發(fā)酵工程課程教學改革在高素質(zhì)應用型人才培養(yǎng)中的實踐

師艷秋　林范學　馮磊　王超　劉靜

摘? 要：發(fā)酵工程由于應用性強和實踐性強的特點，成為我校釀酒工程、生物工程和生物制藥三門專業(yè)的一門核心課程。為了順應當前行業(yè)格局變化，找好理論教學與實踐相結(jié)合的切入點，讓學生在有限時間內(nèi)掌握課程的基本內(nèi)容及實踐技能，培養(yǎng)出符合時代要求的創(chuàng)新型，應用型和綜合型人才，課程組成員一直致力于教學改革和實踐，取得了一定的成果，逐步形成了適應專業(yè)和時代要求的課程體系。

關(guān)鍵詞：發(fā)酵工程;教學改革;高素質(zhì);應用型人才

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）15-0110-03

Abstract： Fermentation engineering has the characteristics of strong applicability and practice. It has become a core course in the three majors of brewing engineering， bioengineering and biopharmaceutical. In order to adapt to current patterns of fermentation industry， it is important to find an entry point to combination of theory and practice. Students could master the basics of the course and practical skills， and become innovative， applied and inter-disciplinary talent. Task force members of the course are committed to exploration and practice. Some results have been achieved. At last， the system of course was formed to adapt the requirements of professional and the times.

Keywords： fermentation engineering; exploration; high-quality; applied talents

發(fā)酵工程是一門利用微生物的生長繁殖和代謝活動，通過現(xiàn)代化工技術(shù)，大量生產(chǎn)人們所需產(chǎn)品的工程技術(shù)課程，內(nèi)容涉及到數(shù)學、化學、生物學和工程學等學科，產(chǎn)品跨越了農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化工、食品、能源等領(lǐng)域，涉及面廣，內(nèi)容豐富。近年來，世界范圍的人口、資源（包括能源和糧食）與環(huán)境問題日益尖銳，對于我國工業(yè)生物技術(shù)提出了更高的要求。而我國生物技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展態(tài)勢，發(fā)酵工程由于應用性強和實踐性強的特點，成為生物工程技術(shù)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化工和食品等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化的必要保障[1]。

李克強總理在2015年政府工作報告中明確提出引導部分地方本科高校向應用型轉(zhuǎn)變。近年來教育部多措并舉，引導和推動轉(zhuǎn)型發(fā)展向政策保障、深度轉(zhuǎn)型、示范引領(lǐng)上邁進，應用型高校建設(shè)呈現(xiàn)良好勢頭。而我校一直致力于向應用型大學轉(zhuǎn)型，在2010年就確立了辦學定位是“應用型、地方性、開放式、國際化”，在人才方案中明確提出培養(yǎng)高素質(zhì)應用型人才。為了成功向應用型大學轉(zhuǎn)型，完成對高素質(zhì)應用型人才的培養(yǎng)已成為高?？滩蝗菥彽墓ぷ?。從推動學生就業(yè)和社會發(fā)展的雙重角度出發(fā)，做好發(fā)酵工程課程的建設(shè)與改革，培養(yǎng)發(fā)酵領(lǐng)域的高素質(zhì)應用型人才，對于振興工程教育、為國家工業(yè)化發(fā)展輸送人才具有重要而深遠意義。

我校于1997 年設(shè)立生物工程專業(yè)，開設(shè)了發(fā)酵工程并成為了專業(yè)核心課程。隨著學校辦學規(guī)模擴大及專業(yè)擴充，發(fā)酵工程陸續(xù)成為釀酒工程和生物制藥的專業(yè)核心課程。為了順應當前行業(yè)格局變化，找好理論教學與實踐相結(jié)合的切入點，讓學生在有限時間內(nèi)掌握發(fā)酵工程的基本內(nèi)容及實踐技能，培養(yǎng)出符合時代要求的創(chuàng)新型，應用型和綜合型人才，近幾年來課程組成員一直致力于教學改革和實踐，取得了一定的成果。課程性質(zhì)從合格課程提升到優(yōu)質(zhì)課程，到現(xiàn)在的精品課程，得到了教學部門的充分認可。發(fā)酵工程課程的開設(shè)激發(fā)了學生的學習、科研興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維以及動手實踐能力，提高了學生科研素養(yǎng)，逐步形成了適應專業(yè)和時代要求的課程體系。

基于此，以釀酒工程專業(yè)為例，從課堂教學、實踐教學、考核體系、效果評價機制四個方面，對近年來進行的教學改革工作做了總結(jié)（見圖1）。

一、課堂教學

（一）課堂教學內(nèi)容根據(jù)專業(yè)特色進行優(yōu)化與調(diào)整

應用型人才培養(yǎng)要重視學生的自主性和互動性，帶著興趣學習，突出培養(yǎng)學習吸收轉(zhuǎn)化應用的能力。在“夯實基礎(chǔ)知識，加強基本技能，適應社會需求，提升綜合素養(yǎng)”課程體系構(gòu)建思路的指導下，對課程內(nèi)容體系進行了改革。按照發(fā)酵工業(yè)的一般流程和特點進行內(nèi)容優(yōu)化和整合，最后確定作為重點講解內(nèi)容的章節(jié)。給釀酒工程專業(yè)的學生制定教學大綱時，根據(jù)本專業(yè)的特點，總體講解酒類釀造的流程，結(jié)合相關(guān)視頻讓學生直觀地對于酒類發(fā)酵有總體輪廓認識，然后重點突出了酒類釀造的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括菌種選育、培養(yǎng)基制備、無菌空氣的制備、發(fā)酵罐及條件控制，下游的分離純化工藝，當整個體系都講完時，讓學生結(jié)合專業(yè)的特點，進行酒類發(fā)酵生產(chǎn)的學習，以白酒為例，進行系統(tǒng)學習酒類產(chǎn)品的整個發(fā)酵生產(chǎn)過程，做到學以致用。由于教學參考教材內(nèi)容更新速度較慢，而相關(guān)科學研究進展日新月異，為了做到內(nèi)容更新的時效性和專業(yè)的強對接性，自編符合本校學生和本專業(yè)學生用的教材，每年都要更新教學內(nèi)容和補充該領(lǐng)域在相關(guān)專業(yè)方面的新技術(shù)、新方法和新成果的相關(guān)內(nèi)容，及時向?qū)W生介紹發(fā)酵工程發(fā)展的前沿信息，以達到擴大學生的知識面和視野。

為了讓學生在學到理論知識的基礎(chǔ)上，及時了解本學科前沿的科技動態(tài)和最新相關(guān)行業(yè)信息，課程組成員積極參與全國發(fā)酵工程學術(shù)研討會，及時傳送最新信息。

（二）教學方法

為了達到更好的教學效果，在授課時采用多種教學方法并用[2]，擯棄了一節(jié)課老師從開始一直講到最后，學生不感興趣最后效果甚微的現(xiàn)象。在上課時靈活采用教學方法，案例式教學與問題式驅(qū)動教學方法為主，其它方式為輔的方式進行。比如在講緒論時，為了讓他們真正意識到發(fā)酵工程這門課的重要性，先讓他們帶著問題：與發(fā)酵工程相關(guān)的發(fā)酵產(chǎn)品有哪些？帶著問題思考和同學討論，然后讓他們一一列舉出來，為了進一步驗證重要性，結(jié)合案例，觀看短片：舌尖上的中國——轉(zhuǎn)化的靈魂，再讓他們直接接受發(fā)酵工程在食品中做貢獻的過程，再讓他們提煉問題，既加深了認識，還為以后的理論學習提供幫助。菌種的分離與篩選這一節(jié)課時，開始采用問題驅(qū)動式教學方式，讓大家?guī)е鴨栴}“工業(yè)化生產(chǎn)白酒時，如何解決酒曲的問題？”先去思考，通過多種渠道尋找答案，這樣對于這一節(jié)課的主要內(nèi)容和應用都有了較為整體和籠統(tǒng)的認識，然后讓他們看短片：白酒的釀造工藝，然后讓他們從短片中找答案，最后系統(tǒng)學習，都會帶著興趣和找答案的方式積極投入到新課中去。過程中為了讓大家關(guān)注點一直集中在教學內(nèi)容上，我們采用案例式、討論式、啟發(fā)式，讓學生參與進來，到最后結(jié)束時，除了總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，還要提前布置下節(jié)課的內(nèi)容，比如進行生產(chǎn)工藝內(nèi)容教學時，采用案例的方式，每節(jié)課設(shè)定目標，提前一周將某一產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程的視頻發(fā)放給學生，課前由學生分成小組進行討論、分析，課上，由每組推薦一名同學對總結(jié)內(nèi)容進行發(fā)言，由全班進行討論，對于個別的問題，任課教師單獨說明，對于共性的問題，任課教師在下次課中重點講解，提高授課的針對性。

為了做到教學方法與時俱進，課題組適時進行嘗試新的教學方式，翻轉(zhuǎn)課堂教學方法[3]在嘗試與應用中，也取得了不錯的教學效果。

善于利用當前各種教學設(shè)備和信息工具，用多媒體教學，結(jié)合大量的動畫、視頻、圖片等材料，穿插在教學中，既提高了教學效率，又達到了教學的目的。引進一套發(fā)酵工程設(shè)備及產(chǎn)品分離方面的教學仿真軟件，結(jié)合自制的多媒體教學課件，在學習相關(guān)單元知識時，使用仿真軟件播放相關(guān)內(nèi)容，如過濾原理、發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)與滅菌操作等，將工藝原理以及設(shè)備結(jié)構(gòu)特點動態(tài)展現(xiàn)出來，形成理論知識與形象感受交叉互動，加深學生的理解的同時活躍課堂學習氛圍。

在教學方法改進中，大膽嘗試讓學生參與教學，參與教學改革，充分調(diào)動學生的參與積極性，調(diào)動學習的積極性，一學期隨機安排1-2次的學生教學內(nèi)容。在基本理論知識授課完畢之后，讓他們真正認識到理論指導實踐的重要作用，可選取發(fā)酵工程在食品的應用章節(jié)，讓學生自行組成幾個團隊，從白酒、啤酒、葡萄酒、黃酒的釀造工藝教學中選取一個案例，進行備課講課。通過這種方式，可以讓學生體驗一下老師上課的不容易，同時學生學習積極性明顯提高，學習參與度提高，并且通過自身的授課提出教學改進的一些好方法，達到一舉兩得的效果。到這個環(huán)節(jié)，有的同學告訴我：老師，以后可以多提供這種模式教學的機會。

為了提高教學效果，課題組老師會安排到相關(guān)的發(fā)酵行業(yè)企業(yè)進行一線實踐鍛煉，豐富生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，這樣才能做好教學與實驗的指導工作。同時，主動請發(fā)酵行業(yè)經(jīng)驗豐富的專家，課堂上進行面對面與學生授課，他們豐富的一線生產(chǎn)實踐經(jīng)驗可有效彌補專業(yè)教師在此方面的不足。釀酒工程專業(yè)與當?shù)乜赘揖茦I(yè)有限公司建立了長期的產(chǎn)學研合作關(guān)系，老師可以根據(jù)專業(yè)要求進入酒廠進行學習，酒廠專家根據(jù)課程需要可以進入課堂授課和專業(yè)技能的指導。

這幾年的學生回饋的信息，一致認為：企業(yè)專家講的很多都是課堂上聽不到的，也肯定了這一形式的重要性，通過“走出去”與“請進來”相結(jié)合，發(fā)酵工程的課堂教學不再枯燥乏味，極大地提高課程的趣味性與有效性。

二、實踐教學改革

（一）調(diào)整教學計劃，優(yōu)化實踐教學內(nèi)容

為了突出釀酒工程專業(yè)特點，加深課程學習，讓學生可以自由選擇時間出入實驗室，進行果酒產(chǎn)品的研制，最后研發(fā)出來的產(chǎn)品大家分享與討論。在這期間，老師可以適當給予指導和建議。這種自主選擇的模式激發(fā)了他們對于做實驗的興趣。在嘗試中，鍛煉動手能力、思考問題的能力，促進課堂的知識學習的吸收與轉(zhuǎn)化。根據(jù)本系的教學條件，結(jié)合項目組成員老師的科研項目編寫實驗教材，免費給學生使用。

（二）改革實踐教學模式，增強學生實踐能力

在實踐教學中，拋棄了先上理論課再上實驗課的教學模式。進行了開課前的實踐教學，進行工廠參觀學習，到授課中的實踐教學-實驗驗證環(huán)節(jié)，到結(jié)課后的實踐教學-設(shè)計性實驗的綜合應用。

在正式上課之前，讓學生進入發(fā)酵工廠（孔府家酒、正大菱花）進行參觀學習，通過實地觀察，可了解發(fā)酵工藝的基本流程和相關(guān)設(shè)備，直觀認識的同時，學生會帶來很多不懂的問題，然后讓學生帶著渴求知道答案的愿望下把這些問題帶到課堂的理論學習中，對課堂授課有很大的幫助。同時將參觀學習的過程制作成圖片或視頻，在課堂理論教學時播放，幫助學生回憶實習時的直觀認識，加深理論知識的學習，看到自己的實習音像資料，提高學生的學習興趣。

學生經(jīng)過工廠的參觀學習，再進行相關(guān)的理論學習，可以進行驗證性實驗的開設(shè)，加深相關(guān)知識點的學習，比如：培養(yǎng)基配制學習中，會提供實驗室的開放時間，利用現(xiàn)有菌種，讓學生自查資料怎么進行這種菌種培養(yǎng)基配方的選擇，自行或者小組形式到實驗室中進行培養(yǎng)基的配制工作;工業(yè)菌種篩選和制備中，為學生提供菌種，學生進行菌種擴大培養(yǎng)的實驗;發(fā)酵工藝控制模塊中，在實驗室中利用仿真軟件的學習進行全自動發(fā)酵罐培養(yǎng)演示和操作，學生可直觀認識各個參數(shù)的控制情況;從而將理論知識和實踐教學有機結(jié)合，提高教學質(zhì)量。

在理論課結(jié)束后，適時引入項目教學法，進行設(shè)計性實驗項目的實踐教學模式。學生自主探索為基礎(chǔ)，教師指導為輔，讓學生在團隊協(xié)作下主動接受知識和技能的教學方式[4]。首先進行項目設(shè)計階段，設(shè)計性實驗前提是沒有給學生一個具體的實驗方案，教師指導學生以小組或團隊協(xié)作方式對實驗方案進行交流討論，包括原材料預處理，溶液配制，工藝條件優(yōu)化，檢測方法，設(shè)備的使用等，分析操作的程序，方法，可行性及可能存在的問題。其次進行實驗項目實施階段，學生操作和分析討論為主，教師指導為輔，每組根據(jù)目的任務和目標，自行設(shè)計實驗方案并完成操作，得到結(jié)果，針對結(jié)果進行組間對比分析，找出差距，經(jīng)過討論，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。最后進行實驗項目的評價階段，以教師評定為主，教師對每組進行過程性考核，包括動手能力、小組協(xié)作能力和自主創(chuàng)新能力進行點評，并提出指導性意見。通過這種形式，可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性、自主性和責任心，既鞏固了基礎(chǔ)理論知識，也提高了實驗操作技能和嚴謹?shù)目蒲袘B(tài)度。

三、改進考核方法，完善教學評價體系

由于發(fā)酵工程是一門實踐性很強的科目，單純靠期末考試很難評價學生知識掌握的情況，所以我們會從多個方面考核學生的綜合能力。根據(jù)多年教學經(jīng)驗，以及針對學生的調(diào)研結(jié)果，改革完善了實踐教學的考核評價體系，既注重過程，又注重結(jié)果，對學生態(tài)度、能力和成績進行全面的考核。我們將發(fā)酵工程課程的考核分成3部分： 平時成績10%，實驗成績20%，期末閉卷考試成績70%，其中平時成績是考核學生出勤率、平時表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、課堂表現(xiàn)等，實驗成績包括實驗報告、實踐操作技能、產(chǎn)品效果表現(xiàn)，以及針對上述參觀實習所提交報告的考核，期末考試則全面考察學生對基礎(chǔ)知識和重點內(nèi)容的掌握情況，題型有名詞解釋、填空、單選、多選、簡答、論述或案例分析等。

四、教學效果評價

為了全面評價項目實施效果，進行學評教、教學成果、學生科研成果等方面。學評教就是根據(jù)校內(nèi)學生評教指標和校內(nèi)管理部門提供的近三年的學生評價結(jié)果進行分析，并跟蹤學生進行訪問，及時收集他們的反饋信息。積極進行發(fā)酵工程課程教學改革，相關(guān)教師指導學生參與開放性實驗項目，指導學生各類科研立項，指導學生完成畢業(yè)論文，學生和指導老師合作發(fā)表文章。

總之，學校的高素質(zhì)應用型人才的培養(yǎng)目標是本科教育達到四個回歸的有力保障。課程教學進行高質(zhì)量和與時俱進的改革，才能為國家和人民建設(shè)提供高素質(zhì)的創(chuàng)新人才。最后，作為發(fā)酵工程的授課教師，不僅要不斷提高自身的綜合素質(zhì)，夯實專業(yè)知識，還需要我們及時與專業(yè)特點和學科前沿信息相結(jié)合，不斷進行課程內(nèi)容的調(diào)整，結(jié)合日新月異的現(xiàn)代教育技術(shù)手段，緊跟時代前沿，讓理論和實踐結(jié)合，讓學生在學習中，不僅學到專業(yè)知識，鍛煉實踐技能，還能提高他們的專業(yè)素養(yǎng)。

參考文獻：

[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]谷新晰，盧海強，桑亞新，等.多種教學方法的應用探討[J].河北農(nóng)業(yè)大學學報，2018，20（2）：63-65.

[3]程愛芳，鄧政東，周念波，等.翻轉(zhuǎn)課堂教學法在《發(fā)酵工程》教學中的應用探究[J].廣東化工，2015，73（7）：159-160.

[4]遲明梅.項目教學法在發(fā)酵工程課程實踐教學中的應用[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2018（5）：99-101.