“混合式”教學(xué)改革在發(fā)酵過程原理課程中的應(yīng)用與研究

馬小彥，朱國飛，劉曉柱

(1.貴州理工學(xué)院 食品藥品制造工程學(xué)院，貴州 貴陽 550003；2. 貴州大學(xué) 生命科學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

幾千年前，人們不自覺的應(yīng)用發(fā)酵這項技術(shù)，后隨著純培養(yǎng)技術(shù)、深層攪拌技術(shù)以及生物技術(shù)在發(fā)酵中的融合應(yīng)用，極大的推進(jìn)了發(fā)酵工程產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。發(fā)酵工程是利用微生物的生長繁殖和代謝活動來大量生產(chǎn)人們所需要的產(chǎn)品過程的理論和工程技術(shù)體系，是生物工程與生物技術(shù)學(xué)科的重要組成部分。發(fā)酵工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分。21世紀(jì)是生命科學(xué)與生物技術(shù)的世紀(jì)，現(xiàn)代生物技術(shù)可以解決人類在發(fā)展過程中所面臨的人口、糧食、資源、能源、環(huán)境、健康等問題，而發(fā)酵過程作為中下游的生物技術(shù)，具有連接上下游的紐帶作用，是現(xiàn)代生物技術(shù)實驗成果產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)[1]。

發(fā)酵工程原理是微生物、食品、生物制藥、生物工程、生物技術(shù)等專業(yè)的重要專業(yè)課 , 課程內(nèi)容豐富、涉及面寬。人類已經(jīng)進(jìn)入生命科學(xué)的時代,面對蓬勃發(fā)展的生物技術(shù),如何使發(fā)酵工程適合時代發(fā)展的需要,培養(yǎng)和造就高素質(zhì)、創(chuàng)造性人才 ?如何在有限的課時內(nèi)使學(xué)生掌握發(fā)酵工程學(xué)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),是教師需要認(rèn)真思考的問題[2]。本課題組采用“混合式"教學(xué)改革模式，在以下幾個方面針對《發(fā)酵工程原理》課程進(jìn)行了教學(xué)改革。

1 甄選教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)制藥特色

教材是教學(xué)內(nèi)容的知識載體，學(xué)生對課程知識的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)很大程度上依靠教材。 好的教材不僅是學(xué)生遇到問題后尋找答案的重要工具，同時也能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情和興趣[3]?！栋l(fā)酵工程原理》這門課程雖沒有深奧難解的原理 , 卻有極強(qiáng)的邏輯性。它是一門嚴(yán)密的工程學(xué) , 各個工藝操作步驟密切關(guān)聯(lián)、互相配套 , 從培養(yǎng)基的配制到發(fā)酵乃至產(chǎn)物提純等一系列流程是一個次序井然、絲毫不能出錯的嚴(yán)密過程[4]。因此我們選擇了余龍江主編的《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》為主要教材，該教材嚴(yán)格按照發(fā)酵工藝操作進(jìn)行章節(jié)內(nèi)容排序，邏輯嚴(yán)密，我們在此基礎(chǔ)上，適當(dāng)調(diào)整內(nèi)容形成：發(fā)酵工業(yè)菌種、發(fā)酵培養(yǎng)基的設(shè)計與優(yōu)化、發(fā)酵工業(yè)主要裝備、發(fā)酵動力學(xué)、發(fā)酵過程氧的供需、發(fā)酵過程優(yōu)化與控制、發(fā)酵產(chǎn)物分離純化、發(fā)酵工廠工藝設(shè)計一條內(nèi)容主線，與此同時我們在內(nèi)容上注重將各個單元工藝操作有機(jī)結(jié)合 , 強(qiáng)調(diào)發(fā)酵生產(chǎn)過程是單元工藝與操作相互獨立又相互依存、各種因素和多種參數(shù)相互制約又相互影響的動態(tài)過程。這樣有利于學(xué)生從整體觀念出發(fā), 分析問題和解決問題 , 培養(yǎng)他們解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神。另外，該教材包含《發(fā)酵工程在醫(yī)藥領(lǐng)域中的典型應(yīng)用》等章節(jié)，體現(xiàn)制藥的特色[5]。

2 優(yōu)化教學(xué)模式，提高實踐能力

傳統(tǒng)的教學(xué)模式為老師的一言堂，過分強(qiáng)調(diào)書本上的內(nèi)容，往往存在以下的弊端：學(xué)生缺乏主動性與積極性，在授課過程中體會不到主動解決問題的樂趣；理論與實際生產(chǎn)過程存在巨大的鴻溝，學(xué)生往往會出現(xiàn)卷面成績高，但是解決實際生產(chǎn)中存在的問題的能力較弱,缺少團(tuán)隊合作意識等。針對以上問題，我們在教學(xué)模式上做了如下的改革：

2.1 采用分組模式，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊意識

每個班級3～5人分為一個小組，小組以內(nèi)協(xié)作分工，小組之間形成競爭關(guān)系來共同完成答題、項目等教學(xué)內(nèi)容。小組所有成員的表現(xiàn)組成整個小組的平時成績，比如小組中有一人課堂表現(xiàn)出色，整個小組所有成員均加分，同時如小組中有一人遲到，整個小組成員全部被扣分。最終結(jié)果是小組成員合作良好，較出色的完成了教學(xué)任務(wù)。這項機(jī)制培養(yǎng)了學(xué)生主人翁的精神，學(xué)生團(tuán)隊合作的意識有了較大程度的提高。

2.2 以項目為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)理論結(jié)合實際

在授課過程中，我們選取了幾個有代表的章節(jié)以學(xué)生做項目代替了傳統(tǒng)的理論教學(xué)，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過查閱資料、自學(xué)等方式解決問題和完成項目的能力。以《發(fā)酵工業(yè)菌種》這個章節(jié)為例進(jìn)行描述。我們課題組選取了十種通過發(fā)酵大規(guī)模生產(chǎn)的抗生素如：青霉素、鏈霉素、四環(huán)素、兩性霉素等，每個小組選擇其中一種抗生素(不要重復(fù)，防止抄襲)，完成該抗生素發(fā)酵工業(yè)菌種的項目。完成該項目需具體解決以下問題：確定該產(chǎn)品發(fā)酵所應(yīng)用的微生物種類；對該微生物進(jìn)行分離篩選鑒定；選擇適合該微生物的菌種選育方法并進(jìn)行選育；對該微生物菌種進(jìn)行保藏。完成該項目首先需要充分了解課本中的理論知識，其次需要查閱大量文獻(xiàn)，該環(huán)節(jié)對理論知識進(jìn)行了升華，強(qiáng)化了理論與實踐的結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生實際解決問題的能力。最終每個小組以答辯的形式展示項目成果，并需要強(qiáng)調(diào)小組分工，強(qiáng)化團(tuán)隊合作意識，防止有成員不作為的現(xiàn)象發(fā)生。

2.3 引入競賽機(jī)制，增加課堂趣味性

為了讓學(xué)生更好的利用課余時間進(jìn)行預(yù)習(xí)，充分調(diào)動學(xué)生預(yù)習(xí)的積極性，本課題組設(shè)計了一系列與預(yù)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的題目，題目形式多樣，難度按梯度分布，在問答過程中，以小組為單位，分為必答環(huán)節(jié)與搶答環(huán)節(jié)，既保證了絕大多數(shù)同學(xué)都經(jīng)歷了預(yù)習(xí)的環(huán)節(jié)，又充分調(diào)動了學(xué)生預(yù)習(xí)好，預(yù)習(xí)深的積極性。結(jié)果證明，學(xué)生在答題過程中情緒高漲，能充分調(diào)動學(xué)生預(yù)習(xí)的熱情，確保了預(yù)習(xí)的質(zhì)量。

2.4 完成課程項目，整合各個章節(jié)內(nèi)容

當(dāng)講授完所有章節(jié)時，我們會針對整本書的內(nèi)容為學(xué)生設(shè)計一個課程項目，學(xué)生通過完成該課程項目，將《發(fā)酵工程原理》的所有內(nèi)容進(jìn)行整合，融會貫通，并且該項目所訓(xùn)練的基礎(chǔ)

知識、基本技能能同步遷移到畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中，最終結(jié)果顯示，學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中普遍思路較清晰，設(shè)計環(huán)節(jié)均能較順利的完成。

3 完善考核制度，增強(qiáng)綜合素質(zhì)

在“混合式”教學(xué)方式的基礎(chǔ)上，我們還形成了獨特的考核方式。

3.1 強(qiáng)化平時成績，弱化期末考試

在授課的過程中，我們發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生存在這樣的情況，平時上課不聽講，考試前兩周背重點，結(jié)果順利通過考試。針對以上現(xiàn)象，我們課題組將平時成績提高到70%，末考成績變?yōu)?0%，(原平時成績30%，末考成績70%)，改革后，更加注重過程化管理，讓更多的學(xué)生參與到課堂中來。

3.2 優(yōu)化平時成績構(gòu)成，全面提升學(xué)生素質(zhì)

于此同時，我們課題組優(yōu)化了70%的平時成績的構(gòu)成。平時成績按照小組來打分，其中包括考勤、章節(jié)項目成績、知識競賽成績、課程項目成績等，這些平時成績的考核較全面的提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)，能有效的把控整個課堂環(huán)節(jié)。

4 改革成果

我們課題組綜合對比了改革組與未改革組的掌握知識的情況。(1)末考成績分析：經(jīng)統(tǒng)計改革組末考成績平均高于未改革組8.7分，并且在論述題、計算題等需要較強(qiáng)分析、邏輯推理、計算等能力的題目中，改革組明顯優(yōu)于未改革組，具有統(tǒng)計學(xué)差異。(2)畢業(yè)設(shè)計成績分析：經(jīng)統(tǒng)計改革組畢業(yè)設(shè)計成績平均高于未改革組6.9分，并且改革組學(xué)生畢業(yè)設(shè)計成績“優(yōu)”、“良”的比例明顯高于未改革組，具有統(tǒng)計學(xué)差異。

5 今后努力的方向

《發(fā)酵工程原理》是一門實踐性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的課程，我們課題組發(fā)現(xiàn)我們學(xué)生實踐過程較弱，因此在今后我們將逐漸建立起認(rèn)識實習(xí)、課帶實驗、課程實驗三層次的實驗體系，充分幫助學(xué)生加深對知識的了解、增強(qiáng)基本的技能，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的精神。1.認(rèn)識實習(xí)：一般安排在大二上學(xué)期，在開課之前的一個學(xué)期。我們利用認(rèn)識實習(xí)，組織學(xué)生參觀發(fā)酵工廠，讓學(xué)生對發(fā)酵形成一個整體概念，對發(fā)酵的一些基本內(nèi)容有所了解；2.課帶實驗：在授課的過程中，會根據(jù)講授的內(nèi)容設(shè)計相關(guān)的實驗，理論與實驗相結(jié)合，幫助學(xué)生更有效的掌握理論知識。在實驗過程中，對學(xué)生進(jìn)行充分指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗習(xí)慣；3.課程實驗：當(dāng)課程接近尾聲時，安排學(xué)生進(jìn)行一個綜合性并且?guī)б欢ㄔO(shè)計性的實驗，將《發(fā)酵工程原理》所有內(nèi)容進(jìn)行整合。在實驗過程中，只是對學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，遇到問題，不直接回答學(xué)生，而是引導(dǎo)學(xué)生自己努力解決問題，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。

[1] 余龍江.《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》[M].北京：高等教育出版社，2016.

[2] 黃金林,潘志明,焦新安.“發(fā)酵工程”課程教學(xué)的思考與探索[J].生物學(xué)雜志,2005,22(5)：46-50.

[3] 穆曉清,王 棟,徐 巖.“發(fā)酵工程”課程教學(xué)改革的探索與實踐[J].教育改革與實踐,2012,4(1):69-71.

[4] 楊 柳,葉永康,葉 明,鄭 志.“發(fā)酵工程”課程教學(xué)改革探討[J]. 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2007,21(1)：44-46.

[5] 廖 威.發(fā)酵工程教學(xué)改革的實踐與思考[J].中山大學(xué)學(xué)報論叢,2003, 23(1):155-157.