生物技術(shù)專業(yè)《發(fā)酵工程》課程教學(xué)方法探索

陳菁菁

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

生物技術(shù)專業(yè)《發(fā)酵工程》課程教學(xué)方法探索

陳菁菁

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

發(fā)酵工程課程作為生物技術(shù)等專業(yè)的主干必修專業(yè)課，旨在引導(dǎo)學(xué)生了解現(xiàn)代生物技術(shù)在發(fā)酵方面的應(yīng)用及發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。本文結(jié)合發(fā)酵工程課程的教學(xué)實(shí)踐，就本門課程的教學(xué)目標(biāo)、教材選擇、課堂教學(xué)方法及課程考核進(jìn)行了探討。

發(fā)酵工程；教材；教學(xué)方法；考核

發(fā)酵工程是包括上游的微生物菌種選育與培養(yǎng)技術(shù)、生化過程工程技術(shù)、下游的發(fā)酵產(chǎn)物提取精制技術(shù)在內(nèi)的綜合性技術(shù)[1]，是多學(xué)科交叉、融合而成的理論性和應(yīng)用性均較強(qiáng)的綜合學(xué)科。發(fā)酵工程作為現(xiàn)代生物技術(shù)的重要支撐技術(shù)體系，與基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程和酶工程并稱為生物技術(shù)的五大工程[2]。隨著世界范圍內(nèi)生物技術(shù)的迅速發(fā)展及在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，發(fā)酵工程受到各大高校越來越多的重視，并成為生物技術(shù)類專業(yè)的專業(yè)必修主干課程，對(duì)生物制品方向的學(xué)生尤為重要。

發(fā)酵工程是一個(gè)生物現(xiàn)象，解決的是工程問題，教學(xué)上需要將工程學(xué)與生物學(xué)等相結(jié)合，來實(shí)現(xiàn)從理論到實(shí)踐的跨度。其教學(xué)內(nèi)容具有微生物學(xué)基礎(chǔ)要求高，涉及內(nèi)容廣，學(xué)科交叉多，實(shí)踐性強(qiáng)，與生產(chǎn)生活聯(lián)系密切等特點(diǎn)[3]。當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)要求系統(tǒng)性與開拓性相結(jié)合，扎實(shí)的理論基礎(chǔ)與實(shí)踐技能兼?zhèn)洹Ｒ虼?，教學(xué)上需要兼顧系統(tǒng)性、基礎(chǔ)性、科學(xué)性、實(shí)用性和先進(jìn)性[4]。如何做到與時(shí)俱進(jìn)的完善教學(xué)內(nèi)容、方法，以達(dá)到良好的教學(xué)效果，需要教師不斷進(jìn)行探索。

一、教學(xué)目標(biāo)

通過此課程的教學(xué)，希望學(xué)生能夠在有限的課時(shí)內(nèi)掌握發(fā)酵工程的基本內(nèi)容，加強(qiáng)對(duì)微生物學(xué)的知識(shí)的理解和應(yīng)用，了解現(xiàn)代發(fā)酵工程的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，形成科學(xué)的思維方式，提高他們分析問題，解決問題的能力。

二、教材選擇

教材是教學(xué)的基本工具之一，也是教師“教”與學(xué)生“學(xué)”之間的知識(shí)載體。在教材的選擇上要遵循質(zhì)量至上的基本原則，教材內(nèi)容應(yīng)準(zhǔn)確、全面，符合教學(xué)大綱要求并有利于學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，應(yīng)積極選用高質(zhì)量的新版教材和精品、重點(diǎn)教材。因此，本課程選用了徐巖主編、高等教育出版社出版的國家“十一五”規(guī)劃教材，《發(fā)酵工程》（2011版）作為師生主要教材。該教材以發(fā)酵過程中的關(guān)鍵工程技術(shù)和生物學(xué)知識(shí)為主線，著重講述了現(xiàn)代發(fā)酵工程的發(fā)展方向和前言技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)。教材分為四個(gè)大的部分：發(fā)酵工程原理、發(fā)酵工程重要產(chǎn)業(yè)、發(fā)酵工程特殊應(yīng)用及發(fā)酵工程的生物學(xué)基礎(chǔ)。其中，將發(fā)酵工程原理部分作為授課的重點(diǎn)，這部分也是很多相關(guān)教材的主要內(nèi)容。發(fā)酵的重要產(chǎn)業(yè)及特殊應(yīng)用兩部分內(nèi)容統(tǒng)一作為發(fā)酵工程的應(yīng)用來講，旨在引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)過的基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理應(yīng)用到發(fā)酵制品生產(chǎn)的各個(gè)方面，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，并提高對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握深度。由于生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程前已學(xué)習(xí)過微生物學(xué)，因此，第四部分生物學(xué)基礎(chǔ)作為學(xué)生的自學(xué)章節(jié)，在平時(shí)講授時(shí)隨時(shí)以提問、討論等形式引導(dǎo)學(xué)生回顧和復(fù)習(xí)，以便溫故知新、能夠更快更好的理解本課程其他章節(jié)的知識(shí)內(nèi)容。部分教學(xué)內(nèi)容還參考了由陳堅(jiān)主編的《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》（2012版）和儲(chǔ)炬主編的《現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵調(diào)控學(xué)》（2010年版），通過書中的具體案例來深入滲透理論知識(shí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。除此之外，作為教師，還應(yīng)參考多本教材及科研論文，并要時(shí)刻關(guān)注課程相關(guān)領(lǐng)域的科研動(dòng)向，將了解到的知識(shí)作為課堂教學(xué)的素材，做到所講授的內(nèi)容“準(zhǔn)”、“透”、“新”。

三、教學(xué)方法

1.教學(xué)手段。授課過程采用板書教學(xué)為主，輔助以多媒體展示圖片、視頻的教學(xué)手段。使用板書進(jìn)行教學(xué)的過程中，教師作為知識(shí)的傳授者能夠更好地主導(dǎo)整個(gè)教學(xué)過程[5]。在講授過程中，教師根據(jù)知識(shí)體系及其邏輯關(guān)系依次在黑板上給出每節(jié)課重點(diǎn)內(nèi)容提要，并通過提問和講授，使學(xué)生在集中精力聽講、努力思考的過程中獲取知識(shí)的精華，避免了只用多媒體進(jìn)行教學(xué)時(shí)，學(xué)生只顧埋頭抄寫多媒體設(shè)備上羅列的內(nèi)容，忽略了對(duì)知識(shí)的自主理解和必要的邏輯推理。使用板書教學(xué)的主要優(yōu)點(diǎn)在于能夠引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生思考，便于實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。而對(duì)如發(fā)酵設(shè)備及技術(shù)手段等知識(shí)點(diǎn)，則最好借助多媒體手段以照片的形式展示，或?qū)⑸婕暗降姆绞?、方法以?dòng)畫的形式播放，能使學(xué)生能夠深刻地得到直觀準(zhǔn)確的印象。如在講授分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵等發(fā)酵方式知識(shí)點(diǎn)時(shí)，使用多媒體圖片及動(dòng)畫能讓學(xué)生對(duì)于不同發(fā)酵方式的設(shè)備、發(fā)酵流程一目了然。

2.講授方式。多數(shù)理論知識(shí)對(duì)學(xué)生而言都是抽象、枯燥的，難以很快在學(xué)習(xí)過程中形成他們自己的知識(shí)框架。如何讓學(xué)生在學(xué)習(xí)這樣一門重要而又“難學(xué)”的課程時(shí)能夠“不怕”、“不煩”，提起學(xué)生對(duì)知識(shí)的興趣并激發(fā)他們的求知欲，是教師在授課時(shí)需要仔細(xì)研究，反復(fù)思考的教學(xué)重點(diǎn)。

首先，在講授內(nèi)容的選擇和設(shè)計(jì)上，要本著讓學(xué)生掌握“基本知識(shí)點(diǎn)”并拓寬了解“相關(guān)知識(shí)點(diǎn)”的原則。做到：由易到難、由簡到繁、由淺入深、由近及遠(yuǎn)，循序漸進(jìn)。第一次接觸的內(nèi)容要仔細(xì)講解，與知識(shí)相似的內(nèi)容可啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行類比學(xué)習(xí)，重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容需多次重復(fù)以加深學(xué)生的印象。

其次，對(duì)不同類型的知識(shí)應(yīng)選擇不同的講授方法。對(duì)概念型的知識(shí)點(diǎn)，可以先將概念包含的內(nèi)容介紹給學(xué)生，然后引導(dǎo)學(xué)生自己嘗試對(duì)名詞進(jìn)行總結(jié)、定義，再適當(dāng)修正整理成正確的概念。如在講授“發(fā)酵”這一概念時(shí)，先對(duì)學(xué)生講述該概念的來源（起源于拉丁文“翻騰”一詞）及人們?cè)谏a(chǎn)生活中對(duì)發(fā)酵現(xiàn)象的不斷認(rèn)識(shí)和發(fā)酵形式的逐漸多樣化，來引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出自己能想到的所謂“發(fā)酵”的概念，對(duì)其中錯(cuò)誤的理解進(jìn)行糾正，補(bǔ)充不足或刪減多余，最后得到對(duì)該名詞的正確解釋。也可直接講授概念的包含的內(nèi)容，再分析、總結(jié)支撐整個(gè)定義的重點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)，最后啟發(fā)學(xué)生用恰當(dāng)、精煉的文字和一定的順序?qū)⒆约簩?duì)這些“點(diǎn)”的理解連接起來，形成一個(gè)完整的概念。如“次級(jí)代謝”定義為：在一定的生長時(shí)期（一般是穩(wěn)定生長期），生物以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體合成的對(duì)本身生命活動(dòng)沒有明確功能的物質(zhì)的過程。該定義中需掌握的兩個(gè)重點(diǎn)是：“以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體”和“無明確功能”，可據(jù)此引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的理解形成完整概念。

對(duì)原理、技術(shù)方法和原則等知識(shí)點(diǎn)，可以采用對(duì)比、舉例、總結(jié)的方式講授。如對(duì)于獲得優(yōu)良菌種的方法（自然選育、誘變育種、雜交育種、原生質(zhì)體融合、基因工程育種），可采用對(duì)比教學(xué)的方式，先依次介紹每種方法的具體內(nèi)容，再對(duì)每種方法的理論依據(jù)、選擇特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析。對(duì)于誘變育種中使用的出發(fā)菌株選擇原理，可采用“打造最美明星”的類比舉例方法。將出發(fā)菌株的三個(gè)來源（自然界直接分離的野生菌株、經(jīng)歷過生產(chǎn)條件考驗(yàn)的菌株和經(jīng)歷多次育種處理的菌株）分別比作普通明星、選美獲獎(jiǎng)明星和經(jīng)歷過多次整容的“人造明星”，類比三個(gè)來源的出發(fā)菌和三種明星的特點(diǎn)，從自身?xiàng)l件、改造空間和改造易難程度方面進(jìn)行分析，得出經(jīng)生產(chǎn)條件考驗(yàn)的菌株或“選美獲獎(jiǎng)明星”是最佳待改造對(duì)象的結(jié)論。這樣既簡單易懂又帶有一定趣味性，有利于學(xué)生理解并記憶?？偨Y(jié)式講授可以大量運(yùn)用在需要記憶的方式掌握的知識(shí)點(diǎn)上。如“發(fā)酵對(duì)微生物菌種的要求”包含九條，講解完每一條的具體內(nèi)容后，分別總結(jié)成一個(gè)詞語或一個(gè)字，能夠幫助學(xué)生快速記憶。比如把要求微生物具有在較短的發(fā)酵周期內(nèi)生產(chǎn)大量發(fā)酵產(chǎn)物的能力，總結(jié)為“高產(chǎn)率”，把在發(fā)酵過程中不產(chǎn)生或少產(chǎn)生與目的產(chǎn)品性質(zhì)相近的副產(chǎn)品及其他產(chǎn)物，總結(jié)為“高純度”，把對(duì)發(fā)酵原料成分要求低、可在廉價(jià)原料制備的培養(yǎng)基上迅速生長并生成產(chǎn)物，總結(jié)為“高親和”。

將本課程的內(nèi)容與生活、科研、實(shí)踐相結(jié)合[6]。發(fā)酵在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛，把具體的知識(shí)點(diǎn)結(jié)合到相應(yīng)的活動(dòng)中去，使學(xué)生不僅學(xué)到了知識(shí)，而且知道這些知識(shí)該如何運(yùn)用，運(yùn)用在何處。如學(xué)生們都知道酸奶是發(fā)酵而來，但哪些種菌種可用來進(jìn)行發(fā)酵，哪種的發(fā)酵效果最好，發(fā)酵時(shí)對(duì)發(fā)酵材料的要求，發(fā)酵所需的條件等卻了解不多，在乳酸發(fā)酵這一節(jié)內(nèi)容講解時(shí)可結(jié)合酸奶的制作講授。另外，學(xué)生們?cè)诋厴I(yè)后走向科研崗位或工廠生產(chǎn)技術(shù)人員，需要較強(qiáng)的運(yùn)用知識(shí)能力，可以通過指導(dǎo)學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，或組織學(xué)生到工廠參觀等教學(xué)形式，加深學(xué)習(xí)效果。

3.課堂互動(dòng)?；?dòng)是提高課堂教學(xué)效果的重要環(huán)節(jié)，可以活躍課堂學(xué)習(xí)氛圍，集中學(xué)生注意力。通過提問、討論、講演等具體方式能夠達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。在課堂上，除了利用傳統(tǒng)的老師提問學(xué)生的方式復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)和了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度外，還可采用學(xué)生互問和引導(dǎo)學(xué)生向教師發(fā)問的形式。

學(xué)生互問主要用于對(duì)已學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)中，請(qǐng)一位同學(xué)提問，再請(qǐng)其他同學(xué)進(jìn)行回答。無論是發(fā)問的同學(xué)，還是回答的同學(xué)，都需要仔細(xì)回憶上節(jié)課所講的內(nèi)容。提問的同學(xué)要在腦海中形成知識(shí)框架體系和重點(diǎn)內(nèi)容，回答的同學(xué)則要思考具體知識(shí)的內(nèi)容。實(shí)踐證明，學(xué)生互問可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，類似知識(shí)競賽，是學(xué)生比較喜歡的互動(dòng)形式。

引導(dǎo)學(xué)生向教師發(fā)問可應(yīng)用在新知識(shí)點(diǎn)講授過程中，教師在設(shè)計(jì)某一內(nèi)容的講授過程時(shí)，可故意漏掉部分內(nèi)容，或擺出較明顯的邏輯錯(cuò)誤，再引導(dǎo)學(xué)生判斷教師所講是否有不妥的地方，這時(shí)學(xué)生會(huì)努力回憶并認(rèn)真思考剛才所聽到的內(nèi)容，通過自己的理解及推理，向老師發(fā)問。與傳統(tǒng)的教師滔滔不絕向?qū)W生灌輸，學(xué)生知識(shí)盲目記憶的教學(xué)方式截然不同，這樣的方式能迅速激起學(xué)生尋找知識(shí)“真相”的好奇心。

討論課堂教學(xué)中經(jīng)常運(yùn)用的互動(dòng)方法。由教師或?qū)W生提出一個(gè)問題點(diǎn)，學(xué)生和老師一起討論，表達(dá)自己的理解和觀點(diǎn)，或進(jìn)行激烈的辯論。討論最終的目的并不是得到一個(gè)正確的理論，而是激發(fā)學(xué)生自主思考和表達(dá)自我的觀點(diǎn)，在思考的過程中提出問題、分析問題、解決問題，鍛煉邏輯推理能力，在表達(dá)自我觀點(diǎn)的過程中鍛煉總結(jié)能力和語言組織能力。

演講就是選擇課程中較淺顯的內(nèi)容，要求學(xué)生自學(xué)并試著像老師一樣講授給大家。學(xué)生在課外準(zhǔn)備時(shí)經(jīng)歷了學(xué)習(xí)內(nèi)容，總結(jié)內(nèi)容，尋找重點(diǎn)，設(shè)計(jì)講稿等一系列過程，通過準(zhǔn)備的過程，鍛煉了學(xué)生自學(xué)并找出重點(diǎn)的能力，再通過向大家講授及學(xué)生間的互動(dòng)，學(xué)生自己和老師都能夠發(fā)現(xiàn)他們對(duì)相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，再加以改進(jìn)。

對(duì)不同的知識(shí)點(diǎn)可采用不同的互動(dòng)方式，或?qū)追N方式結(jié)合起來，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

四、實(shí)踐教學(xué)與課程考核

發(fā)酵工程是一門綜合性應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)踐教學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)聯(lián)系到生產(chǎn)生活中的重要教學(xué)手段[7]。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過微生物學(xué)，發(fā)酵菌種方面的實(shí)驗(yàn)在微生物學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中已經(jīng)接觸過，因此發(fā)酵工程的實(shí)驗(yàn)主要集中在與學(xué)生們生活相關(guān)的方面，如甜釀酒的發(fā)酵、酸乳的發(fā)酵等，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中更直觀地理解發(fā)酵的過程，還可以品嘗自己制作出的食品。充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性和責(zé)任心。另外可安排學(xué)生到相關(guān)的發(fā)酵工業(yè)工廠進(jìn)行參觀，了解先進(jìn)的發(fā)酵技術(shù)和設(shè)備以及產(chǎn)業(yè)化的發(fā)酵流程。如啤酒廠、味精廠、酶制劑廠、生物制藥企業(yè)等。參觀之前將整個(gè)工廠的概況、生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備情況向?qū)W生作簡要介紹，讓學(xué)生提前了解生產(chǎn)工藝，學(xué)生在聽的過程中產(chǎn)生一些疑問并帶著問題去參觀學(xué)習(xí)，能夠較好的做到有目的有方向的理論聯(lián)系實(shí)踐，有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)[8]。

考核結(jié)果應(yīng)能充分體現(xiàn)出學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，除了平時(shí)的課堂提問，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)踐能力等考核方式，考試應(yīng)是最能體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的方式之一。教師在出卷時(shí)，應(yīng)充分考慮知識(shí)點(diǎn)概括率，難易比例和試題層次。避免將死記硬背的知識(shí)點(diǎn)擺上試卷，通過認(rèn)真設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在答題時(shí)以運(yùn)用知識(shí)解決問題為主，這樣的試題在書本或筆記上找不到標(biāo)準(zhǔn)答案，但學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)充分掌握后，能夠順利作答。

綜上所述，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)充分掌握課程的內(nèi)容和特點(diǎn)，應(yīng)運(yùn)用多種教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，找到適合的學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)習(xí)能力，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

[1]徐巖.發(fā)酵工程[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]陳堅(jiān)，堵國成，張東旭.發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)（第二版）[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[3]呂英紅.發(fā)酵工程在生物技術(shù)領(lǐng)域的重要地位及教學(xué)心得[J].吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，21（2）：119-122

[4]馮惠勇，儀宏，孫國志.發(fā)酵工程教學(xué)的體會(huì)與設(shè)想[J].微生物學(xué)通報(bào)，2002，29（6）：98-100.

[5]喻子牛，何紹江，朱火堂.微生物學(xué)教學(xué)研究與改革.北京：科學(xué)出版社，2000：65-67，110-113.

[6]馮惠勇，儀宏，孫國志.發(fā)酵工程教學(xué)的體會(huì)與設(shè)想[J].微生物學(xué)通報(bào)，2002，29（6）：98-101.

[7]廖威.發(fā)酵工程教學(xué)改革的實(shí)踐與思考[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢，2003，23（1）：155-157.

[8]張敬敏，趙玉巧.發(fā)酵工廠機(jī)械與設(shè)備課程教學(xué)改革的探討與實(shí)踐[J].微生物學(xué)通報(bào)，2006，33（1）163－165.

G642.0

A

1674-9324（2014）26-0221-03

陳菁菁（1985-），女，漢族，中共黨員，甘肅省民勤縣人，就職于甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院植物生理教研組，助教，蔬菜學(xué)在讀博士。