如何提高《發酵工程》課程教學效果

摘 要：《發酵工程》是生物工程專業核心專業課程，內容多，涉及面寬，實踐性強。本文結合中職生物工程專業發酵工程課程教學實踐，從教學改革目標、教學內容、教學方法和手段，以及教學效果評價方法等方面闡述本人教學改革初步探索經驗。

關鍵詞：發酵工程 問題探究式教學 訓練與實踐式教學

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）09（a）-0173-02

《發酵工程》是一門綜合性及實踐性很強的專業課程，包含發酵工藝學和發酵設備兩塊內容。主要含蓋發酵工業上微生物菌種的培養保藏，發酵工業培養基及原料處理，工業微生物的生長、物質代謝，產物的生物合成及微生物的代謝調控機制，發酵條件的影響及控制，以及發酵產物的提取及精制[1]。

發酵工程技術跨越添加劑發酵工藝（氨基酸、有機酸）、食品飲品發酵工藝（酒類、奶制品、面包）、保健制品發酵工藝（氨基酸、雙歧桿菌）、醫藥制品發酵工藝（抗生素）等產品領域；在學科上跨越生物學、工程學、化工等領域[2]。

在傳統的生物工程專業的專業課程設置中，是把這些不同產品的發酵工藝分別設立一門課程來講解，這會造成專業內容模塊的重復教學，而實踐教學學時無法保證；對于現在中職的“2+1”教學模式來講，在校時間短。因此，分產品類型學習發酵工程也是不可能的。如何使我們生物工程專業的中職畢業生能夠熟練掌握基本的發酵工程實用操作技能呢？

1 教學改革的目標

中等職業教育以就業為導向，在德育為首的前提下，我們的教育教學過程應該注重培養學生的專業技術、動手能力、適應能力和綜合素質。生物工程專業的中職畢業生通過專業課程學習，應該能夠在微生物發酵的各行業領域從事相關技術操作，包括醫藥制品、食品飲品、保健品、化工產品等行業，熟練進行菌種分離選育的基礎操作、發酵原材料處理、發酵生產領域的消毒滅菌、種子及大罐發酵看罐控制操作、生物及化工領域的成品半成品檢驗等。專業課程教學過程應該把內容有機融合，知識有效融會變通，從而擴展學生專業面，以擴大學生的就業面，從專業課程教學的層面上體現中職學校以就業為導向的辦學方針。

中職教育中的核心專業課程教學應該以技能為本位。要保證我們的畢業生具備相關的熟練技能，畢業后能馬上成為企業里優秀的中、初級實用技術型勞動者。

發酵過程牽扯的環節多，環節之間的相互影響大，通過該專業課程理論教學，尤其是實踐教學，培養學生的職業道德素質，敬業愛崗、服從協作等品質。

2 教學內容

作為生物工程專業的核心課程，《發酵工程》有兩個特點：其一，包含實踐能力和動手能力培養的要求；其二，以核心技能培養為中心，在很多情況下又是跨領域的。

如何把不同產品的生產工藝過程通過這一門課程綜合起來講解，在教學改革過程中，總結如下幾條。

2.1 “一條主線”

“一條主線”即將發酵工程中各研究對象共性的規律提煉出來。

本人在教學過程中把教學主要內容歸納成一條主線。課程內容按照模塊順序安排（見圖1）。

發酵工程課程教學內容跳出具體的產品，以發酵產品生產中共性的規律，按產品生產工藝流程來編排教學內容。典型的發酵產品生產流程包括下面四個基本模塊：菌種的來源及種子的擴大培養、培養基的制備、發酵過程的工藝控制，產品的提取精制。

2.2 “兩個基礎”

“兩個基礎”即生物學基礎、化工工程學基礎，堅持兩個基礎并重。

生物學基礎知識包括：工業微生物的生長、物質代謝，產物的生物合成及微生物的代謝調控機制，發酵條件的影響及控制。因此微生物學、生物化學、基因工程、代謝調控是我們學習發酵工程必備的專業基礎。

微生物發酵過程是一個典型的化工過程。由于微生物生理特性決定了微生物在發酵過程中需要穩定的環境、特殊的條件以及以氧作為底物的供給，這些多涉及到化工生產的以下領域：

（1）質量的傳遞—— 氧的供給、代謝物的排泄等。

（2）熱量的傳遞—— 微生物呼吸產熱，微生物生長于代謝需要穩定的而嚴格的溫度條件。

（3）動量的傳遞—— 涉及到攪拌軸功率，與溶氧、氣液混合的關系。

（4）微生物的反應工程—— 涉及到微生物的生長，產物生成等。

發酵設備部分的教學內容，無論哪種產品的生產、無論哪個工序，都能歸屬到這同一個典型的化工過程。借助教學實踐實訓設施，采用理論與實踐有機結合、互相促進的教學模式，充分利用我校投入大量資金建成的啤酒發酵生產線、啤酒檢測實驗室、化工管路拆裝實訓室、多級塔板精餾塔、填料精餾塔、填料式吸附塔、噴霧干燥器等實踐實訓設施，來學習發酵工程中我們常說的“三傳一反應”的原理，同時通過訓練加強學生的動手實踐能力。

3 教學方法和手段

3.1 教學常用方法

從教學理論上講，常用的教學方法有[3]（見表1）。

3.2 《發酵工程》教學方法選例

教學方法選擇應該依據教學目標、教學內容特點、學生基本情況、社會和企業的需求、教師的自身素質、教學環境條件等來選擇。中等職業學校專業課程的教學，由于學生的學習習慣不好，基礎知識較薄弱，而面臨的是就業和自立。因此，特別需要老師在教學過程中認真備課，充分準備，熱情投入，要注重培養和提高學生分析和解決問題能力，要帶領學生進入生產現場，深入到實踐訓練中。

本人在教學過程中注重學生獨立地解決由本人或教師提出的課題，教師在適當的時候給予幫助，讓學生的自我活動占主導，提高掌握知識技能的效果，形成良好的學習態度和習慣，提高自學能力、自立能力。

3.2.1 問題探究式教學方法

引導學生提出問題，在教師組織和指導下，通過學生比較獨立的探究和研究活動，探求問題的答案而獲得知識的方法[3]。

問題教學法：

帶領同學們在啤酒發酵生產線上，努力創設一個有利于學生進行探究發現的良好的教學情境，引導學生思考：啤酒厭氧發酵罐與耗氧發酵罐相比，有什么不同？主要耗氧發酵罐有通風、攪拌裝置，而厭氧的啤酒發酵罐沒有。

進一步設問：好氧發酵罐攪拌裝置有什么作用？勻質、傳熱。

接著，引出本節教學內容：啤酒發酵罐非常簡單，沒有攪拌，那么，勻質、傳熱是如何實現的？老師引導學生去探究。

最后，通過歸納提出發酵工程中的“三傳一反應”的原理，并進行實例講解和歸納梳理。

對于啤酒發酵微生物生長代謝、外觀變化、傳熱傳質等有關內容的教學，采用傳統的講授法，不能有效激發學生的聽講興趣，難以抓住學生的課堂注意力。相比較，采用這種問題探究教學法提出問題，分析比較，分組討論，教學過程非常直觀，富有邏輯，激發了學生的學習興趣，學生能積極主動參與到課堂教學中，暢通有效的完成了這一重點內容的學習。

發現教學法：

發酵原材料的處理部分講到促進傳質、傳熱的方式。啤酒麥汁煮沸鍋的結構和工作原理，本人通過問題發現教學法來完成教學。

設問：麥汁煮沸鍋和糊化鍋、糖化鍋主要都是加熱維持一定溫度并使物料處于翻騰狀態。請同學們通過觀察，發現它們的結構有那些相同點？最大的差別又是什么？

讓同學們自己通過現場設備的比較，發現問題。給予學生思考的空間，發現問題，得出結論，及時給學生肯定和鼓勵。然后帶領學生深入教學內容—— 煮沸鍋的結構和操作要點。麥汁煮沸鍋，沒有攪拌，靠的是底部和上部溫度差異，熱量對流來完成的。接著來探究鍋底的形狀，操作時為何要注意進汽速度。

這種組織學生在實驗現場創設一個利于學生探究問題的情景，引導學生思考，通過學生之間、師生之間的交流，探求出問題的答案，比原來在黑板上畫示意圖進行講解教學的效果好得多。

問題探究式教學方法對應的是參與式學習法。參與式學習是一種強調以人為本，學生積極參與，尊重學生學習主體性及個性發展的現代教育觀念。它通過讓學生積極參與到教學中與教師雙向交流，讓學生的思想互相溝通，互相碰撞，展示自己，提出真知灼見，提高學生學習的主動性、積極性，它是一種自主性、主動性和探索性的學習[3]。

實踐證明，這種教學方法既順利有效完成了教學內容，又培養和提高了學生分析問題、解決問題的能力。

3.2.2 訓練與實踐式教學方法

通過課內外的練習、實驗、實習、社會實踐、研究性學習等以學生為主體的實踐性活動，使學生鞏固、豐富和完善所學知識，培養學生解決實際問題的能力和多方面的實踐能力[3]。

在學習完發酵原材料處理的內容之后，帶學生到啤酒生產線上，去完成糊化、糖化和麥芽汁過濾的操作。過濾麥汁完畢，卸糟之后清洗，結果出現卸糟口處漏水。四個男生反復進行了上十遍的安裝、清洗試漏、泄漏再拆。最終學生自己發現了問題：先把密封板退回，不能為了對齊而急于把密封板伸出。通過這樣反復操作實踐，最后成功密封安裝好，內心的成功快感和心得收獲是不言而喻的。

麥汁冷卻進發酵罐過程中的充氧操作，其中會牽扯到氣瓶減壓操作。這樣簡單的充氣操作程序，如果僅通過語言講解，而不通過實際操作是很難讓學生掌握的。

在實踐課程教學中，我深刻體會到“百聞不如一見，百見不如一練”。有些操作，比如鏡檢、調pH值、接種，甚至準確稱量、儀器校對等看起來很簡單的操作，可是學生動手起來漏洞百出。只有通過訓練、指導、再訓練的反復過程才能達到預期效果。

通過訓練與實踐式教學，使學生學習常用設備的基本結構和工作原理輕松自如，能有效地培養學生正確使用、維護、保養設備及異常事故處理的能力。

3.2.3 利用現代信息技術的教學方法

在發酵工程的教學過程中充分利用多媒體教學。從高校、企業、科研部門的網站下載收集、歸納整理的大量圖片，來形象直觀地再現菌種擴大培養過程和生長特征、講解發酵設備內部構造、了解新型空氣過濾材質的先進性等。

興趣是學習的最佳動力，培養學生的學習興趣，是專業課程教學中必須關注的問題。利用形象直觀的現代信息技術圖片，能激發學生學習興趣，吸引學生的課堂聽講注意力，彌補了課堂教學和實訓實驗的不足。

4 結語

本人認為，職業教育比普通教育對教師要求責任心更強，能力要更高。因為我們面對學生的素質比較低，而且通過我們的培養大多數要走向社會和工作崗位，面臨就業和自立問題。通過專業課程教學，傳授學生更多更強的專業技能是非常重要的。通過本人認真教學和大膽革新，在這方面取得了非常明顯的效果。期望該文對進一步搞好發酵工程教學有一定的指導意義；并希望得到您的批評，以利于提高。

參考文獻

[1]白秀峰，主編.發酵工藝學[M].中國醫藥科技出版社，2003：12-13.

[2]劉純根，主編.生物工藝[M].高等教育出版社，2002：1.

[3]王道俊，王漢瀾.教育學教學方法[M].15版.人民教育出版社，2001：244-259.