生化分离工程设计性实验教学模式的构建与探索
摘要本文首先介绍了生化分离工程实验，并针对以往教学实践中的不足之处，通过调整和更新教学内容，增设具有自主设计性的研究型的生化分离工程实验；对实验前期预习报告、实验过程中操作技能、实验后结果分析，三方面齐抓并举，丰富实验考核方式。并能有效地培养学生的创新能力、综合分析能力和独立开展科学研究的能力。
关键词生化分离工程设计性实验实验教学研究
0 引言
生化分离工程实验是生物工程专业中关于物质分离的理论和实现工程放大的重要实践性课程，由于物质分离过程中工艺方法具有模块化和可替换性，对培养学生的实验能力和创新能力起着重要作用。
设计性实验是指给定实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。①与传统的验证性实验相比，设计性实验使学生由被动学习转变为主动学习，由教师“喂饭”转变为“自己吃饭”。学海网(www.xuehai.net)它在培养学生解决问题能力和创新能力方面具有验证性实验无法比拟的作用。可是，设计性实验的教学过程比验证性实验更长，教学内容更丰富、更复杂，教学方法与组织形式更加多样化，这就更需要教师精心安排和组织整个教学过程。本文通过对生化分离工程设计性实验教学实践步骤的描述，探讨了设计性实验的教学组织形式、教学模式和考核方法，提出了实施生化分离工程设计性实验应该注意的问题。
1 自主设计实验模式的具体实践
在实施设计性实验之前，应已完成大部分相关理论课程教学，学生们已经建立好生化分离工程的学科知识框架。同时，学生在大一、大二开设的分析化学、生物化学等实验课程中学习了基础操作技能和相关仪器的正确使用。这些能力的具备为设计性实验的开展提供了保障。在进行设计性实验之初，教师必须使学生充分认识设计性实验的目的、意义及具体实施方法。一般可将班级分成若干个由2~4人组成的研究小组，每个小组选择一个课题，分工协作，用3~4周时间确定目标、收集信息、制定方案、实施方案、完成研究报告、演示研究成果，最后，通过自评和互评，由教师对研究过程和成果作出评价；为有序、顺利的达到预期目的，我们所开设的实验模块多为老师曾申请课题，研究背景熟悉，同时也考虑了所开课题需具有代表性和较宽的涉及面。目前已开出的实验模块有：金桔黄酮提取与纯化；胞内脂肪酶的提取与纯化；发酵液中青霉素的分离与纯化；发酵液中赤霉素的分离与纯化；茶叶中茶多酚的分离与纯化；发酵液中谷氨酸的分离与纯化。
设计性实验实施步骤如图1所示。
设计性实验实施中依据进程应着重注意以 （下转第83页）（上接第34页）下三个阶段：
（1）实验预习及准备。依据所选课题，实验小组成员进行分工协作，在正式实验之前完成文献数据查阅和实验方案设计。设计的实验方案应目的明确，包含必备实验方法、实验步骤、实验原始数据表，列出所需药品及仪器；实验方案必须通过指导教师的审查，否则须进一步讨论、修改，完善实验方案。
（2）实验。实验以学生独立试验和教师指导相接合的方式进行，但考虑到设计性实验涉及面大、需时较长的特点，实验在时间和场所采用相对集中、适度分散的办法安排。指导教师在实验室及正常教学时间内，提供指导，负责安全，同时考察并记录实验小组及其成员个人的工作表现。实验涉及的分析测试，由学生提出预约申请，由分管仪器的教师或研究生指导完成。
（3）实验报告及总结。实验结束后，按照格式要求撰写一篇规范的科技小论文作为实验研究报告，重点在实验数据的分析及数据与结论的联系。实验论文上交的同时，小组准备答辩总结，鼓励学生制作简短ppt幻灯片用于答辩。每个实验小组选派一人在总结答辩会上作简要的陈述，答辩小组成员接受教师和其他小组同学的质疑，教师根据小组的论文和答辩情况进行分析评点。在此基础上，要求小组对已完成实验体系作出待研究方向的预判，以供下届学生参考。 学海网(www.xuehai.net)
在设计性实验实施的过程中，还应注意实验小组成员间自由、平等的交流和适当分工，培养良好的学术氛围。其次，教师要充分信任学生，在一般情况下，教师不干涉小组的研究过程。但教师又要给予原则性的指导，发现问题及时纠正。
2 实验成绩评定
对于在本科生开展设计性实验项目，主要目的是培养学生的创新能力以及团队协作意识。为鼓励学生尝试创新性实验，成绩考核不应以最后的实验结果正确与否为唯一根据，而应综合评价立题是否有新意，立题是否合理。此外，还应将学生在实验过程中处理异常事件、修正实验方案纳入实验成绩中。目前实验成绩按下式计算：实验成绩 = 实验预习报告50% +实验过程20% +实验报告及答辩30%。
3 实验效果和展望
通过生化分离工程设计性实验的开展和实践锻炼，学生对生化分离工程加深了了解，并产生了浓厚的兴趣。正如邓子新院士所说:“在实验室里老师教学生不应当象在工厂里师傅教徒弟一样，指给你做什么东西你就做什么东西，而是把这方面的工作交给你以后，你自己要放开你的思路去自主地创新”。②
自主实验设计由于是在掌握基本知识和实验操作的基础上，给了学生自由发挥的余地，使学生对生化分离工程的相关论文查找及分析研究、实验实施及问题的解决、结果的分析和讨论、答辩以及科研论文的撰写过程都有了较为深刻的了解，为将来学习或工作打下坚实基础。在完成设计性实验时，学生积极主动进行充分的课前预习，为解决实验中的问题经常去图书馆查资料，提出解决问题的途径和方法。当实验方案失败时，能及时失败中吸取教训，修正实验方案。设计性实验在加强了学生间和师生间的交流的同时，也锻炼了学生的团队精神。完成设计性实验的过程对学生的责任感提出了更高的要求。达到了我们实验改革之初设想的目地，即“授人以鱼，不若授人以渔”。实验后与学生座谈，学生很认可这种方式，认为在实验中，培养自立、自信、自强的个性，独立分析能力，同时具备包容不同思想，自由的研究氛围，认真务实，真正体会探索的乐趣。
在未来的计划中，我们将重点考虑以下几个问题：（1）开放实验室的管理及教师指导作用的问题；（2）合适的设计性实验项目更新方式；（3）学生设计实验中创新点的科学判断。我们相信：只要老师深入实验室，不断改进实验内容和方法，探索实验教学新途径，实验教学必定能取得理想效果，达到培养创新型人才的目的。
基金项目：中南林业科技大学教学研究项目（2009）
注释
①朱铁群,成庆利.微生物学设计性实验教学个案分析.微生物学通报,2007.35(4):1011-1013.
②邓子新.实验室重在培养创新型的人才.实验室研究与探索,2007.26(3):1-4.
