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1、 发酵工程实验课中学生自学能力与创新意 识养成 为国家培养高素质创新型人才是现代高等教育的主要任务之一，其 中实践是创新型人才培养过程中必不可缺的一个重要环节1.实验课 程不仅帮助理解理论课程的内容，而且对锻炼动手能力、分析和解 决问题能力以及培养创新能力，都起到至关重要的作用。发酵工程 要求从业人员具备较强的实验技能，发酵工程实验是生物技术和生 物工程专业学生的必修课。我们在发酵工程实验教学中把培养学生 的自学能力和创新能力作为重要目标。1 发酵工程实验教学中自学能力和创新能力培养的重要性发酵工程实验教学过程中，由于受到课时短、实验设备及场 所等条件限制，常出现实验数目少、实验内容缺乏系统性
2、、多为验 证性小实验等问题，学生学习主动性不高，很难适应培养创新型人 才的需求2.创新能力是创新主体从事创新活动时，把从外在获得的 创新知识、创新技术及创新精神等通过内化而形成稳定品质并加以 表现出来的能力3.当今社会，知识更新快，具有创新精神的人，能 充分发挥自己的主观能动性，将学过的理论与实践相结合来解决很 多新的问题。当前的教育，对创新学习能力的培养非常迫切，自学能力的 培养更为重中之重。自学能力是培养创新思维的必备前提，在培养 学生自学能力的过程中，创新思维也能有较大程度的提高。要创新， 主体者要具备丰富的知识。丰富的知识仅依靠老师和他人是无法形 成的，只有具备了自学能力，主体者通过自
3、学不断积累形成4.因此， 教育者应不断加强对学生自学能力的培养。知识的更新、书本知识 的滞后性也决定了必须培养好学生的自学能力。因此，在发酵工程 实验教学中，教师要注意学生自学和创新能力的培养，学生才能适 应发酵知识日新月异的需求，才能真正成为发酵行业所需要的人才。2 发酵工程实验教学中培养学生自学和创新能力的措施2. 1 实验教学前注重学生自学和创新能力的培养实验教学前，教师提前给出实验题目，学生查阅有关资料， 预习实验，写出含预期实验结果的预习报告，还可自己设计实验步骤，充分发挥他们的自学能力。学生自己完成实验前的全部准备工 作，如准备实验材料、组装实验仪器、列出耗材清单，完成这些过 程必
4、须依靠自学。2. 2 学生通过自学补充实验原理发酵工程实验集成度较高，牵涉到分析化学、有机化学、生 物化学、微生物学、发酵工艺学、化学工程等学科的实验内容。发 酵工程实验教学中讲解的原理侧重于发酵工程课程中涉及到的理论， 而学生常对以前所学课程知识随学随忘。如果学生不进行深入思考 的话，很难全面理解和掌握实验过程中所出现的一些现象。因此， 我们让学生通过自学补充以前接触过的实验原理，达到复习又培养 自学能力的目的。如开放性实验项目-固态发酵- 红曲发酵系列实 验中，按步骤所涉及学科分述如下： 红曲霉分离纯化和细胞形态的 观察是微生物学的内容，红曲霉菌种扩大培养与制备、红曲霉浅盘 固体培养和厚层
5、固体通风培养是发酵工程的重点内容，红曲代谢产 物的浓缩、红曲色素的分离纯化是化学工程学的内容，红曲色价、 红曲组分抗氧化能力和红曲粗提物的自由基清除活性的测定是分析 化学的内容。因此，在学生预习实验时，可先提醒学生此实验总目 的和大概原理，然后让学生通过自学补充实验步骤中所涉及的详细 实验原理和目的。学生巩固了以前所学知识，对操作还知其所以然， 增强了创新能力，还可提高综合实验能力。2. 3 按尊重的教育理念改变实验教学的开设形式东北师大史宁中校长曾提出： 树立尊重的教育理念。即尊重 教育规律，尊重学生的个性发展 1 力的发展提供一个自由的空间和 良好的氛围。遵循此理念，为使学生有更多的机会进
6、行自学、动手 和创新，我们将发酵工程实验分为： 必做实验、自学实验、选做实 验、开放性实验和教师科研实验。必做实验是教学时间教师讲解示 范后学生进行操作的实验，主要针对学习新原理和关键操作的实验。自学实验，学生自学后操作的实验，要求学生必须操作，但 教师不讲解或在非教学时间少量讲解。开放性实验是主要依靠学生 兴趣设计和完成的实验，实验过程中教师基本不参与。选做实验， 即在拟开设的几个实验中，学生可选择其中的一个或一部分实验进 行，主要还是取决于学生的兴趣。教师科研实验，让学生参与到教 师的科研项目中来。通过设立必做实验、自学实验、选做实验、开放性实验、科研实验，学生可根据自己的愿望和兴趣学习，
7、教师也 能为兴趣浓厚的学生提供理论与实践相结合的学习条件。2. 3. 1 设立开放性实验，有利于自学能力和创造力的培养发 酵工程实验教学中，常因为学时数限制，只能挑选工艺环节中一部 分进行，不能完整进行一个覆盖工艺流程所有环节的综合实验，不 能真实模拟工业发酵工艺上、中、下游的各个环节。通过开放性实 验的实施，可弥补发酵工程实验课程教学的缺陷。贵阳学院微生物 与发酵工程实验室为全天候开放实验室，结合该实验室设计特点及 仪器设备等条件，作为教师的我们推荐了一个综合性实验-固态发 酵 - 红曲发酵系列实验作为一项较固定的开放性实验。通过该系列 实验的实施，学生参与了该发酵工艺从菌种纯化到红曲色素发
8、酵产 品的所有流程（ 步骤见 2. 2） ,能对固体发酵产品的整个工艺流程 进行系统梳理和有机联系。学生主要依靠自学完成实验，也可自己 设计不同实验步骤，充分发挥他们的自学性和创新性。2. 3. 2 开设自做实验，充分发挥学生的自学能力和创新能力 与典型发酵工艺流程相比，发酵的完整工艺流程在储备菌种环节前 面多了菌种选育这一环节。本科教学要求学生具有一定的科研能力，我们特意增加菌种 选育这一部分实验，这有利于学生掌握怎样得到更优良的菌种知识 和熟悉整个发酵工艺流程。同时，储备菌种环节复壮过程中也需用 到菌种选育方面知识。因此，增加菌种选育实验的这个环节，有利 于学生今后从事发酵相关行业的工作。
9、我们选取了自然选育和诱变 育种这两个实验，前者作为必做实验，诱变育种作为自做实验。因 为诱变育种中具有与自然选育相似的环节（ 初筛、复筛等） ,结合 课堂理论介绍有关诱变育种的知识，学生通过自学后完成实验，即 节约了教学时间，又锻炼了自学和操作能力。2. 3. 3 开设选做实验选做型实验，只要求部分精力充沛、对 发酵工程实验特别感兴趣愿意多动手操作的学生选做。安排选做题目既尊重了学生的个性，也一定程度解决了教学 安排上的难题。有关发酵食品实验中，我们拟开的实验有： 甜酒酿 的发酵； 酸乳的发酵； 泡菜的发酵，都是微生物在食品上的发酵 过程，学生可选做。先根据学生选择项目的不同进行分组，先安排
10、他们自学，写出实验原理，标出不能理解的步骤。指导老师根据学生自学状况，选出每大组较好的同学为小组 长，先指导小组长操作，再由小组长带领各组学生相互讨论进行实 验。2. 3. 4 让学生参与教师科研实验让学生参加教师的科研工作， 是培养学生自学能力、创新能力的有效途径。以双向选择形式进行， 如我们学院一部分有兴趣的学生参与到课题以马铃薯薯渣发酵生 产单细胞蛋白饲料的研究实验中，学生参与了从事科研过程中的 查资料、设计方案、操作、分析处理数据和写报告等所有环节，老 师只是给以适当的指导，他们的自学和创新能力充分体现到整个实 验过程中。2. 3. 5 各种开设形式的实验进行有机结合各种开设形式的实
11、验有机结合，促使学生掌握原理和操作的同时，更有利于发挥他们 的自学能力和创新能力。在环境工程领域测定水体的污染程度实验 中，教师拟选了三个实验： 化学需氧量的测定（ 重铬酸钾法 CODCr） ; 生物需氧量（ BOD5） 的测定； 水中溶解氧测定（ 碘量法） .化学需氧量的测定选为必做实验。水中溶解氧的测定是 采用化学方法分析水中的溶解氧，与化学需氧量的测定有相通之处， 但又是环境领域经常测定的项目，利用分析化学知识结合自学，学 生可以独立完成，因此选为自学实验。BOD5 的测定作为开放性实 验开设，原因是该实验中所涉及的稀释、接种、溶解氧的测定等关 键步骤在以前实验中接触过，但其测定意义较大
12、。通过这三个实验 的实施，兴趣浓厚的学生可系统性掌握有关水体污染测定知识，兴 趣一般的学生也可掌握最基本的操作。2. 4 改革考核方式以往实验课成绩主要依据实验报告、考勤和实验操作印象分 获得。大多数学生操作分相似，最后实验成绩的差别主要体现在实 验报告上，使学生在实验报告上花费更多心思,没有充分发挥学生的 自主学习和创新能力。我们评定发酵工程的实验成绩来自于四部分：平时成绩，主 要考察学生的学习兴趣，因为兴趣是养成自学习惯的前提，从考勤、 学生自学所写实验原理、准备实验器材、预习报告等综合评出，占 20% ; 各教学实验报告占 20% ; 实验操作占 30% ;剩余的 30% 着 重强调对学
13、生自学能力和创新思维的评价。我们采取设计性实验的 形式来完成最后 30% 的考核，教师可拟出一些设计性题目，学生也可自拟与发酵相关的题目，或者与发酵相关的科研题目，以开放性 实验形式完成，教师根据完成此项实验过程中的实验方法、实验操 作、实验结果的准确性及学生科研素养的提高方面综合评出成绩。2. 5 通过情感因素调动学生自学和创新的积极性学生对教师的接纳度和喜爱程度影响学生自主学习性和创新 性能力的发挥。教师情感最根本的是对教学工作、学生热爱，在师 爱的关怀中，学生逐渐意识到自己的主体性存在，才能积极主动地 接受和执行教师的教育理念5.因此，我们在发酵工程实验教学过程 中，注重情感的投入，学生
14、在某一方面或者某一细节做得好，都给 以鼓励。在教学过程中，让学生获得学习成功的体验，有利于发展 学生的学习兴趣和良好习惯的养成。对做得好的同学鼓励的同时， 多给他们讲解发酵方面的前沿性知识，帮助他们开阔眼界，指出新 的方向，有利于进一步探索。对不喜欢自学和创新的学生，多挖掘 他们在实验中的闪光点或进步点，如接种很娴熟、划线稀释操作标 准、实验方案设计不错等等，通过放大他们的优点，帮助他们建立 自信，提高自我要求。对自学和创新方面的中等生，一个被老师最容易忽略的群体， 用心指导、微笑、赞美对于他们都是极大的鼓励。3 结语笔者通过贵阳学院生物与环境学院 2008 级、2009 级和 2010 级生物工程三届学生的教学实践中发现，随着笔者对发酵实验 教学中自学能力和创新能力培养的娴熟性的不断提高，学生的动手 能力和创新能力在不断增强。在进行有关发酵发面的毕业论文设计 时，学生表现得越来越好。自学能力和创新能力强的毕业学生在从 事发酵行业方面工作时上手更快，更受发酵行业认同。
