《發(fā)酵工程》課程教學(xué)改革與實踐

張明霞++張蕾

摘 要：《發(fā)酵工程》課程是生物工程專業(yè)的一門核心課，該課程內(nèi)容豐富、涉及面廣、實踐性強(qiáng)。針對課程的特點，從教學(xué)內(nèi)容整合、教學(xué)手段優(yōu)化和教師素質(zhì)提高，以及實踐教學(xué)體系的建立等方面思考與探索該課程教學(xué)思路，提高學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的積極性和實踐能力，獲得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：發(fā)酵工程 教學(xué)改革 實踐教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0140-02

生物技術(shù)是當(dāng)前世界最前沿的科學(xué)技術(shù)，目前正以前所未有的深度和廣度迅速發(fā)展。發(fā)酵工程在生物技術(shù)中扮演著產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵角色。生物技術(shù)的迅速發(fā)展對科學(xué)技術(shù)人才的培養(yǎng)提出了更高的要求，需要具有扎實的理論基礎(chǔ)、又有一定的實踐技能的高素質(zhì)人才?！栋l(fā)酵工程》生物工程和生物技術(shù)專業(yè)的一門核心課，在專業(yè)課程體系中起著承上啟下的作用，其教學(xué)體系的合理編排和設(shè)置對生物工程專業(yè)的人才培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。我們僅就14年來的《發(fā)酵工程》授課實踐，結(jié)合其他兄弟院校的教學(xué)經(jīng)驗談?wù)劯形颉?/p>

1 精選教學(xué)內(nèi)容，整合課程體系

1.1 精選教學(xué)內(nèi)容

河南科技學(xué)院（后簡稱我校）生物工程專業(yè)的《發(fā)酵工程》課程是在修完微生物學(xué)、生物化學(xué)和化工原理等課程之后，本科三年級第一學(xué)期開設(shè)，與《生物分離工程》、《生化工程》和《生物工程設(shè)備》同期開設(shè)，《酶制劑》、《酒類工藝學(xué)》和《生物制藥》等專業(yè)課程在其后開設(shè)。生物工程各專業(yè)核心課程之間的知識具有較高關(guān)聯(lián)性，教學(xué)過程中避免與其它課程交叉重復(fù)。我校每四年進(jìn)行一次本科培養(yǎng)方案的修訂，在參與的制定2005年、2009年和2013年新修訂的教學(xué)大綱中，《發(fā)酵工程》課程的課時由72學(xué)時不斷被壓縮為現(xiàn)在的48學(xué)時。如何在有限的課時內(nèi)使學(xué)生掌握發(fā)酵工程最基本的內(nèi)容，提高他們在實踐中分析問題、解決問題的能力，并為今后的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)，是《發(fā)酵工程》教師需要認(rèn)真思考的問題。我們的《發(fā)酵工程》授課內(nèi)容提煉為：以發(fā)酵工業(yè)過程共性環(huán)節(jié)為主線，按照發(fā)酵工藝過程串聯(lián)為菌種—培養(yǎng)基—種子擴(kuò)培—發(fā)酵過程控制一條主線。發(fā)酵工程的教學(xué)中還應(yīng)對發(fā)酵企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的評價方法和體系進(jìn)行分析和闡述；同時經(jīng)濟(jì)學(xué)的知識和理論體系比較寬泛，只需結(jié)合發(fā)酵工廠的實際有選擇地講授，做到重點突出，詳略得當(dāng)。

基于此將發(fā)酵工程教學(xué)內(nèi)容從章節(jié)編排上為：緒論（2學(xué)時），工業(yè)微生物（4學(xué)時），微生物發(fā)酵機(jī)理（4學(xué)時），發(fā)酵工業(yè)原料及其處理（2學(xué)時），發(fā)酵工程的滅菌于空氣除菌（4學(xué)時），發(fā)酵設(shè)備與反應(yīng)器（4學(xué)時），發(fā)酵工藝控制（4學(xué)時），工業(yè)發(fā)酵染菌的防治（2學(xué)時），現(xiàn)代生物技術(shù)在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用（4學(xué)時），發(fā)酵經(jīng)濟(jì)學(xué)（2學(xué)時）。

1.2 恰當(dāng)處理與其他課程間的關(guān)系

生物工程各專業(yè)核心課程之間的知識具有較高關(guān)聯(lián)性， 因此在課堂教學(xué)中采用關(guān)聯(lián)教學(xué)法，避免與其他課程交叉重復(fù)。將不同學(xué)科、不同章節(jié)的知識點進(jìn)行關(guān)聯(lián)，同時注意突出本課程的重點內(nèi)容，發(fā)酵工業(yè)菌種的生理生化特征、培養(yǎng)基的分類與制備、常用的無菌技術(shù)等知識在微生物學(xué)中已經(jīng)詳細(xì)學(xué)習(xí)，《發(fā)酵工程》中僅作為對知識的回顧；在講解發(fā)酵產(chǎn)品的原理時候，緊密與生物化學(xué)知識點相結(jié)合；對于種子擴(kuò)大培養(yǎng)、發(fā)酵過程控制以及發(fā)酵產(chǎn)品原理與技術(shù)應(yīng)用等內(nèi)容做深入的講解，形成由點及線到面，逐步構(gòu)建起工業(yè)生物技術(shù)的立體知識網(wǎng)絡(luò)。突顯《發(fā)酵工程》在專業(yè)課程體系的承上啟下作用。

2 優(yōu)化教學(xué)方法

利用多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，同時在課堂上要適時、適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用板書，肢體語言等方式進(jìn)行講授。媒體技術(shù)的應(yīng)用，為教學(xué)帶來了活力，它提供了視覺、聽覺等多器官刺激，使抽象的內(nèi)容具體化、直觀化，不僅能活躍課堂氣氛，也在一定程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。但是，多媒體課件只能是輔助教學(xué)手段，絕不可多用、濫用甚至完全依賴于它。在課堂中，起主導(dǎo)作用的仍是教師，教師適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用板書，肢體語言等方式，才能達(dá)到更好的教學(xué)效果，而PPT文件應(yīng)該只起到類似以前掛圖的作用，如若全部用PPT文件講課，教學(xué)效果不好。

教師在講述中要盡量把生產(chǎn)生活中與發(fā)酵有關(guān)的實例引人課堂中進(jìn)行剖析，引導(dǎo)學(xué)生自主思考，要善于將書本基本原理與實際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來，從而加深對理論知識的理解，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，促使學(xué)生自覺地扮演好學(xué)習(xí)主體的角色。這樣做即可活躍課堂氣氛、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能加深學(xué)生對理論和概念及其應(yīng)用的深刻理解。在教學(xué)環(huán)節(jié)中，穿插大型發(fā)酵企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)和技術(shù)開發(fā)以及發(fā)展方向，使學(xué)生了解該行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，為自己將來的出路早作打算。

3 加強(qiáng)教師隊伍

發(fā)酵工程具有很強(qiáng)的實踐性和應(yīng)用性，其對授課教師的要求也很高。發(fā)酵產(chǎn)品由實驗室—中試—生產(chǎn)逐級放大的過程中，不是按比例放大而是比擬放大，過程出現(xiàn)的問題很多時候需要實踐經(jīng)驗指導(dǎo)。多數(shù)主講發(fā)酵工程課程教師雖已獲得博士學(xué)位，具備知識新、理論強(qiáng)的優(yōu)勢，但缺乏實際生產(chǎn)經(jīng)驗，講課內(nèi)容枯燥空洞，教學(xué)效果不理想。教師是課程建設(shè)的主要執(zhí)行者，建設(shè)一支優(yōu)秀的課程教學(xué)團(tuán)隊尤為重要。我校采用“請進(jìn)來，走出去”的方法，加強(qiáng)學(xué)校教師與企業(yè)發(fā)酵技術(shù)人員的交流互動?！白叱鋈ァ熬褪菍W(xué)校要求35歲以下教師必須到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行輪崗鍛煉一年?！罢堖M(jìn)來”就是請企業(yè)經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員來授課，我校生物工程專業(yè)設(shè)有“華蘭班”，華蘭生物定期派生產(chǎn)一線的專家講課，生物工程專業(yè)所有學(xué)生均可聽課。學(xué)校出臺有利政策鼓勵教師與企業(yè)合作，發(fā)酵工程教師教學(xué)、科研能得到了提高。

4 強(qiáng)化實踐教學(xué)

實踐教學(xué)與理論教學(xué)相互聯(lián)系相互支撐，是高等學(xué)校教學(xué)工作的重要組成部分，對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力有著特殊作用。我們的發(fā)酵工程課程實踐教學(xué)由課程實驗、課程實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)三部分組成。課程實驗用于強(qiáng)化學(xué)生的基礎(chǔ)知識和基本操作能力，課程實習(xí)；課程實習(xí)用于增強(qiáng)學(xué)生的綜合和設(shè)計能力，生產(chǎn)實習(xí)用于培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能。endprint

4.1 做好基礎(chǔ)實驗，掌握基本實驗技能

結(jié)合教材內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，開設(shè)發(fā)酵工程的基礎(chǔ)實驗，如發(fā)酵罐的滅菌與接種等操作、發(fā)酵污染的檢測與判斷等，共16學(xué)時課程實驗。通過規(guī)范的實驗操作，使學(xué)生掌握發(fā)酵工程的基本實驗技術(shù)和主要產(chǎn)品的工藝流程。

4.2 開展綜合和設(shè)計性實驗，提高學(xué)生創(chuàng)新能力

在課程的實習(xí)周，首先帶領(lǐng)學(xué)生到相關(guān)的發(fā)酵工程參觀學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解所參觀企業(yè)發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程和主要儀器設(shè)備；理解生產(chǎn)過程中的原料處理、菌種生產(chǎn)、空氣除菌和下游提取等單元操作方法；學(xué)會觀察生產(chǎn)過程中各發(fā)酵參數(shù)的變化，并掌握相應(yīng)的調(diào)節(jié)措施。然后，讓學(xué)生自行設(shè)計實驗，帶領(lǐng)學(xué)生到我院發(fā)酵工程中試車間進(jìn)行模擬實驗。通過綜合實驗， 提升學(xué)生對基礎(chǔ)知識和基本技能的應(yīng)用能力； 再后， 通過設(shè)計型實驗， 初步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究和創(chuàng)新能力。為了進(jìn)一步系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生實踐技能，我校生物工程專業(yè)在第7學(xué)期（上）開設(shè)了64學(xué)時生物工程大實驗，開設(shè)工藝綜合大實驗課，第8學(xué)期學(xué)生自行選擇到我們已建立的校企聯(lián)合理事會單位進(jìn)行為期兩個月的生產(chǎn)實習(xí)。近年來，我院與河南宋河酒業(yè)股份有限公司、焦作健康元、新鄉(xiāng)華蘭生物工程股份有限公司和鄭州航空港臺灣科技園等20多個大型企業(yè)合作，成立了校企聯(lián)合理事會，開設(shè)“校企合作論壇”，每年召開相關(guān)企業(yè)參加的教學(xué)指導(dǎo)委員會年會，采用“校企聯(lián)合培養(yǎng)”模式，推進(jìn)教學(xué)改革，增強(qiáng)了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

通過上述措施，克服了由于專業(yè)課時相對減少給發(fā)酵工程課程帶來的不利影響，課堂氣氛活躍，學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性提高，教學(xué)效果較好。發(fā)酵工程發(fā)展迅速，新的工藝和流程、新的發(fā)酵產(chǎn)品層出不窮，促使發(fā)酵工程教學(xué)的不斷完善與進(jìn)步。要跟上行業(yè)發(fā)展的步伐，除改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法外，教師本身也要不斷學(xué)習(xí)，提高課程的前瞻性，使學(xué)生不僅學(xué)習(xí)知識，更要樹立科研素質(zhì)，建立并提高分析問題和解決問題的能力。

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