基于應(yīng)用能力培養(yǎng)的微生物工程課程教學(xué)改革

1、基于應(yīng)用能力培養(yǎng)的微生物工程課程教學(xué)改革摘要：指出了隨著我國(guó)發(fā)酵行業(yè)的不斷發(fā)展，培養(yǎng)出符合行業(yè)需求的應(yīng)用型人才顯得十分重要在微生物 工程課程教學(xué)過程中，通過引入CDIO教學(xué)模式，拓寬了實(shí)踐鍛煉環(huán)節(jié)和多元化考核體系，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí) 的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)新性，鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力，使學(xué)生的應(yīng)用能力得到了全面的提升 關(guān)鍵詞：微生物工程；教學(xué)改革；CDIO模式；應(yīng)用能力1引言微生物工程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，該課程不僅 要求學(xué)生理解和掌握微生物工程理論知識(shí)，更重要的是 要學(xué)會(huì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意 識(shí)，為今后從事發(fā)酵行業(yè)的生產(chǎn)和研發(fā)工作打下堅(jiān)實(shí)的 基礎(chǔ)對(duì)于一些地方本科院校，

2、微生物工程課程學(xué)習(xí) 主要以理論知識(shí)的傳授為主，目前課程不足之處是實(shí)踐 教學(xué)開展相對(duì)單一，學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)普遍較弱隨著 我國(guó)發(fā)酵行業(yè)的不斷發(fā)展和壯大，企業(yè)用人要求越來(lái)越 高企業(yè)選人不但要求理論知識(shí)扎實(shí)，同時(shí)要具備較強(qiáng) 的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力鑒于此，有必要總結(jié)傳統(tǒng) 教學(xué)過程中存在的問題，制定相應(yīng)的改革措施，加大人 才培養(yǎng)力度，為地方企業(yè)輸送應(yīng)用型人才，讓學(xué)生高質(zhì) 量就業(yè)2微生物工程教學(xué)過程中凸顯的問題2.1授課方式單一，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性傳統(tǒng)教學(xué)以教師、教材、課堂為中心，教師按照指定 教材安排教學(xué)課程，學(xué)生完全按照教師設(shè)定的內(nèi)容進(jìn)行 學(xué)習(xí)在整個(gè)教學(xué)過程中，教師扮演著各個(gè)角色，而學(xué) 生在學(xué)習(xí)中缺乏

3、思考，主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性不高學(xué)生 表現(xiàn)出了較重的依賴心理，不能做到較好的課前預(yù)習(xí)和 課后復(fù)習(xí)，總是依賴教師課上直接講解和課后總結(jié)歸 納在實(shí)驗(yàn)課尤為明顯，學(xué)生完全依照老師指定的實(shí)驗(yàn) 項(xiàng)目機(jī)械性地按實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行，至于實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方 案很少有學(xué)生去探究，實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)問題也不愿意動(dòng) 腦思考，而總是依賴讓老師作出解釋這種以教師為主 體的教學(xué)方式，嚴(yán)重影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，學(xué)生分 析問題和解決問題的能力得不到有效鍛煉3 %2.2實(shí)踐鍛煉環(huán)節(jié)單一，學(xué)生綜合能力得不到全面 提升實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生 系統(tǒng)掌握和理解理論知識(shí)的重要手段8（%過去學(xué)生實(shí) 踐鍛煉環(huán)節(jié)較少，僅有實(shí)驗(yàn)課和實(shí)驗(yàn)室

4、開放，實(shí)驗(yàn)課往 往以35人為一個(gè)小組進(jìn)行，每個(gè)小組僅有12人從 始至終參與實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程，親手操作，而其它學(xué)生僅 是觀察；參加實(shí)驗(yàn)室開放的學(xué)生也基本都是一些在實(shí)驗(yàn) 課中表現(xiàn)積極的學(xué)生較少的實(shí)踐鍛煉環(huán)節(jié)，使學(xué)生參 與實(shí)踐的機(jī)會(huì)大大降低，動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力得不到鍛 煉和培養(yǎng)，學(xué)生無(wú)法獨(dú)立開展試驗(yàn)研究2.3考核方式單一，學(xué)生整體評(píng)價(jià)不全面?zhèn)鹘y(tǒng)的微生物工程課程考核一般由平時(shí)成績(jī) （30% ）和期末成績(jī)（70% ）兩部分組成；平時(shí)成績(jī)主要體 現(xiàn)在上課出勤、作業(yè)和課堂表現(xiàn),期末成績(jī)?yōu)殚]卷形式， 由57種題型構(gòu)成這種考核方式結(jié)果僅能對(duì)學(xué)生的 理論知識(shí)掌握情況有了一定的了解，對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新精 神、創(chuàng)新意識(shí)和分析

5、問題及解決問題的能力均不能有效 評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)偏差3改革措施3.1引入CDIO教學(xué)理念，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性CDIO （ Conceive Design Implement Operate， 構(gòu)思一設(shè)計(jì)一實(shí)現(xiàn)一運(yùn)行）8個(gè)層次的教育理念是工科 類本科人才培養(yǎng)的先進(jìn)模式及理念，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng) 新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力 CDIO教學(xué)理念的引入更能 激發(fā)學(xué)生求知欲，提高學(xué)生創(chuàng)新能力、設(shè)計(jì)能力和解決 實(shí)際問題的能力56 %為了提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，根據(jù)課程特點(diǎn)和人才 培養(yǎng)計(jì)劃，在教學(xué)過程中引入了 CDIO教學(xué)模式，充分 利用課下時(shí)間，開展了小組形式的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)學(xué) 生全員參與，自由組隊(duì)，每組推薦出一

6、名同學(xué)任組長(zhǎng)，負(fù) 責(zé)組內(nèi)的協(xié)調(diào)工作教師在課程內(nèi)容設(shè)置時(shí)，要根據(jù)課 程內(nèi)容的重難點(diǎn)和企業(yè)對(duì)專業(yè)知識(shí)的要求，設(shè)置一些專 題或任務(wù)供學(xué)生選擇各小組要對(duì)所選任務(wù)進(jìn)行詳細(xì) 的分析與研究，并將研究情況向全體同學(xué)進(jìn)行展示全體同學(xué)要對(duì)各組的完成情況積極展開評(píng)價(jià)，從而完成知 識(shí)的共同學(xué)習(xí)。如谷氨酸及其發(fā)酵生產(chǎn)工藝專題，小組 接到項(xiàng)目任務(wù)后，要對(duì)如何完成這項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行構(gòu)思 (Conceive)。小組將構(gòu)思情況與任課教師進(jìn)行溝通，任 課教師結(jié)合學(xué)習(xí)目標(biāo)和要求進(jìn)行指導(dǎo)，向?qū)W生介紹如何 查閱文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)要求和研究報(bào)告撰寫方法等。 如學(xué)生通過查閱相關(guān)資料，對(duì)要講授的內(nèi)容進(jìn)行細(xì)致的 優(yōu)選和設(shè)計(jì)(Design)。通過整理

7、、各小組完成方案設(shè)計(jì) 后，不斷完善方案，制作PP2,并對(duì)論證報(bào)告進(jìn)行答辯! 然后組內(nèi)同學(xué)需要共同參與并討論，創(chuàng)新方案，找到解 決問題方法和實(shí)現(xiàn)(Implement)途徑，使方案切實(shí)可行。 方案確定后，再通過組內(nèi)分工、共同協(xié)作來(lái)完成項(xiàng)目的 運(yùn)作(Oper)te)。通過組內(nèi)采用不同角色互換，如組長(zhǎng)、 答辯人，使學(xué)生體驗(yàn)不同角色的職責(zé)和要求，突出了學(xué) 生的主體地位，體驗(yàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán) 隊(duì)精神&B。3.2開展形式多樣的實(shí)踐鍛煉活動(dòng)，全面提高學(xué)生綜 合能力微生物工程是學(xué)院生物技術(shù)和生物制藥專業(yè)的 專業(yè)必修課，是一門綜合性很強(qiáng)的課程，基礎(chǔ)理論性和 實(shí)踐性均很強(qiáng)，同時(shí)要求基礎(chǔ)理論和生產(chǎn)實(shí)踐密

8、切結(jié) 合，不僅要求學(xué)生具備生物發(fā)酵方面的理論知識(shí)，更要 具備較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新精神&:。因此在加強(qiáng)理論 教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，我們積極開展實(shí)踐教學(xué)的改革。將 常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、第二課堂、工廠見習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐 環(huán)節(jié)貫穿于學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí) 際能力、工程實(shí)踐能力和分析問題解決問題能力，將學(xué) 生培養(yǎng)成專業(yè)知識(shí)扎實(shí)、綜合素質(zhì)較好的復(fù)合型人才! 詳見圖1。工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)綜合實(shí)驗(yàn)頂崗實(shí)習(xí)1微生物工程課程實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)綜合實(shí)驗(yàn)頂崗實(shí)習(xí)常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)微生物工程是一門綜合性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)操作尤 為重要，因此通過結(jié)合CDIO教學(xué)理念，對(duì)微生物工程 實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革，形成了基礎(chǔ)、綜合、設(shè)計(jì)3

9、個(gè)層次 的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì) 性實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合就業(yè)崗位的需求，鼓勵(lì)學(xué)生開展創(chuàng)新實(shí) 驗(yàn)研究?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)部分主要通過實(shí)驗(yàn)教師對(duì)發(fā)酵過程工 藝流程進(jìn)行模擬演示和現(xiàn)場(chǎng)拆裝常用發(fā)酵設(shè)備，讓學(xué)生 了解相關(guān)發(fā)酵設(shè)備的工作原理，掌握微生物工程實(shí)驗(yàn)室 規(guī)范、常用發(fā)酵儀器的使用方法和基礎(chǔ)操作技術(shù)等，占 整個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的20%。此內(nèi)容設(shè)置上盡量做到少而 精。在后續(xù)的綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中會(huì)進(jìn)一步得 到鍛煉和加強(qiáng)。綜合性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)技能 的重要環(huán)節(jié)，是體現(xiàn)學(xué)生綜合能力的重要部分，因此占 的比例較大，占整個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的60%?；趯?shí)驗(yàn)學(xué)時(shí) 的不斷壓縮，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上做了精心選擇。結(jié)合發(fā)酵

10、行 業(yè)特點(diǎn)，安排了酸奶的制作、谷氨酸發(fā)酵和酒精生產(chǎn)等 實(shí)驗(yàn)。通過綜合性實(shí)驗(yàn)的鍛煉，基本技能進(jìn)一步鞏固和 加強(qiáng)，使理論和實(shí)踐相結(jié)合，做到學(xué)以致用。設(shè)計(jì)性實(shí) 驗(yàn)是同學(xué)們掌握了一定實(shí)驗(yàn)技能和方法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用 所學(xué)知識(shí)，自行提出問題進(jìn)行選題并設(shè)計(jì)研究方案，通 過實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生思維能力、實(shí)踐操作能力、解決問題和 分析問題能力，進(jìn)一步提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新精 神，此內(nèi)容占實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)的20%。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以小組 的形式進(jìn)行，每個(gè)項(xiàng)目至少要有兩個(gè)小組來(lái)完成，這樣 便于后續(xù)項(xiàng)目的評(píng)比與提高。小組確定后，組長(zhǎng)進(jìn)行分 工，向每位同學(xué)布置工作。通過各組討論后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、整理分析數(shù)據(jù)和撰寫報(bào)告等，為

11、學(xué) 生獨(dú)立開展科學(xué)研究和將來(lái)就業(yè)增添了籌碼。第二課堂為進(jìn)一步提升微生物工程實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生分析 問題和解決實(shí)際問題的能力，積極開展了以學(xué)術(shù)導(dǎo)師為 指導(dǎo)，以學(xué)生為主體，以實(shí)驗(yàn)室開放、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn) 練項(xiàng)目、課外學(xué)術(shù)科技競(jìng)賽和學(xué)生畢業(yè)論文為實(shí)踐教學(xué) 第二課堂的主要研究?jī)?nèi)容&:。實(shí)驗(yàn)室開放以項(xiàng)目的形 式進(jìn)行申報(bào)，每學(xué)期開學(xué)初第2周開始上報(bào)，項(xiàng)目經(jīng)學(xué) 院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)評(píng)審?fù)ㄟ^后方可進(jìn)行。大學(xué)生創(chuàng)新 創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目一般在每年的8月份開始申報(bào)，經(jīng)二級(jí)學(xué) 院、學(xué)校和省教育廳評(píng)選后，分別篩選出國(guó)家級(jí)、省級(jí)和 校級(jí)項(xiàng)目，按照計(jì)劃內(nèi)容開展研究工作。學(xué)科競(jìng)賽根據(jù) 競(jìng)賽組委會(huì)的要求進(jìn)行申報(bào)，主要包括全國(guó)大學(xué)生生 命

12、科學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國(guó)大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽“創(chuàng) 青春”(原“挑戰(zhàn)杯”)全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽和互聯(lián)網(wǎng)+ 大賽等。學(xué)院將發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)室、微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)生 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室作為微生物工程實(shí)踐鍛煉的重要場(chǎng)所! 隨時(shí)開放。學(xué)生要認(rèn)真學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室相關(guān)管理制度。通 過第二課堂開展，拓展了學(xué)生知識(shí)范圍，提高了學(xué)生分 析問題和解決問題能力，增強(qiáng)了學(xué)生工程實(shí)踐及創(chuàng)新能 力的培養(yǎng)見習(xí)與實(shí)習(xí)為使學(xué)生切身體會(huì)到相關(guān)發(fā)酵生產(chǎn)的具體工藝流 程和設(shè)備操作，加深對(duì)發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)過程的了解，安排 學(xué)生進(jìn)行工廠見習(xí)和頂崗實(shí)習(xí)。工廠見習(xí)一般安排在 理論課和實(shí)驗(yàn)課授課的學(xué)期進(jìn)行，對(duì)于一些難以理解或 實(shí)驗(yàn)室不具備實(shí)驗(yàn)條件的知識(shí)，根據(jù)當(dāng)?shù)匕l(fā)酵企

13、業(yè)產(chǎn)品 類型安排相應(yīng)的實(shí)習(xí)內(nèi)容，借以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的 了解和掌握。比如講到發(fā)酵設(shè)備知識(shí)時(shí)，安排學(xué)生到生 產(chǎn)酒精的大慶博潤(rùn)生物科技有限公司進(jìn)行8學(xué)時(shí)的工 廠見習(xí)；講到味精生產(chǎn)知識(shí)時(shí)，安排學(xué)生到龍江阜豐集 團(tuán)氨基酸發(fā)酵車間進(jìn)行見習(xí)。實(shí)習(xí)前教師對(duì)各企業(yè)生 產(chǎn)工藝、設(shè)備情況作簡(jiǎn)要的介紹，參觀時(shí)由各企業(yè)的專 業(yè)工程師帶領(lǐng)學(xué)生深入生產(chǎn)車間，講解工藝流程和設(shè)備 操作，給予技術(shù)問題上的具體指導(dǎo)。學(xué)生通過實(shí)際參觀 學(xué)習(xí)和企業(yè)工程師的詳細(xì)講解介紹，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的 主動(dòng)性和積極性頂崗實(shí)習(xí)安排在第七學(xué)期進(jìn)行，一般實(shí)習(xí)期限為8 5個(gè)月。學(xué)生親身走進(jìn)生產(chǎn)的第一線，學(xué)以致用，在 實(shí)踐過程中不斷提升自己的操作技能和服務(wù)

14、社會(huì)的綜 合素質(zhì)。3.3實(shí)施多元化課程考核，客觀評(píng)價(jià)學(xué)生綜合素質(zhì)考核是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)手段，傳統(tǒng)的考核形 式主要是卷面成績(jī)，不能全面充分體現(xiàn)教學(xué)效果#=$探 索CDIO教學(xué)理念下適應(yīng)微生物工程課程考核方式， 是教學(xué)改革中的重要內(nèi)容。改革后的考核機(jī)制對(duì)培養(yǎng) 和評(píng)估學(xué)生能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)以及獨(dú)立分析和解 決問題的能力都有很重要的意義。改革后的考核，期末閉卷考核，題目比較靈活，主要 考察學(xué)生對(duì)教學(xué)基本理論和知識(shí)點(diǎn)掌握情況。項(xiàng)目評(píng) 價(jià)綜合性很強(qiáng)，考查了學(xué)生在項(xiàng)目操作工程的構(gòu)思、設(shè) 計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作整個(gè)過程中的個(gè)人學(xué)習(xí)能力、個(gè)人職業(yè) 能力、解決問題能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)新能力等內(nèi)容。通 過整個(gè)項(xiàng)目過程中設(shè)備操作規(guī)范性、PPT制作質(zhì)量、靈 活運(yùn)用課程基本理論和實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)際問題分析能力 和解決能力、整個(gè)過程參與度、安全性認(rèn)識(shí)程度、組內(nèi)成 員工作協(xié)調(diào)性、完成質(zhì)量、項(xiàng)目論證，答辯質(zhì)量，方案制 定實(shí)施情況，發(fā)酵工藝優(yōu)化改進(jìn)及創(chuàng)新型等多方面，同 時(shí)加上工廠見習(xí)成績(jī)、實(shí)習(xí)成績(jī)。客觀評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合 素質(zhì)。同時(shí)，所有上面的評(píng)價(jià)成績(jī)，不是教師一個(gè)人打 分，而是由組內(nèi)，各組間同學(xué)們