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    發酵工程實驗課中學生自學能力與創新意識養成

    時間:2015-12-09 來源:未知 作者:小韓 本文字數:4410字

      為國家培養高素質創新型人才是現代高等教育的主要任務之一,其中實踐是創新型人才培養過程中必不可缺的一個重要環節[1].實驗課程不僅幫助理解理論課程的內容,而且對鍛煉動手能力、分析和解決問題能力以及培養創新能力,都起到至關重要的作用。發酵工程要求從業人員具備較強的實驗技能,發酵工程實驗是生物技術和生物工程專業學生的必修課。我們在發酵工程實驗教學中把培養學生的自學能力和創新能力作為重要目標。

      1 發酵工程實驗教學中自學能力和創新能力培養的重要性

      發酵工程實驗教學過程中,由于受到課時短、實驗設備及場所等條件限制,常出現實驗數目少、實驗內容缺乏系統性、多為驗證性小實驗等問題,學生學習主動性不高,很難適應培養創新型人才的需求[2].創新能力是創新主體從事創新活動時,把從外在獲得的創新知識、創新技術及創新精神等通過內化而形成穩定品質并加以表現出來的能力[3].當今社會,知識更新快,具有創新精神的人,能充分發揮自己的主觀能動性,將學過的理論與實踐相結合來解決很多新的問題。

      當前的教育,對創新學習能力的培養非常迫切,自學能力的培養更為重中之重。自學能力是培養創新思維的必備前提,在培養學生自學能力的過程中,創新思維也能有較大程度的提高。要創新,主體者要具備豐富的知識。豐富的知識僅依靠老師和他人是無法形成的,只有具備了自學能力,主體者通過自學不斷積累形成[4].因此,教育者應不斷加強對學生自學能力的培養。知識的更新、書本知識的滯后性也決定了必須培養好學生的自學能力。因此,在發酵工程實驗教學中,教師要注意學生自學和創新能力的培養,學生才能適應發酵知識日新月異的需求,才能真正成為發酵行業所需要的人才。

      2 發酵工程實驗教學中培養學生自學和創新能力的措施

      2. 1 實驗教學前注重學生自學和創新能力的培養

      實驗教學前,教師提前給出實驗題目,學生查閱有關資料,預習實驗,寫出含預期實驗結果的預習報告,還可自己設計實驗步驟,充分發揮他們的自學能力。學生自己完成實驗前的全部準備工作,如準備實驗材料、組裝實驗儀器、列出耗材清單,完成這些過程必須依靠自學。

      2. 2 學生通過自學補充實驗原理

      發酵工程實驗集成度較高,牽涉到分析化學、有機化學、生物化學、微生物學、發酵工藝學、化學工程等學科的實驗內容。發酵工程實驗教學中講解的原理側重于發酵工程課程中涉及到的理論,而學生常對以前所學課程知識隨學隨忘。如果學生不進行深入思考的話,很難全面理解和掌握實驗過程中所出現的一些現象。因此,我們讓學生通過自學補充以前接觸過的實驗原理,達到復習又培養自學能力的目的。如開放性實驗項目---固態發酵- 紅曲發酵系列實驗中,按步驟所涉及學科分述如下: 紅曲霉分離純化和細胞形態的觀察是微生物學的內容,紅曲霉菌種擴大培養與制備、紅曲霉淺盤固體培養和厚層固體通風培養是發酵工程的重點內容,紅曲代謝產物的濃縮、紅曲色素的分離純化是化學工程學的內容,紅曲色價、紅曲組分抗氧化能力和紅曲粗提物的自由基清除活性的測定是分析化學的內容。因此,在學生預習實驗時,可先提醒學生此實驗總目的和大概原理,然后讓學生通過自學補充實驗步驟中所涉及的詳細實驗原理和目的。學生鞏固了以前所學知識,對操作還知其所以然,增強了創新能力,還可提高綜合實驗能力。

      2. 3 按“尊重的教育”理念改變實驗教學的開設形式

      東北師大史寧中校長曾提出: 樹立“尊重的教育”理念。即尊重教育規律,尊重學生的個性發展1力的發展提供一個自由的空間和良好的氛圍。遵循此理念,為使學生有更多的機會進行自學、動手和創新,我們將發酵工程實驗分為: 必做實驗、自學實驗、選做實驗、開放性實驗和教師科研實驗。必做實驗是教學時間教師講解示范后學生進行操作的實驗,主要針對學習新原理和關鍵操作的實驗。

      自學實驗,學生自學后操作的實驗,要求學生必須操作,但教師不講解或在非教學時間少量講解。開放性實驗是主要依靠學生興趣設計和完成的實驗,實驗過程中教師基本不參與。選做實驗,即在擬開設的幾個實驗中,學生可選擇其中的一個或一部分實驗進行,主要還是取決于學生的興趣。教師科研實驗,讓學生參與到教師的科研項目中來。通過設立必做實驗、自學實驗、選做實驗、開放性實驗、科研實驗,學生可根據自己的愿望和興趣學習,教師也能為興趣濃厚的學生提供理論與實踐相結合的學習條件。

      2. 3. 1 設立開放性實驗,有利于自學能力和創造力的培養發酵工程實驗教學中,常因為學時數限制,只能挑選工藝環節中一部分進行,不能完整進行一個覆蓋工藝流程所有環節的綜合實驗,不能真實模擬工業發酵工藝上、中、下游的各個環節。通過開放性實驗的實施,可彌補發酵工程實驗課程教學的缺陷。貴陽學院微生物與發酵工程實驗室為全天候開放實驗室,結合該實驗室設計特點及儀器設備等條件,作為教師的我們推薦了一個綜合性實驗---固態發酵 - 紅曲發酵系列實驗作為一項較固定的開放性實驗。通過該系列實驗的實施,學生參與了該發酵工藝從菌種純化到紅曲色素發酵產品的所有流程( 步驟見 2. 2) ,能對固體發酵產品的整個工藝流程進行系統梳理和有機聯系。學生主要依靠自學完成實驗,也可自己設計不同實驗步驟,充分發揮他們的自學性和創新性。

      2. 3. 2 開設自做實驗,充分發揮學生的自學能力和創新能力與典型發酵工藝流程相比,發酵的完整工藝流程在儲備菌種環節前面多了菌種選育這一環節。

      本科教學要求學生具有一定的科研能力,我們特意增加菌種選育這一部分實驗,這有利于學生掌握怎樣得到更優良的菌種知識和熟悉整個發酵工藝流程。同時,儲備菌種環節復壯過程中也需用到菌種選育方面知識。因此,增加菌種選育實驗的這個環節,有利于學生今后從事發酵相關行業的工作。我們選取了自然選育和誘變育種這兩個實驗,前者作為必做實驗,誘變育種作為自做實驗。因為誘變育種中具有與自然選育相似的環節( 初篩、復篩等) ,結合課堂理論介紹有關誘變育種的知識,學生通過自學后完成實驗,即節約了教學時間,又鍛煉了自學和操作能力。

      2. 3. 3 開設選做實驗選做型實驗,只要求部分精力充沛、對發酵工程實驗特別感興趣愿意多動手操作的學生選做。

      安排選做題目既尊重了學生的個性,也一定程度解決了教學安排上的難題。有關發酵食品實驗中,我們擬開的實驗有: 甜酒釀的發酵; 酸乳的發酵; 泡菜的發酵,都是微生物在食品上的發酵過程,學生可選做。先根據學生選擇項目的不同進行分組,先安排他們自學,寫出實驗原理,標出不能理解的步驟。

      指導老師根據學生自學狀況,選出每大組較好的同學為小組長,先指導小組長操作,再由小組長帶領各組學生相互討論進行實驗。

      2. 3. 4 讓學生參與教師科研實驗讓學生參加教師的科研工作,是培養學生自學能力、創新能力的有效途徑。以雙向選擇形式進行,如我們學院一部分有興趣的學生參與到課題《以馬鈴薯薯渣發酵生產單細胞蛋白飼料的研究》實驗中,學生參與了從事科研過程中的查資料、設計方案、操作、分析處理數據和寫報告等所有環節,老師只是給以適當的指導,他們的自學和創新能力充分體現到整個實驗過程中。

      2. 3. 5 各種開設形式的實驗進行有機結合各種開設形式的實驗有機結合,促使學生掌握原理和操作的同時,更有利于發揮他們的自學能力和創新能力。在環境工程領域測定水體的污染程度實驗中,教師擬選了三個實驗: 化學需氧量的測定( 重鉻酸鉀法 CODCr) ; 生物需氧量( BOD5) 的測定; 水中溶解氧測定( 碘量法) .化學需氧量的測定選為必做實驗。水中溶解氧的測定是采用化學方法分析水中的溶解氧,與化學需氧量的測定有相通之處,但又是環境領域經常測定的項目,利用分析化學知識結合自學,學生可以獨立完成,因此選為自學實驗。BOD5的測定作為開放性實驗開設,原因是該實驗中所涉及的稀釋、接種、溶解氧的測定等關鍵步驟在以前實驗中接觸過,但其測定意義較大。通過這三個實驗的實施,興趣濃厚的學生可系統性掌握有關水體污染測定知識,興趣一般的學生也可掌握最基本的操作。

      2. 4 改革考核方式

      以往實驗課成績主要依據實驗報告、考勤和實驗操作印象分獲得。大多數學生操作分相似,最后實驗成績的差別主要體現在實驗報告上,使學生在實驗報告上花費更多“心思”,沒有充分發揮學生的自主學習和創新能力。

      我們評定發酵工程的實驗成績來自于四部分:平時成績,主要考察學生的學習興趣,因為興趣是養成自學習慣的前提,從考勤、學生自學所寫實驗原理、準備實驗器材、預習報告等綜合評出,占20% ; 各教學實驗報告占 20% ; 實驗操作占 30% ;剩余的30% 著重強調對學生自學能力和創新思維的評價。我們采取設計性實驗的形式來完成最后30% 的考核,教師可擬出一些設計性題目,學生也可自擬與發酵相關的題目,或者與發酵相關的科研題目,以開放性實驗形式完成,教師根據完成此項實驗過程中的實驗方法、實驗操作、實驗結果的準確性及學生科研素養的提高方面綜合評出成績。

      2. 5 通過情感因素調動學生自學和創新的積極性

      學生對教師的接納度和喜愛程度影響學生自主學習性和創新性能力的發揮。教師情感最根本的是對教學工作、學生熱愛,在師愛的關懷中,學生逐漸意識到自己的主體性存在,才能積極主動地接受和執行教師的教育理念[5].因此,我們在發酵工程實驗教學過程中,注重情感的投入,學生在某一方面或者某一細節做得好,都給以鼓勵。在教學過程中,讓學生獲得學習成功的體驗,有利于發展學生的學習興趣和良好習慣的養成。對做得好的同學鼓勵的同時,多給他們講解發酵方面的前沿性知識,幫助他們開闊眼界,指出新的方向,有利于進一步探索。對不喜歡自學和創新的學生,多挖掘他們在實驗中的閃光點或進步點,如接種很嫻熟、劃線稀釋操作標準、實驗方案設計不錯等等,通過放大他們的優點,幫助他們建立自信,提高自我要求。

      對自學和創新方面的中等生,一個被老師最容易忽略的群體,用心指導、微笑、贊美對于他們都是極大的鼓勵。
      
      3 結語

      筆者通過貴陽學院生物與環境學院 2008 級、2009 級和 2010 級生物工程三屆學生的教學實踐中發現,隨著筆者對發酵實驗教學中自學能力和創新能力培養的嫻熟性的不斷提高,學生的動手能力和創新能力在不斷增強。在進行有關發酵發面的畢業論文設計時,學生表現得越來越好。自學能力和創新能力強的畢業學生在從事發酵行業方面工作時上手更快,更受發酵行業認同。

      參考文獻:

      [1]編寫組。 深人學習實踐科學發展觀活動教育讀本[M].北京: 中共黨史出版社,2008.
      [2]陳小虎,劉化君,曲華昌。 應用型人才培養模式及其定位研究[J]. 中國大學教學,2004( 05) : 58 -60.
      [3]DENG QI jun,Li Na,ZHOU Wenyong. A Study On the In-fluencing Factors and Cultivation of innovative Ability ofCollege Students[J]. E - Business and E - Government( ICEE) ,2010( 06) : 1 -4.
      [4]李桂藉。 大學生自學能力培養的重要性及其方法[J].教育探索,2006( 05) : 48 -49.
      [5]羅堯成,廖才英。 培養自學能力的關鍵在于改革教學方法[J]. 高等教育研究學報,2001,24( 01) : 82 -85.

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