院校,實驗基礎不同,自身掌握的基本操作程度不同。有些助教的基本操作如顯微鏡、培養皿、接種針等的正確使用還是不夠規范,甚至對高壓蒸汽滅菌鍋等也不知如何正確操作等。由于這些基本操作在微生物實驗中要求較高,因而在一定程度上影響到實驗教學的質量。作者在教學過程中發現在助教過程表現較好的通常是那些從事微生物相關研究工作的研究生助教,表現一般的往往是僅在本科階段學習過微生物實驗而不從事與此相關研究的研究生;表現較差是那些本科沒有學過這門課程,又不從事相關研究工作的研究生。所以研究生助教必需是在大學本科學習階段系統學習過微生物學及相關課程,或者是在研究生階段從事與微生物有關的科學研究工作,只有經過比較系統的專業訓練在從事實驗教學助教工作中才能游刃有余。因此,相關的學習和研究經歷在實驗教學過程地位相當重要。
二 研究生助教在本科實驗實踐教學中的實踐
由于近年來本科招生規模的逐年擴大,出現了教師數量不足、教學工作量大、實驗教學人員人數遠不能滿足需要等問題,研究生培養規模又在逐年擴大,那么在現有條件下如何優化資源配置,為研究生學習提供更多實踐機會、提高研究生的培養質量是目前刻不容緩的問題。研究生精力充沛,朝氣蓬勃,具有豐富的專業知識,接觸了較多的科研領域,擁有比較靈活的時間,可以在輔助教師指導本科實踐教學中發揮較大的作用。因此為了達到培養提高在讀研究生的綜合素質,提高本科實驗實踐教學質量的雙重目的,生物科學與工程學院根據研究生培養目標定位和學科特點,科學設計和充實助教工作內容鼓勵研究生積極參與實驗課程教學準備、實驗教學、畢業實習和畢業論文撰寫。
1 研究生承擔部分本科實驗教學任務
雖然實驗員在實驗室的綜合管理和實驗教學中發揮了重要作用,但是由于歷史和現實中的種種原因導致實驗員年齡普遍偏大,學歷偏低,實驗技能不高,已經不能適應現代實驗教學的需求。如我院實驗技術人員占全院總教職工人數的15%,其中具有碩士以上學歷的只占實驗人員的28.6%,具有高級職稱的占42.9%,50歲以上的已占42.9%。由于生工院教師的教學、科研任務繁重,教師和實驗員需要投入大量時間和精力。因此,生工院鼓勵優秀的研究生承擔部分本科實驗教學任務,獲得2個學分并享受適當的課時津貼。要求助教研究生上實驗課之前,首先需要隨堂聽課,學習將要上的實驗過程的講解、規范的實驗操作及實驗注意事項,隨后在專業教師的協助下,由助教研究生獨立承擔同一個實驗的講解、實驗操作答疑指導及批改實驗報告。研究生承擔部分本科實驗教學任務,既可以解決師資不足的難題,又鍛煉了研究生的組織能力和語言表達能力,加大了研究生教學能力的培養力度。
2 研究生參與指導本科生實習
本科實踐教學的主要環節之一是實習,針對生物工程和生物技術應用型強的特點,我們注重實驗教學體系的改革與完善,實行將微生物系列課程的實驗教學內容有機地重組成基本操作技能、基礎理論驗證、微生物遺傳改良、應用微生物技術和微生物研究課題等五大模塊的實驗教學改革,使生物工程專業的學生能獲得系統規范的微生物菌株的分離培養,保種傳代和遺傳改良的基本實驗操作技能;在生物工程專業的實踐教學環節中,發酵工程與設備、生物工藝學、代謝控制發酵三門專業課程教學實習,充分利用本院教學實訓基地中試車間8套全自動不銹鋼發酵罐及其配套設備,作為課程實習場所,以科研產品研制(復合微生物肥料)帶畢業實習,實習內容以三大技術:無菌操作技術、純培養技術和顯微操作技術,貫穿在三大工藝,即發酵工藝,即檢測工藝和產品制備工藝中,使學生充分利用先進的發酵設備、檢測設備和后處理設備,利用不同的微生物菌株通過發酵生產制成一種或多種產品,使每個學生在實習過程中得到全面實踐操作訓練。本科生在實習過程中,缺乏專業教師指導其實驗方法和技術,難以達到理想的實驗目的。據此,我們利用優秀的在讀研究生作為本科實習的助理導師,指導本科畢業實習,讓研究生參與到實驗室管理,此舉措不僅可以減輕教師的工作壓力,還能鍛煉研究生的協調、溝通能力,提高其責任意識,使學生在指導過程中學到新知識和鍛煉實際工作能力。
3 研究生指導本科生畢業論文
本科畢業生在學業完成前必須要撰寫并提交畢業論文或設計,并通過畢業論文答辯,方可授予學士學位。根據本科生畢業論文(設計)要求,并結合學院實際情況,我院本科生畢業論文完成方式主要分為以下兩種:一是經指導老師聯系安排,依托外單位(從事本專業生產或科研)的科研或生產項目幫助本科生擬定畢業論文題目、內容及實施方案等,在校外完成畢業論文;二是經指導老師指導安排,依托指導老師正在進行的科研項目幫助部分本科生進行分解選題,在校內完成畢業論文。以上兩種方式均由研究生導師所帶研究生協助指導老師完成指導工作,其中導師負責在論文選題、研究內容、實施方案等方面總體把關;研究生助教則具體負責文獻查閱、操作指導、數據分析等指導工作。這種配合方式不僅可以大大減輕指導老師的工作壓力,而且研究生助教在此過程中也能使自身的科研知識與技能的系統總結能力,協調配合與分析等能力得到提升;更重要的是能避免因指導老師忙于各項工作造成對本科生指導不足的現象,充分保障本科生在畢業論文實施過程中切實體會科研的過程,更加有效的使本科生享受理論與實踐相結合教學的豐碩成果。
總之,如何將學校的研究生這支龐大的新生力量補充到有限的教師隊伍中,發揮新生勢力的作用,是高校研究生創新實踐教育的重要論題。教學實踐表明,經過充分的課前準備、課上指導和課后反饋,研究生完全能做好實驗實踐教學的助教工作,并協作導師完成本科畢業論文的指導工作,這是一項很好的舉措。隨著實驗內容的不斷豐富和完善,實驗教學工作量的增加,另一方面,教師數量的增長率也比較小,這就導致了師資力量與實驗教學工作量嚴重不符的矛盾。如果讓在讀研究生參與過實驗課程的指導,則可以部分解決師資力量嚴重不足的問題。實踐證明,研究生雖然缺乏教學經驗,但他們擁有良好的理論基礎知識,動手能力和滿腔的工作熱情,完全可以在專業教師和實驗技術人員的指導下圓滿的完成實驗教學任務。
參考文獻
[1]樊憲偉,李有志.研究生助教在本科實驗教學中的作用與實踐[J].實驗科學與技術,2014, 12(2):134 -136.
[2]王倩.以《單片機原理》課程為例淺談研究生參與本科實驗教學的作用[J].計算機光盤軟件與應用, 2014,12:229-230.
[3]張玉榮, 王平, 陶辰立,等. 發揮碩士研究生作用指導本科實驗教學探索[J].價值工程, 2013,1(86): 213 -214.
一、循序漸進,構建生物技術專業基本技能訓練計劃
生物技術專業基本技能達標訓練,目的在于提高學生科研素養和解決實際問題的能力,使畢業生與就業單位的科研、生產研發和管理達到“無縫接軌”,從而能夠在社會生產、管理和服務的第一線解決生物技術方面的實際問題。在專業實驗課程的基礎上,分別在第一、二、三、四學期設置4個基礎技能訓練項目:(1)植物生物學基礎綜合實驗,訓練內容包括光學顯微鏡的結構、規范操作,臨時切片制作、觀察與輪廓圖的繪制等,對接第一學期的專業核心課程“植物生物學”。(2)動物生物學基礎綜合實驗,訓練內容包括光蛔蟲或蚯蚓的橫切片觀察;鯽魚外形、鯉魚骨骼系統的觀察,內部解剖與觀察;土壤動物的采集、保存及鑒定,等等,對接第二學期的專業核心課程“動物生物學”。(3)生物化學基礎技能訓練,訓練內容包括分光光度法測蛋白質含量、聚丙烯酰胺凝膠電泳電泳槽安裝、點樣及電泳及層析法分離鑒定氨基酸,等等,對接第三學期的專業核心課程“生物化學。(4)微生物學基礎技能訓練,訓練內容包括(革蘭氏)染色法和油鏡的使用;酵母菌大小測定;平板菌落計數法等,對接第四學期的專業核心課程“微生物學”。每個項目都設置有相應的考核要點,如項目Ⅰ的考核要點有:①光學顯微鏡的結構要點、規范化操作流程;②臨時切片的熟練制作、質量好壞與規范化觀察;③合適染料的挑選與染色效果;④植物輪廓圖的繪制和結構標注等,項目Ⅱ的考核要點有:①觀察蛔蟲或蚯蚓的橫切片裝片,并按照所給的裝片判斷出該裝片是蛔蟲還是蚯蚓并給出理由;②解剖鯽魚并繪內部解剖示意圖;③利用體式顯微鏡,根據所給檢索圖鑒定標本等,要求學生必須通過此4個專業基礎技能訓練項目的考核,否則不能取得本專業學士學位。
在此基礎上,大三大四年級設置相應的綜合實驗及實訓項目5項,進行相關實驗技能的綜合應用實訓,包括生物技術綜合實訓(內容包括生物樣品的制備、含量測定、層析技術、電泳技術等)、發酵工程綜合實訓(內容包括菌種選育、發酵原料準備、發酵工藝控制及產品分離技術等)、生物工藝實訓(內容包括抗生素生產工藝實訓和啤酒生產工藝實訓等)、酶工程實訓(內容包括淀粉酶發酵技術,生物制劑的生產工藝等)、職業技能培訓(內容包括<營養配餐員>、<食品檢驗工>國家級職業技能證書考核培訓等)。要求學生必須通過所要求的專業技能訓練項目才可以參加后續的專業(畢業)實習和畢業論文(設計)等工作。通過專業技能達標訓練,保證學生掌握本科生必須具備的現代生物技術基礎實踐技能,顯著增強學生在食品生物技術與生物制藥技術兩個專業方向的專業技能,并具有一定的行業綜合技能,具有一定的實驗設計、產品研發能力,具有歸納、整理、分析實驗結果的能力以及撰寫論文、參與學術交流的能力,同時強化職業技能資格證書作用,將擁有相關職業資格證書算入學分,進入學生的生物技術能力評價的標準,鼓勵學生多參加相關職業技能證書的培訓和考證活動,提高學生適應社會需要的能力。
二、轉變觀念,積極探索能力培養的新模式
1.改變教育觀念,在教與學中促進學生能力培養。
教學改革的首要任務是教學形式的改進。要改進過去單純傳授知識、演繹知識的教學方式,在課堂教學中努力實踐、探索師生積極互動、共同發展的教學方式與學習方式的變革;研究教師在教學中的角色轉變;提倡啟發式、討論式等生動活潑的教學方法,創設寬松、民主、高效的課堂氛圍。探討培養學生自主學習、合作學習、探究性學習的策略;培養學生在新的教學理念下搜集與處理信息的能力,獲取新知識的能力,發現、分析、探索、解決問題的能力;交流與合作的能力等。尋求適合于、滿足于不同學生學習需要的,使每個學生都能得到充分發展的教育教學途徑,開發學生智力、培養學生創造思維和實際操作能力。其實關于能力培養,我們還必須對生物教學中的存在的大量技能、技巧性的知識加以挖掘與開發。上世紀50年代英國哲學家邁克爾•波蘭尼(MichaelPolanyi)研究人類知識的形式,提出人類知識有兩種:一種類型的知識是通常以書面文字、圖表和數學公式加以表述的;另一種知識是我們知道但難以言述的知識,包括那些非正式的、難以表達的技能、技巧、經驗和訣竅等。前者稱為顯性知識,后者稱為隱性知識。顯性知識是能夠被人類以一定符碼系統(最典型的是語言,也包括數學公式、各類圖表、盲文、手勢語、旗語等諸種符號形式)加以完整表述的知識。隱性知識和顯性知識相對,是指那種不能通過語言、文字、圖表或符號明確表述,很難進行明確表述與邏輯說明,它是人類非語言智力活動的成果。這是隱性知識最本質的特性。隱性知識是存在于個人頭腦中的,它的主要載體是個人,它不能通過正規的形式(例如,學校教育、大眾媒體等形式)進行傳遞,因為隱性知識的擁有者和使用者都很難清晰表達。但是隱性知識并不是不能傳遞的,只不過它的傳遞方式特殊一些,例如通過“師傳徒授”的方式進行(波蘭尼《個人知識》,貴州人民出版社2000年11月出版)。生物教學中的能力培養,實際上確實存在著大量的隱形知識,生物技術是多門操作性很強的學科(生物技術領域包括發酵工程、細胞工程、蛋白質與酶工程、基因工程),它所涉及的多種技術(如熒光定量PCR、蛋白雙向電泳和分子雜交等)都有非常詳細的步驟,有的操作只需30秒、幾分鐘不等,幾十個步驟下來有的要耗時一周左右,而且整個過程的操作對象都不是肉眼所能分辨的,只有到了最后一步或者通過染色、或者借助儀器(凝膠成像儀、放射自顯影等)才能得出結果。即使是同樣的操作流程,不一樣的操作者完全有可能得到不一樣的試驗結果甚至大相徑庭。從此方面來看,除了依靠課堂教學的知識傳遞以外,還需要更多的重復性、個體性的操作演練,這是我們長期教學實踐所忽視的一面。
2.改革教學評價機制,多形式提高學生的專業學習能力。
在高考指揮棒下,高校的教學評價也沿襲了用分數評價學生一切學習狀況的慣性與惰性,目前高校最主要的人才評價機制是分數標注的學業成績,其他評價機制只能淪為輔助作用。如何改進教學評價機制,對專業學習能力的提高具有重大意義。為科學評價教學質量,需要確定科學的評價方法和建立科學的評價體系。為此,在專業素質能力等少數知識性較強的課程中采用百分制的積分方式,而其他的技能與創新能力的課程則盡量采用其他的計分方式,如用國家職業技能證書(如營養師考核證書、食品檢驗師考核證書等技能證書)代替課程成績,頂替學分,用研究成果(如、研究成果、科研項目等)取代實驗課成績,盡量不用量化的分數評價學生的生物技能。即使在普通生物學知識的學習評價,也盡量注重對學生學習及研究過程和方法的引導,采取通過查閱有關資料或進行實驗才能完成且無統一答案的作業等形式進行評價。考試方法多樣化,如采取開卷或半開卷、文獻綜述、專題論文、案例分析等形式,評分標準則側重學生研究、解決問題的思路和方法,是否有獨立見解和創新,從而培養學生自我學習和自我發展的能力。
3.重視科研,著力培養學生綜合運用知識的創新能力。
生物學科的特點,借助儀器進行分析與驗證是生物科研的一個特點,對生物技術專業學生來說,科研能力的培養首先必須強化專業素質能力,如,生物化學、細胞生物學、微生物學、遺傳學、分子生物學、藥物化學、食品工藝學等基礎課的學習過程中必須努力養成學生動手科研的習慣,培養基本的科研操作能力。科研訓練與當地生物資源、身邊生活實際出發,培養學生的興趣。我院積極鼓勵學生參加各種學科競賽,可獲得一定學分,如,每年一度的浙江省大學生生命科學競賽,2013年度就是以“生物資源的保護和開發利用”為主題,讓學生從保護和開發利用本土生物資源的角度,開展自主性實驗或野外調查工作,培養大學生的社會責任感、創新意識、團隊精神和實踐能力。科研關注日常所見的生物資源開發與利用并與當地的行業企業聯系,培養學生利用所學服務社會,解決企業面臨的實際問題,也鍛煉了學生綜合解決問題的能力。近年來,我們在食品生物技術的教學中,始終將科研的焦點聚集在日常的生物資源與身邊的生活現象,尋常所見的生物資源的利用與開發,如橘皮、桑葉、烏飯葉、藍莓等日常并不起眼卻對我們的日常生活有很大影響的生物資源,同時關注食品安全、食品營養,將這些科研成果運用于教學實踐,將學生關心的問題引入課堂,大大激發了同學們學習的興趣與鉆研科學的激情,學生們通過生動的具有本土特點的課堂教學的學習,既能夠扎實掌握課堂知識,又提高了運用知識解決實際問題的能力,真正使學生成為專業的應用人才。
作者:王芳 邵晨 應朝福 阮琴 何衛中 張穎 單位:浙江師范大學行知學院 浙江師范大學化學與生命科學學院
1加深對課程設計作用的認識
鑒于生物工程屬于綜合型工科專業,多數大學面向于生物工程專業所開設的主干課程主要分為機械類、化學類及生物類等課程[1-2]。由于所學的課程較多,同時,各類課程是由各專業老師單獨教學,限于專業教師的知識面,因此老師在教學環節中無法將各學科知識融會貫通,這也導致學生很難將其所學的各學科知識進行綜合理解并加以掌握,也就影響了學生對生物工程內涵的深入理解,而課程設計的開設有助于解決這一問題。課程設計是生物工程專業的一門實用性和技術性很強的專業課程,是專業實踐教學環節的重要組成部分。設計內容涉及生產工藝設計、工藝計算、設備選型及三廢處理等,學生只有綜合運用所學過的知識才能完成課程設計工作,因此,通過課程設計有助于學生將自己所學的知識融會貫通,加深對專業知識的認識。經過課程設計還可以培養學生理論聯系實際的工程能力和查閱資料、分析問題、解決問題的實踐能力,因為整個設計過程中所涉及的知識包括:化工原理、生化分離工程、生物工程設備、生物工廠設計及機械設計等諸多課程內容[1]。另外,課程設計對畢業環節中只做畢業論文,不做工程設計的同學顯得尤為重要,因為這有可能是其工作前最后一個工程實踐環節,為今后從事生物專業技術工作打下一定的基礎[3]。
2明確課程設計的目的與任務
根據課程設計的作用,要明確課程設計的目的與任務。只有在設計過程中明確課程設計目的,才能依據目的有針對性的布置設計任務,只有合理的設計任務才能有助于學生將自己所學的知識融會貫通并得到工程能力的鍛煉,學生通過完成設計任務提高了自己的綜合能力,也就達到了課程開設的目的,繼而體現課程設計的作用。即以作用明確目的,依據目的規劃任務,以任務體現目的和作用。因此,在設定課程設計目的與任務時,要讓學生能使用到所學到的大部分專業知識,并通過課程設計可以將自己所學的知識融會貫通,以培養學生綜合運用所學知識的能力。比如,通過《發酵工廠課程設計》后,使學生能夠綜合運用發酵產品生產工藝學、生物工程設備與化工原理等知識,掌握發酵工廠設計的任務、方法及步驟,培養學生使其初步具備發酵工廠工藝設計能力、設備設計能力,提高工藝計算、設備設計和繪圖技能;通過該設計,學生可以對發酵領域的前沿技術、新工藝和新設備予以了解和熟悉;在整個設計環節,學生會不斷遇到問題,如在工藝計算中對物料特性不了解導致其工藝計算結果不合理、在設備設計中對核心設備不熟悉導致其對關鍵尺寸的漏算等,學生為了解決這些問題就必須查閱大量的資料,因此,該設計還可以讓學生學會使用相關的技術手冊和設計資料,提高對實際工程問題的分析和解決能力,從而得到對生物工程專業技術人員的綜合性訓練,提高學生的綜合素質。
3合理安排設計的題目與內容
課程設計的時間一般為兩周,因此,指導老師一定要合理安排設計的題目與內容。首先,難度要適中。教師在題目制定上要充分考慮學生的承受能力和難度要求,要保證學生根據自己學過的知識能夠按時完成設計任務,如果設計難度較大,就會打擊學生的積極性或者無法按時完成設計任務;其次,課程設計選題要考慮專業特點。巢湖學院生物工程專業主要方向為發酵工程,因此,我們設計題目主要為發酵領域,如啤酒發酵工廠設計、淀粉原料酒精發酵工廠設計、氨基酸與有機酸發酵工廠設計等,這些選題都是結合生產實際、能夠體現專業特色的選題。第三、設計工作量要合理。規定的設計內容要能充分體現設計題目所包含的信息,使學生在兩周時間內能夠按時、按質完成設計任務。設計內容一般要包括以下核心環節:
3.1生產工藝的選擇及論證
生產工藝設計是整個工藝設計的基礎,是發酵工廠設計的關鍵。學生需按照確定的產品方案設計出先進但要合理可行的工藝流程路線,并對該工藝流程進行闡述論證,確定工藝過程的重要參數。
3.2工藝計算
通過此環節學生可以掌握關鍵生產環節中的物料衡算、熱量衡算、耗冷量計算、水衡算等工藝計算的方法與步驟。
3.3設備的設計與選型
主要對專業設備的工藝條件、工藝參數進行計算,掌握專業設備設計與選型的依據。
3.4工藝流程圖
繪制帶控制點的工藝流程圖一張,該圖要能明確表達各生產環節的具體聯系,主要包括設備、物料管線、主要管件、控制儀表等內容,按化工制圖的繪制要求完成,最好是Autocad制圖。
4改進課程設計的考核方式,提高學生參與設計的積極性
在很多高校中,設計成果(說明書、圖紙)所占的成績比例較大,一般為80%,主要從以下幾方面對設計成果進行打分:創新性或合理性、資料收集的全面性、工藝計算的正確性、設備參數計算及選型的合理性、說明書的質量及格式、工藝流程圖質量[1]。但作者認為,在成績評定時應該適當增加平時成績的比例。成績的評定要客觀、公正,除了要依據設計成果外,還要能體現出學生對課程設計的態度是否積極。課程設計是一門實踐課程,要體現課程設計的目的與作用,就要要求學生必須積極地參與到設計環節中并將自己所學的知識融會貫通才能完成課程設計。所以,適當增加平時成績的比例有利于提高學生參與設計的積極性。另外,還可以將“組間評定”引入到成績評定中。所謂“組間評定”,就是讓小組成員之間互相打分,因為課程設計是每小組成員之間共同努力完成的,所以他們更能了解成員在課程設計整個過程中的參與情況,因此,最終成績也更加合理。引入“組間評定”也會更加激發學生參與設計的積極性,也會使小組成員更好的協作,設計成果的質量也會隨之提高。
5結語
關鍵詞:生物技術概論;教學改革;體會
中圖分類號:G420 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)37-0041-02
一、引言
生物技術是生命科學的前沿和尖端學科[1],是20世紀70年代末80年代初發展起來的,以現代生物學研究成果為基礎,以基因工程為核心的新興學科[2]。生物技術概論作為將基礎知識和前沿科學相結合的綜合性課程,近年來,除了生命科學專業將其設置為必修課外,一些本科院校非生命科學專業為了促進復合型人才的培養,也將其設置為公共選修課程。珠海校區在2002年開設生物工程專業,并將生物技術概論設置為必修課程。由于該門課程知識面廣,涉及理、工、農、醫等多個方面,學習難度相對較大,同時也為了在醫學院校培養具有創新能力和科研實踐能力的高素質生物技術人才,筆者在多年的教學實踐和教學改革中,在教材選用和內容選擇、教學手段改進等方面不斷探索,有如下幾點體會。
二、選擇適合的教材,優化教學內容
生物技術發展迅速,因此其內容的更新和擴展也相對較快,同時,相關教材的種類繁多,為增加生物工程專業學生的知識面,培養高素質的應用型人才,教研室教師經過多次集體討論,將宋思揚、樓士林主編的《生物技術概論》作為授課教材,該書被列為“普通高等教育‘十一五’國家級規劃教材”,其內容全面而新穎,概念準確,語言深入淺出、通俗易懂,能反映生物技術各領域的最新研究進展[2],在此教材基礎上,又以劉群紅、李朝品主編的《現代生物技術概論》,(英)史密斯(Smith,J.E.)著、鄭平等譯的《生物技術概論(原書第四版)》等書作為教學參考書籍,豐富教學內容,課堂信息量得到大幅度增加。
生物技術作為一門新興學科,在教材中除了介紹基因工程、酶工程、細胞工程、發酵工程的基本原理及基本方法外,還介紹了生物技術在各個領域中的應用,但本課程理論授課僅有28學時,因此在教學內容選擇上,考慮到本專業學生的必修課蛋白質和酶工程、細胞工程和發酵工程這三門課程都有系統的專業課學習,為避免內容重復和學時浪費,將酶工程、細胞工程、發酵工程三章內容在該課程中不做講解,基因工程雖然也有單獨的專業課的學習,但考慮到基因工程技術是生物技術的核心內容,是后面各章節的基礎,因此將其保留。教學學時的合理分配,增強了學生對專業學習的興趣,提高了教學效率。
三、采用靈活多樣的教學方法
教學是一門藝術,而且是一門永無止境的藝術。教學方法即組織教學是取得良好教學效果的重要保障[3]。
1.以問題為導向,激發學生學習的積極性。生物技術概論是一門綜合性很強的學科,內容廣泛。學生在學習過程中感到難點多、知識雜亂,缺乏興趣。以往教學模式中,教師是主體,在課堂教學中始終遵循“教師講授,學生聽,課后復習,考試”這樣常規的教學思路,學生在學習的過程中始終處于被灌輸知識的狀態,學生想象力缺乏,對任何知識沒有探究欲望,缺乏創新意識,對今后的科研和工作都會產生不利影響。因此,教師在課堂教學過程中,可以針對下次內容提前布置一些問題讓學生思考,如在講授生物技術培育抗除草劑、抗病蟲作物時,可預留問題:這些具備抗病、抗蟲作物有這么多優勢,難道沒有危害嗎?在生物技術與食品包裝內容時,課前先提出問題:目前食品包裝方式都有哪些?生物技術在食品包裝方面的應用和優勢在哪里?這些問題的提出,激發了學生對知識探究的興趣。為了解決這些問題,學生在課外時間利用相關專業書籍,網絡查閱文獻,瀏覽相關網頁,不但學生自主學習能力得到提高,而且拓寬了學生對問題的深度和廣度的認識。學生在下次課前可積極發言,闡述自己的觀點和見解,這樣一來,不僅豐富了課堂教學氣氛,而且培養了學生的自主學習的能力。
2.多媒體輔助教學,提高學生學習興趣。興趣是最好的老師,也是學習的動力。在教學活動中,以多媒體技術作為現代教學手段,可以將文字、圖形、聲音、動畫等多種資源整合優化[4]。由于其豐富多彩的畫面的切換使學生置身于教學中,激發了學生的好奇心,使教學表現的內容更充實,更形象生動,更具吸引力[5]。如,講到PCR技術時,因為在其他科目中已經有介紹,考慮到學生可能有所遺忘,可以直接播放動畫,讓學生清楚PCR的基本原理和過程。在此基礎上再講解PCR的一些衍生技術,一方面節省課時避免重復,另一方面加深對新內容的理解和掌握。如,在講解轉基因食品優勢和安全性問題時,先問學生:在一些油桶說明書上明確寫有“本產品為非轉基因產品”等字樣,為什么?針對提出的問題,教師不給予解釋和評論,而是讓學生觀看利用網絡資源搜索到的視頻。這種方式比教師單獨用枯燥的PPT介紹目前轉基因食品種類和相應潛在危害要生動和有趣,同時更能啟發學生對問題進行思考。通過這些形象生動的圖畫和視頻內容,學生對這門課程產生了濃厚的興趣,不但容易掌握和鞏固新內容,也激發了學生的求知欲望,讓學生感受到生物技術與日常生活、實際應用是息息相關的一門學科。
3.安排一定自學內容,讓學生參與教學。生物技術概論內容涵蓋面廣泛,但教學時數有限;在有限的教學學時內,將所有內容都進行精講、詳講是不可能的,因此,根據教學大綱要求,教師可安排一些內容讓學生課后自學。如,講解生物技術與農業一章,其中核移植技術、胚胎干細胞技術及其在養殖業中的應用就可以和生物技術安全性及其應對措施一章中動物克隆聯系起來,布置一些問題讓學生查閱資料,如:克隆技術好不好?從社會倫理角度談對克隆人的認識。可以分成小組形式進行討論,或者以正反兩方的形式組織辯論,或者以小組形式選派代表闡述自己的觀點等,通過這種教學方式,學生的獨立思考、創新能力得到培養,并且充分發揮了其團隊協作能力,提高了學生的自學能力,為今后的學習和工作奠定了基礎。
四、完善考核方式
為避免期末考試一張考卷決定總分的弊端,實施綜合考核方案,將平時成績和期末成績相結合。對于參與課堂討論、辯論、回答問題等都作為平時成績,同時根據平時章節安排,布置了一些論文、書面報告的形式作為作業,也將其歸為平時成績。這種考核方式的變革,使學習不再以單純記憶型為主體,而是在增加學習興趣的前提下加強學生自主學習、創新等能力的培養。
五、結語
多年的教學中,教師不斷地探索、總結、實踐,使學生對學習該門課程充滿了興趣,促進了學生潛能的充分發揮,調動了學生學習的積極性、主動性和創造性,為培養高素質的應用型生物技術人才打下了基礎。
參考文獻:
[1]王正加,斯金平,夏強強,等.“生物技術概論”通識課程教學方法改革探索與實踐[J].中國林業教育,2012,30(2):61-63.
[2]宋思揚,樓士林.生物技術概論[M].北京:科學出版社,2007.
[3]朱甫祥.基于高素質應用型人才培養的生物化學教學[J].高校生物學教學研究,2012,2(1):24-28.
[4]崔妮,王曉娟,顧宜,等.高校多媒體教學發揮最大優勢探討[J].基礎醫學教育,2011,13(8):772-773.
例如:生物化學與分子生物學實驗中均有DNA的提取實驗,經過協調和整合,DNA的提取與測定實驗統一安排在“生物化學與分子生物學大實驗”中.我們要求學生自己查閱資料并進行實驗準備,設計和探討不同植物和動物DNA的提取、純化和檢測技術.將這2門課程內容有機融合在一起,不僅避免了實驗內容的重復,而且讓學生了解了基礎實驗在解決實際問題中的重要性,進一步激發了學生的學習熱情.近8年來,生物技術專業共合并了16個實驗,增加了6個綜合設計實驗,實驗資源得到整合優化.此外,我們還專門制定了實踐教學考核大綱,大幅度增加實踐環節的學時和學分數.在生物技術專業新的培養方案中,實踐教學時間安排為36周,共計28學分,較2004年前增加10個學分,時間延長了10周,其中綜合性實驗6門(18周,12學分);畢業論文20周(6學分);畢業實習時間為8周(4學分).開設的綜合性很強的實驗課程有“基因工程實驗”、“微生物與發酵工程實驗”、“生物化學與分子生物學大實驗”、“生物下游技術綜合實驗”、“水環境與水質分析綜合實驗”和“植物組培與細胞工程實驗”.每個實踐環節都有具體考核指標,嚴格考核學生的實踐技能,對考核優異者由學院頒發獎勵證書,以此激勵學生對實踐環節的重視,強化學生動手能力、創新能力和綜合分析能力的培養.在優化生物技術實驗課教學內容的過程中,我們逐漸建立和完善了以綜合能力培養為主的新實驗教學模式.其核心就是將實驗教學過程與具體的研究課題相結合:可以將教師的一些較成熟的科研成果開發為可供學生操作的實驗,突出和強化本專業綜合實驗的特色;或者讓學生參與教師的科研項目,在教師指導下完成科研工作.增設設計性實驗,可以使學生由被動學習變為積極主動的探索,調動起學生學習的積極性.這樣既能讓學生更好地理解和掌握理論知識,又能鍛煉他們的實踐、創新和綜合運用知識的能力,同時還能促使學生較好地掌握專業技術和實驗技能,引導學生初步實現由知識學習向科學研究的轉變.例如:釀酒是生物技術專業“發酵工程學”實驗教學中一個鍛煉學生動手能力的綜合性實驗,教師在實驗教學過程中,將課題內容與實驗教學過程相結合,讓學生在參與教師科研課題的過程中掌握釀造技術,達到了良好的實驗效果.
2培養學生科研創新能力,注重科研與實踐教學相結合
在實踐教學改革中,我們充分利用生命科學學院科研力量比較雄厚及科研經費較多的優勢,增設了一些具有實用性、挑戰性的實踐教學內容.例如:圍繞瓶裝飲用水水質與安全的相關課題,我們在微生物學實驗中開設了“水質細菌監測”綜合性實驗,該實驗內容涉及培養基制備、滅菌、平板分離、染色、鏡檢等綜合技能訓練.在實驗前1個星期,先讓學生明確實驗任務和實驗目的,然后讓他們自主查閱文獻資料,設計實驗步驟,擬定實驗所需的藥品及儀器,整個實驗方案經指導教師審閱批復后,學生可申請進入學院開放式實驗室自主完成實驗.這類實驗從藥品稱量、配置、儀器使用、檢測到最后完成分析報告,都由學生自主完成,學生不再像以往那樣被動跟隨老師學習,從而使學生學習的積極性和主動性得到明顯提高.再如:為配合“分析化學”、“生態學”及“污水處理技術”等課程的教學,我們開設了“水環境與水質分析綜合大實驗”,對星湖水質和水生生物等多項指標進行了分析、測定,并利用該科研課題的實驗基地,開展了“人工濕地污水處理”與“人工濕地生物多樣性調查”實驗,取得了較好的實際效果.學生通過親歷這些項目的研究過程,不僅學到了生物專業知識和科學實驗方法,還能及時了解生物技術的最新發展動態、熱點及新方法、新技術,切身體會到理論知識在解決實際問題中發揮的關鍵作用,這種做法有利于增強學生的綜合分析問題能力和科學研究能力.
3對學生開放研究室和研究所,注重學生早期科研素質的培養
大學里的研究室和研究所通常只對做畢業論文的高年級學生和研究生開放,低年級學生常常被拒之門外.為了提高學生的綜合素質,培養其科研精神,提高其就業競爭力,我們學院在教學與科研結合的實踐教學方面做了一些嘗試.學院將學生早期科研素質的培養納入本科教學計劃,并明確了2種操作性較強的科研與教學結合的實踐教學模式.一種是學生作為助手直接參與研究所的科研工作.具體實施辦法是在每學年開學之初,學院將各研究機構承擔的科研項目、擬開展的科研計劃等信息提供給學生,讓學生根據自己的興趣、專業特長從中選題.在與專業指導教師聯系并明確課題后,由學生自己獨立設計較為詳盡的實驗步驟,在交由指導教師審閱修改后,允許學生利用課余、假期及實踐教學的時間,進入研究所或實驗室從簡單的科研前期工作開始學習.期間,指導教師會安排學生參加科研小組的專題講座,讓學生逐步了解開展科學研究的方法;此外,教師還鼓勵學生作科研心得報告、階段工作總結報告等.通過這些實實在在的鍛煉,學生通常很快能夠把握工作要領,其實際動手能力、分析解決問題能力及撰寫科技論文水平都會得到明顯提高.在實踐教學計劃中,這一模式被安排在2年級的第1學期,并一直貫穿到大學4年級.學院對這一工作進行統一部署,2年級學生直接參與到3、4年級的科研小組,通過高年級學生的傳、幫、帶,熟悉實驗室的操作流程,特別是一些精密儀器的使用方法.這樣到他們真正進入畢業實習及論文寫作階段,學生不僅具備了獨立完成教師交予的部分科研任務的能力,也具備了進入生物技術相關企業和科研單位進行研究的綜合能力.另一種模式則是由學生自己提出課題申請,經學校專家組審閱、討論并同意立項后,由學校撥發一定額度的研究經費,然后在專業教師指導下由學生自主完成.這種對學生早期科研素質的培養成效顯著,多名學生由此獲得省、市大學生科技創新大獎.在科研與教學相結合的創新模式促進下,學院研究工作也得到進一步發展,生命科學學院成為學校科研成果最多、科研經費最雄厚、社會效益較好、科研機構較全的單位,院內先后設立了生物研究所、特種水產研究所、生物醫藥工程中心、果樹研究所等多個研究機構,先后承擔省、市科研項目數十項,為科研與教學結合奠定了物質基礎和良好的研究平臺.
4加強實踐教學師資隊伍建設,努力打造優秀指導教師團隊
生物技術被公認為21世紀最具活力的學科,隨著生物科技日新月異的發展,學科分化日漸細微,各學科間的交叉、融合、滲透現象愈來愈明顯[5].在此形勢下,打造一支能把握生物技術各學科前沿知識,素質高且富有科研工作經驗的優秀實踐教師團隊,是實現科研與教學結合的重要保證,也是關系學生實踐能力培養成效的關鍵.為此,學院積極加強師資隊伍建設,明確并實施了科研導師制,導師主要由學術水平高且富有科研工作經驗的教授、副教授組成.由這些學術骨干牽頭把相關專業的教師組織起來,形成一支研究型、合作性的科研團隊,以團隊方式申報項目;導師作為課題主持人,將一個大的科研項目分解為若干子項目后,逐一落實到團隊中的每位教師.這樣一來,不同學科、不同層級的課題參與者為了共同的科研目標共擔責任,加強聯合互助,學科發展的整體合力得到明顯增強,保證了科研項目的順利實施,同時也給科研經驗不足的青年教師提供了良好的鍛煉機會.此外,學院還聘請了一些知名院士作為客座教授,這一舉措不僅增強了學院的科研力量,提升了學院的科研層次,同時活躍了學院的科研氛圍.目前,肇慶學院生命科學學院生物技術專業有外聘院士1名,專職教師12人;其中教授3人,副教授6人,講師3人;研究生以上學歷教師8人.該專業還組建了生物工程科研創新團隊、生態學科研創新團隊、果樹科研創新團隊,形成了一支學術造詣深厚、專業能力強、職稱結構合理的師資隊伍;同時,學院還大膽引入競爭機制,實行導師負責制,定編定崗,建立科學合理的崗位聘任條件,激勵教師勇于承擔導師工作任務,勤奮、敬業、踏實地工作.
5加強與企業的橫向合作,整合科研與教學結合的社會資源
學院自開設生物技術專業以來,十分重視“產、學、研”合作培養模式,先后建立廣州大觀農業科技有限公司實習基地、肇慶藍帶啤酒集團實習基地、黑石頂省級自然保護區實習基地、星湖風景名勝管理局、九龍湖風景區、高要恒興水產科技有限公司、四會貞山鱷魚養殖有限公司等教學實習基地;此外,還與廣州楊氏生物技術有限公司、逸舒制藥有限公司、肇慶農業良種示范推廣中心等數十家企事業單位建立科研合作關系,共同攻關,讓學生參與教師的科研活動,走“產、學、研”結合之路.一方面,教師通過參與科研可以為企業解決許多實際問題;另一方面,教師利用企業的設備條件可以開展綜合性、設計實驗或者科技創新活動.以生產促進科研,科研推動教學,再將科研成果轉化為生產力,以此形成良性循環.學生通過參與“產、學、研”結合活動,鞏固了理論知識,提高了綜合素質,就業競爭力也顯著提高.
6結束語
1食品生物技術導論教學現狀和存在的問題
1.1可供選擇的合適教材數量不多在學科發展的初期,大多選擇過去輕工院校所編寫的食品工程專業教材,然而隨著社會的不斷發展進步,這些教材已經遠遠不能適應學科發展的需要。雖然個別院校針對這一情況也陸續編寫出了不少相關教材,但由于該學科綜合性強這一特殊性,很難系統的將生物技術與食品學科有機地結合起來,因此迫切需要適應新時代的要求,編寫出將現代生物學理論與食品科學緊密結合,充分體現理論與實踐相結合的完整教材。1.2學生興趣不高由于是選修課程,所以經常不能引起老師和學生足夠的重視,很多學生只是為了修滿學分,認為該課程不是主干課程,所以也不會花很多精力,深入學習和研究,到課率不高,即使到課也注意力不集中,課堂上玩手機,做其他事情的學生大有人在。其次,該課程綜合性很強、課程內容抽象、從表面上看來與食品科學專業沒有直接聯系,而且難度也較大,對于食品科學類專業學生來說,要學好不是易事,因此也使得很多學生知難而退[2]。
2提高《食品生物技術導論》課程教學質量的探索與實踐
2.1選好教材,對教學內容把握得當學生的學習時間有限,而作為一門選修課程,要想在有限的時間內,讓學生獲得更為豐富有用的知識,則需要在選擇教材上費一番功夫。而生物技術更新快,不斷有各種新技術、新概念出現,食品領域也有各種新的法律法規涌現,因此教材的選擇更是上好一門課程的重中之重,合適的教材能夠使學生較好地掌握和了解食品生物技術的基本知識體系和學科發展最新動態[3]。我們選擇的是羅云波主編的《食品生物技術導論》,彭志英主編的《食品生物技術導論》和劉遠主編的《食品生物技術導論》作為教材或者教學參考書,這些都是按照國家教育部高等教育規劃的面向21世紀課程教材。讓學生掌握該門課程所涉及的各領域的基本知識和技術,并能夠與現實生活中的實例聯系起來,解釋分析其中的原理。注意把握好教學內容,由于該門課程綜合性強,覆蓋面廣,涉及到多門課程相關的知識,所以在講授內容方面要減少與其他類似課程的重復,重點突出。例如講授細胞工程及其應用這一章節時,微生物細胞的培養是《微生物學》課程中重點介紹的內容,所以就不必重復有關培養基組成,種類等知識。而在講授基因工程及其應用時,一些專業性比較強的內容如PCR技術,細胞的重組與克隆等技術對于沒有分子生物學背景知識的食科類專業學生來說有難度,不宜講得太深入,可以多介紹其在食品行業的相關應用。要把握全局,講基因工程、細胞工程、酶工程等課程相互聯系,突出其承上啟下、相互貫徹聯通的特色,有效地安排完成教學內容。2.2教學手段多樣化根據具體內容,選擇合適的教學方法,做到多媒體教學與傳統教學相結合。多媒體教學可以充分利用圖片、文字和動畫等多種方式,從不同角度和層次對相應內容進行講解,使得很多抽象的內容變得更加形象、易懂,對于某些重要的新概念、新技術的講解可以適當詳盡,并在黑板上板書,讓學生記憶深刻,所謂“好記性不如爛筆頭”[4]。制作多媒體課件時,要盡量做到言簡意賅,避免大篇幅的文字,文字應用不同的字體大小或顏色突出重點、難點和關鍵詞,并附上與內容相結合的具有創意的圖片。采取現代化教學方式與傳統教學方式有機結合,可以在更短的時間內讓學生輕松的接受新知識,新概念,提高學習效率。2.3教學方法多樣化(1)提問式教學法在講解某些對于學生來說還比較熟悉的內容時,可以適當提問以集中學生的注意力,引發學生的思考,讓學生積極主動的回答,活躍課堂氣氛[5]。例如在講授細胞工程內容時,可以提問真核細胞與原核細胞的區別;講授食品生物工程下游技術時可以提問常用的分離純化方法有哪些;講授發酵工程及其應用時提問我們常見的食品中哪些是發酵食品,哪些是非發酵食品,這些內容對于學生來說,都不算很陌生,要把問題回答好,也不至于讓學生很為難,通過這些方式可以讓學生多思考一些常識問題,同時,通過提問可以了解學生對知識點的掌握程度,避免后續對學生已掌握知識點的反復強調,進而提高授課效率。(2)實例式教學法將食品生物技術與日常生活中遇到的一些問題相結合,讓學生覺得食品生物技術隨時在我們身邊發揮作用,它并不是遙不可及,高深莫測的,以此來引起學生的重視[6]。例如講授酶工程及其應用這一章節時,由于涉及的內容與食品行業密切相關,更貼近生活,所以學生興趣比較濃厚,參與意識很強烈,課堂氣氛比較活躍。以酶的應用為例,在果汁的制作過程中,加入一定量的果膠酶后,果汁黏度迅速下降,渾濁顆粒迅速凝聚,使得果汁得以快速澄清、易于過濾;在食品保鮮過程中,用一定黏度的對人體無害的溶菌酶溶液噴灑,可以對水產品起到防腐保鮮效果;在啤酒生產中添加蛋白酶可提高啤酒的穩定性,添加β-葡聚糖酶可提高啤酒的持泡性,加入α-乙酰乳酸脫羧酶可有效降低雙乙酰含量,加快啤酒的成熟。實例可以采用相關的小實驗、視頻、事故、游戲、圖片等方式,通過這些常見實例的講解與分析,可以讓學生很好的將生物技術與食品行業很好的聯系起來,讓他們覺得生物技術對于學好食品專業的重要性。(3)換位教學法讓學生參與到教學中來,實現教師與學生的角色互換,充分調動學生的積極性[4]。可以提前布置好一兩個題目,或者內容相對容易理解的某一章節,讓學生課后自己查閱文獻資料,制作成ppt,在課堂上進行講解,講解完以后老師提問,由講解人解答,其他同學有意見或者建議,也可以做一定的補充,也可以提問,只有讓學生充分參與到教學實踐中來,才會真正用心、主動的學習。通過這種教學方式,學生在分享所獲知識的同時,也有助于提升學生的公眾表達能力、總結能力和解決問題的能力,進而提高學生的學習能力和學習興趣:真正做到教是最好的學!2.4考核方式多樣化該課程作為專業選修課,學生缺課現象時有發生,有些學生對專業學習缺乏規劃,憑一時興趣或者純粹是為修滿學分而選課,并非出于自己的愛好,所以很少來上課,企圖在考試時走捷徑,所以把平時到課率納入考核范圍很有必要。要不定期的對學生到課情況進行抽查,督促學生不遲到早退,建議平時到課情況占考試成績的20~30%。平時上課時對學生的表現及時記錄,上課認真聽講,能夠積極配合老師,提問時能夠很好的回答,或者討論問題時表現較佳的學生給予加分。這樣既調動了學生的積極性,還能夠很好的培養學生的表達能力和分析解決問題的能力,鍛煉學生在公共場合發言,克服膽怯心理,同時根據學生課堂上的表現適度加分,給予獎勵,也體現了公平公正原則[7]。考試可以采用撰寫和專業知識相關的課程論文形式,或者卷面考核的形式。根據情況具體實施,也可以兩者相結合。如果采取撰寫課程論文的形式考核,則可以提前布置,使得學生課后有充分的時間準備,免得與其他必修課程的復習時間相沖突。學生可以自由選取感興趣或者了解比較透徹的題目,查閱文獻資料,網上搜集相關知識,組織材料,構思成文。既對所學知識進一步理解和應用,又拓展了知識面,使學生積極主動的接受新知識、新概念,還能提高學生寫作論文的能力,為今后的繼續深造或者走上工作崗位奠定基礎。2.5豐富課后實踐活動獨立開展科研活動。培養學生的科研創新精神,將第一課堂延伸到第二課堂,讓學生自主開展科研工作,或者作為老師的科研助手,直接參與到老師的科研項目中來[8]。也可指導有想法的學生自主申報大學生創新性實驗項目,獨立開展科研活動,讓學生自行選擇感興趣的內容,查閱文獻資料,設計實驗方案,開展實驗,定期對實驗進展跟蹤了解,遇到問題一起協商解決,這樣就能培養學生的科研創新精神和動手能力及解決問題的能力。參觀實習基地。帶領學生到工廠或者實習單位參觀,做到理論與實踐相結合,了解課堂上學到的生物技術在食品行業中的具體應用,例如:啤酒生產過程中多種酶發揮的作用;奶制品、乳制品企業中,乳酸菌在發酵過程中所起的作用等;利用基因工程改良油料作物在提高食用油的營養成分中所起到的作用等。
3結語
隨著社會的快速發展,各種新的生物技術不斷涌現,在食品行業中發揮著越來越重要的作用,因此怎樣讓食品科學類專業學生學好《食品生物技術導論》課程為今后的工作、科研服務是一個值得探討的話題。需要教師不斷學習新的知識、概念,開拓創新,做到與時俱進,同時,不斷改進教學方式、方法,做到事半功倍。
作者:張春艷 李清明 周紅麗 易有金 譚興和 單位:湖南農業大學食品科技學院