生物技術專業(yè)《發(fā)酵工程》課程教學方法探索

陳菁菁

（甘肅農(nóng)業(yè)大學 生命科學技術學院，甘肅 蘭州 730070）

生物技術專業(yè)《發(fā)酵工程》課程教學方法探索

陳菁菁

（甘肅農(nóng)業(yè)大學 生命科學技術學院，甘肅 蘭州 730070）

發(fā)酵工程課程作為生物技術等專業(yè)的主干必修專業(yè)課，旨在引導學生了解現(xiàn)代生物技術在發(fā)酵方面的應用及發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展狀況。本文結(jié)合發(fā)酵工程課程的教學實踐，就本門課程的教學目標、教材選擇、課堂教學方法及課程考核進行了探討。

發(fā)酵工程；教材；教學方法；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、生化過程工程技術、下游的發(fā)酵產(chǎn)物提取精制技術在內(nèi)的綜合性技術[1]，是多學科交叉、融合而成的理論性和應用性均較強的綜合學科。發(fā)酵工程作為現(xiàn)代生物技術的重要支撐技術體系，與基因工程、細胞工程、蛋白質(zhì)工程和酶工程并稱為生物技術的五大工程[2]。隨著世界范圍內(nèi)生物技術的迅速發(fā)展及在各領域的廣泛應用，發(fā)酵工程受到各大高校越來越多的重視，并成為生物技術類專業(yè)的專業(yè)必修主干課程，對生物制品方向的學生尤為重要。

發(fā)酵工程是一個生物現(xiàn)象，解決的是工程問題，教學上需要將工程學與生物學等相結(jié)合，來實現(xiàn)從理論到實踐的跨度。其教學內(nèi)容具有微生物學基礎要求高，涉及內(nèi)容廣，學科交叉多，實踐性強，與生產(chǎn)生活聯(lián)系密切等特點[3]。當今社會對人才的知識結(jié)構(gòu)要求系統(tǒng)性與開拓性相結(jié)合，扎實的理論基礎與實踐技能兼?zhèn)洹Ｒ虼耍虒W上需要兼顧系統(tǒng)性、基礎性、科學性、實用性和先進性[4]。如何做到與時俱進的完善教學內(nèi)容、方法，以達到良好的教學效果，需要教師不斷進行探索。

一、教學目標

通過此課程的教學，希望學生能夠在有限的課時內(nèi)掌握發(fā)酵工程的基本內(nèi)容，加強對微生物學的知識的理解和應用，了解現(xiàn)代發(fā)酵工程的技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，形成科學的思維方式，提高他們分析問題，解決問題的能力。

二、教材選擇

教材是教學的基本工具之一，也是教師“教”與學生“學”之間的知識載體。在教材的選擇上要遵循質(zhì)量至上的基本原則，教材內(nèi)容應準確、全面，符合教學大綱要求并有利于學生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)，應積極選用高質(zhì)量的新版教材和精品、重點教材。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)酵過程中的關鍵工程技術和生物學知識為主線，著重講述了現(xiàn)代發(fā)酵工程的發(fā)展方向和前言技術領域的相關知識。教材分為四個大的部分：發(fā)酵工程原理、發(fā)酵工程重要產(chǎn)業(yè)、發(fā)酵工程特殊應用及發(fā)酵工程的生物學基礎。其中，將發(fā)酵工程原理部分作為授課的重點，這部分也是很多相關教材的主要內(nèi)容。發(fā)酵的重要產(chǎn)業(yè)及特殊應用兩部分內(nèi)容統(tǒng)一作為發(fā)酵工程的應用來講，旨在引導學生將學習過的基礎知識和基本原理應用到發(fā)酵制品生產(chǎn)的各個方面，拓寬學生的知識面，并提高對所學知識的掌握深度。由于生物技術專業(yè)學生在學習本課程前已學習過微生物學，因此，第四部分生物學基礎作為學生的自學章節(jié)，在平時講授時隨時以提問、討論等形式引導學生回顧和復習，以便溫故知新、能夠更快更好的理解本課程其他章節(jié)的知識內(nèi)容。部分教學內(nèi)容還參考了由陳堅主編的《發(fā)酵工程原理與技術》（2012版）和儲炬主編的《現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵調(diào)控學》（2010年版），通過書中的具體案例來深入滲透理論知識，拓寬學生的知識面。除此之外，作為教師，還應參考多本教材及科研論文，并要時刻關注課程相關領域的科研動向，將了解到的知識作為課堂教學的素材，做到所講授的內(nèi)容“準”、“透”、“新”。

三、教學方法

1.教學手段。授課過程采用板書教學為主，輔助以多媒體展示圖片、視頻的教學手段。使用板書進行教學的過程中，教師作為知識的傳授者能夠更好地主導整個教學過程[5]。在講授過程中，教師根據(jù)知識體系及其邏輯關系依次在黑板上給出每節(jié)課重點內(nèi)容提要，并通過提問和講授，使學生在集中精力聽講、努力思考的過程中獲取知識的精華，避免了只用多媒體進行教學時，學生只顧埋頭抄寫多媒體設備上羅列的內(nèi)容，忽略了對知識的自主理解和必要的邏輯推理。使用板書教學的主要優(yōu)點在于能夠引導和啟發(fā)學生思考，便于實現(xiàn)互動。而對如發(fā)酵設備及技術手段等知識點，則最好借助多媒體手段以照片的形式展示，或?qū)⑸婕暗降姆绞健⒎椒ㄒ詣赢嫷男问讲シ牛苁箤W生能夠深刻地得到直觀準確的印象。如在講授分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵等發(fā)酵方式知識點時，使用多媒體圖片及動畫能讓學生對于不同發(fā)酵方式的設備、發(fā)酵流程一目了然。

2.講授方式。多數(shù)理論知識對學生而言都是抽象、枯燥的，難以很快在學習過程中形成他們自己的知識框架。如何讓學生在學習這樣一門重要而又“難學”的課程時能夠“不怕”、“不煩”，提起學生對知識的興趣并激發(fā)他們的求知欲，是教師在授課時需要仔細研究，反復思考的教學重點。

首先，在講授內(nèi)容的選擇和設計上，要本著讓學生掌握“基本知識點”并拓寬了解“相關知識點”的原則。做到：由易到難、由簡到繁、由淺入深、由近及遠，循序漸進。第一次接觸的內(nèi)容要仔細講解，與知識相似的內(nèi)容可啟發(fā)學生進行類比學習，重點、難點內(nèi)容需多次重復以加深學生的印象。

其次，對不同類型的知識應選擇不同的講授方法。對概念型的知識點，可以先將概念包含的內(nèi)容介紹給學生，然后引導學生自己嘗試對名詞進行總結(jié)、定義，再適當修正整理成正確的概念。如在講授“發(fā)酵”這一概念時，先對學生講述該概念的來源（起源于拉丁文“翻騰”一詞）及人們在生產(chǎn)生活中對發(fā)酵現(xiàn)象的不斷認識和發(fā)酵形式的逐漸多樣化，來引導學生總結(jié)出自己能想到的所謂“發(fā)酵”的概念，對其中錯誤的理解進行糾正，補充不足或刪減多余，最后得到對該名詞的正確解釋。也可直接講授概念的包含的內(nèi)容，再分析、總結(jié)支撐整個定義的重點、關鍵點，最后啟發(fā)學生用恰當、精煉的文字和一定的順序?qū)⒆约簩@些“點”的理解連接起來，形成一個完整的概念。如“次級代謝”定義為：在一定的生長時期（一般是穩(wěn)定生長期），生物以初級代謝產(chǎn)物為前體合成的對本身生命活動沒有明確功能的物質(zhì)的過程。該定義中需掌握的兩個重點是：“以初級代謝產(chǎn)物為前體”和“無明確功能”，可據(jù)此引導學生根據(jù)自己的理解形成完整概念。

對原理、技術方法和原則等知識點，可以采用對比、舉例、總結(jié)的方式講授。如對于獲得優(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），可采用對比教學的方式，先依次介紹每種方法的具體內(nèi)容，再對每種方法的理論依據(jù)、選擇特點進行對比分析。對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、選美獲獎明星和經(jīng)歷過多次整容的“人造明星”，類比三個來源的出發(fā)菌和三種明星的特點，從自身條件、改造空間和改造易難程度方面進行分析，得出經(jīng)生產(chǎn)條件考驗的菌株或“選美獲獎明星”是最佳待改造對象的結(jié)論。這樣既簡單易懂又帶有一定趣味性，有利于學生理解并記憶。總結(jié)式講授可以大量運用在需要記憶的方式掌握的知識點上。如“發(fā)酵對微生物菌種的要求”包含九條，講解完每一條的具體內(nèi)容后，分別總結(jié)成一個詞語或一個字，能夠幫助學生快速記憶。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”，把對發(fā)酵原料成分要求低、可在廉價原料制備的培養(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、實踐相結(jié)合[6]。發(fā)酵在生產(chǎn)、生活中的應用非常廣泛，把具體的知識點結(jié)合到相應的活動中去，使學生不僅學到了知識，而且知道這些知識該如何運用，運用在何處。如學生們都知道酸奶是發(fā)酵而來，但哪些種菌種可用來進行發(fā)酵，哪種的發(fā)酵效果最好，發(fā)酵時對發(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)容講解時可結(jié)合酸奶的制作講授。另外，學生們在畢業(yè)后走向科研崗位或工廠生產(chǎn)技術人員，需要較強的運用知識能力，可以通過指導學生自己進行實驗，或組織學生到工廠參觀等教學形式，加深學習效果。

3.課堂互動。互動是提高課堂教學效果的重要環(huán)節(jié)，可以活躍課堂學習氛圍，集中學生注意力。通過提問、討論、講演等具體方式能夠達到事半功倍的教學效果。在課堂上，除了利用傳統(tǒng)的老師提問學生的方式復習相關知識和了解學生對知識點的掌握程度外，還可采用學生互問和引導學生向教師發(fā)問的形式。

學生互問主要用于對已學知識的復習中，請一位同學提問，再請其他同學進行回答。無論是發(fā)問的同學，還是回答的同學，都需要仔細回憶上節(jié)課所講的內(nèi)容。提問的同學要在腦海中形成知識框架體系和重點內(nèi)容，回答的同學則要思考具體知識的內(nèi)容。實踐證明，學生互問可以充分調(diào)動學生的積極性，類似知識競賽，是學生比較喜歡的互動形式。

引導學生向教師發(fā)問可應用在新知識點講授過程中，教師在設計某一內(nèi)容的講授過程時，可故意漏掉部分內(nèi)容，或擺出較明顯的邏輯錯誤，再引導學生判斷教師所講是否有不妥的地方，這時學生會努力回憶并認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，學生知識盲目記憶的教學方式截然不同，這樣的方式能迅速激起學生尋找知識“真相”的好奇心。

討論課堂教學中經(jīng)常運用的互動方法。由教師或?qū)W生提出一個問題點，學生和老師一起討論，表達自己的理解和觀點，或進行激烈的辯論。討論最終的目的并不是得到一個正確的理論，而是激發(fā)學生自主思考和表達自我的觀點，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，在表達自我觀點的過程中鍛煉總結(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，要求學生自學并試著像老師一樣講授給大家。學生在課外準備時經(jīng)歷了學習內(nèi)容，總結(jié)內(nèi)容，尋找重點，設計講稿等一系列過程，通過準備的過程，鍛煉了學生自學并找出重點的能力，再通過向大家講授及學生間的互動，學生自己和老師都能夠發(fā)現(xiàn)他們對相應知識點的掌握程度，再加以改進。

對不同的知識點可采用不同的互動方式，或?qū)追N方式結(jié)合起來，達到良好的教學效果。

四、實踐教學與課程考核

發(fā)酵工程是一門綜合性應用性很強的學科，實踐教學是引導學生將理論知識聯(lián)系到生產(chǎn)生活中的重要教學手段[7]。由于學生在學習本課程之前已經(jīng)學習過微生物學，發(fā)酵菌種方面的實驗在微生物學課程的實驗教學中已經(jīng)接觸過，因此發(fā)酵工程的實驗主要集中在與學生們生活相關的方面，如甜釀酒的發(fā)酵、酸乳的發(fā)酵等，使學生在實驗中更直觀地理解發(fā)酵的過程，還可以品嘗自己制作出的食品。充分調(diào)動了學生對實驗的積極性和責任心。另外可安排學生到相關的發(fā)酵工業(yè)工廠進行參觀，了解先進的發(fā)酵技術和設備以及產(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。參觀之前將整個工廠的概況、生產(chǎn)工藝流程、設備情況向?qū)W生作簡要介紹，讓學生提前了解生產(chǎn)工藝，學生在聽的過程中產(chǎn)生一些疑問并帶著問題去參觀學習，能夠較好的做到有目的有方向的理論聯(lián)系實踐，有利于學生的學習[8]。

考核結(jié)果應能充分體現(xiàn)出學生對知識的掌握程度，除了平時的課堂提問，實驗設計，實踐能力等考核方式，考試應是最能體現(xiàn)學生學習狀況的方式之一。教師在出卷時，應充分考慮知識點概括率，難易比例和試題層次。避免將死記硬背的知識點擺上試卷，通過認真設計，讓學生在答題時以運用知識解決問題為主，這樣的試題在書本或筆記上找不到標準答案，但學生對知識點充分掌握后，能夠順利作答。

綜上所述，在教學過程中，教師應充分掌握課程的內(nèi)容和特點，應運用多種教學方式，激發(fā)學生的學習興趣，并鼓勵學生發(fā)現(xiàn)自己的學習特點，找到適合的學習方法，提高學習能力，達到良好的教學效果。

[1]徐巖.發(fā)酵工程[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]陳堅，堵國成，張東旭.發(fā)酵工程實驗技術（第二版）[M].化學工業(yè)出版社，2009.

[3]呂英紅.發(fā)酵工程在生物技術領域的重要地位及教學心得[J].吉林農(nóng)業(yè)科技學院學報，2012，21（2）：119-122

[4]馮惠勇，儀宏，孫國志.發(fā)酵工程教學的體會與設想[J].微生物學通報，2002，29（6）：98-100.

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

[6]馮惠勇，儀宏，孫國志.發(fā)酵工程教學的體會與設想[J].微生物學通報，2002，29（6）：98-101.

[7]廖威.發(fā)酵工程教學改革的實踐與思考[J].中山大學學報論叢，2003，23（1）：155-157.

[8]張敬敏，趙玉巧.發(fā)酵工廠機械與設備課程教學改革的探討與實踐[J].微生物學通報，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)大學生命科學技術學院植物生理教研組，助教，蔬菜學在讀博士。