生物技術專業發酵工程課程改革探索

趙娟娟 吳榮榮 李志濤

摘 ? ?要： 文章結合卓越工程師教育培養計劃的背景及衡水學院應用型人才培養的需要，從優化課程內容體系、改進教學方法、加強教學與企業互動和優化考核方式等方面進行探索與分析，對生物技術專業發酵工程課程進行教學改革，以期提高教學質量，培養應用型人才。

關鍵詞： 生物技術專業 ? ?發酵工程 ? ?教學改革 ? ?應用型人才

發酵工程是以微生物的特定性狀和功能為基礎，通過現代化工程技術生產產品或直接應用于工業化生產的技術體系[1]。它結合生物學和工程學的特點，涉及微生物學、生物化學、數學、化學工程、機械設備等多門學科。發酵工程具有應用性強和實踐性強的特點，是生物技術在農業、醫藥、化工、食品、環保等領域應用發展的支撐點，是生物技術產業化的關鍵和必由之路。

教育部2010年啟動了“卓越工程師培養計劃”，致力于培養適合經濟和社會發展需要的工程技術人才[2]，以增強學生的實踐能力和創新能力。衡水學院也正致力于向應用型大學轉型，探索對應用型人才的培養。《發酵工程》是我校生物技術專業開設的專業必修課程。做好發酵工程課程的建設與改革，對學生綜合能力的發展、進入相關行業時快速入手等起著重要作用。

本文結合卓越工程師教育培養計劃的背景及應用型人才培養的需要，結合本校的課程設置和教學活動，通過優化課程內容體系、改進教學方法、加強教學與企業互動和優化考核方式等方面進行探索與分析，對發酵工程的教學改革進行思考。

1.教學內容的優化與更新

衡水學院《發酵工程》課程的設置，是在完成基礎課和部分專業課的基礎上進行的。但隨著應用型人才培養方案的提出，理論課時縮減，只有32個學時，因此必須對教學內容進行優化。在此之前，學生已學習了一些本課程的相關知識。根據生物技術專業學生的實際教學情況，對已掌握的不再重復講授，著重復習以突出重點。如在菌種選育一章，由于在微生物學中已詳細講解過各種選育方法，本課程中以問題方式引出，引導學生歸納總結，模糊的地方課下通過網絡平臺復習。對下游提取分離的技術，在生物工業下游技術課程中會詳細介紹，所以授課主要集中于對發酵工程上游技術和中間控制的學習。

課程內容的安排上，我們力將發酵工程研究對象共性的規律提煉出來，在理解發酵機制的基礎上，按照發酵過程的主線編排教學內容，包括：菌種選育→培養基→滅菌與空氣除菌→種子擴培→發酵機制→發酵過程控制→染菌分析及防治→發酵經濟學。同時以動力學模型和發酵設備為輔，堅持生物學基礎和工程學基礎并重，要求學生注重理論基礎和實踐操作相結合。這樣安排有利于學生清楚、完整地掌握整個發酵工藝過程和發酵的共性問題，為后續課程和科學研究的順利開展奠定基礎。

同時，衡水學院為學生開設了多門和發酵工程相結合的專業課程和實踐環節，包括發酵工程設備、發酵工程設備實驗、發酵工程大實驗、生物工程下有技術、釀酒概論等，形成了以培養發酵應用型人才為目的的課程群，對發酵工程的原理和技術進行強化。

除了豐富教學內容外，增加新知識、介紹最前沿的科技動態也尤為必要。教師應通過閱覽國內外專業期刊及網站，將國內外最新的科研動態和成果分門別類地穿插在相關章節中進行講解，使學生拓寬視野，增強學生的學習主動性。

經過以上優化調整，使發酵工程的教學體系更加清晰，教學內容環環相扣，學生能夠更好地理論聯系實際對課程進行掌握。

2.教學方法的改進

2.1激發學生的學習興趣

興趣是最好的老師。根據教學總結，學生對發酵工藝在生產實際中的應用了解甚少。因此，結合日常生活中的具體實例在緒論部分介紹現代發酵工業的發展歷史、產業概況、生產生活中的產品介紹和未來展望等內容，從而激發學生的學習興趣，為以后的教學奠定基礎。

2.2案例教學

發酵工程是一門應用性強的學科，在授課過程中，引入與生產實踐聯系緊密的案例并進行剖析講解不僅能使課堂生動形象，而且能引導學生自主思考，加深學生對理論知識的理解，觸類旁通。如發酵工程課程中的發酵工藝控制這一部分內容，要求學生了解并掌握培養pH對發酵過程的影響。為此，我們從相關文獻報道中特意選取了一些研究案例，如“pH對林可霉素發酵的影響”，該研究表明不同初始pH會顯著影響林可霉素的產量。通過實例講解，可以讓學生印象深刻并強化對具體知識要點的領會。

2.3引入PBL教學理念

PBL是以問題為基礎，以學生為中心，培養學生自學能力，發展學生綜合思考能力和解決實際問題能力的教學理念。在實踐性強的《發酵工程》課程中引入PBL教學理念，通過提出問題、收集資料、小組討論、總結評價等環節開展發酵工程PBL教學改革以提高教學實效。

按照發酵工藝類型分成多個PBL課程教學模塊，設計基礎性問題，如酒精等發酵機制類型及發酵工藝特點等;再設計開放性問題，如由酒精發酵延伸總結乳酸、甘油等發酵工藝特點。學生自由分組。首先，各小組對基礎性問題查閱文獻，組內討論，再選派代表進行總結匯報。各小組提問，匯報組成員補充說明和回答，最終形成解決方案。教師對課程實施過程中出現的不足問題再給予指導，提出改進意見及下一步要求，幫助學生理清思路和改進方法。

2.4現代化教學手段的利用

為加深學生對發酵工程課程的理解，提高授課效率，充分利用多媒體課件，將難于理解的內容以圖片和視頻等形式向學生展示[3]。例如，針對培養基滅菌的操作流程，采取設備示意圖和動畫相結合的方式，形象展示蒸汽滅菌的過程。針對發酵過程控制環節，利用仿真教學軟件，讓學生形象地認識發酵工程設備，理解發酵過程的調控手段及產品分離過程。

同時，建設發酵工程的網絡教學平臺，以提供多媒體課件、文獻資料和發酵相關企業網址鏈接。學生通過拓展學習，能夠較好地了解國內外發酵領域的發展趨勢。

3.教學與企業參觀互動

衡水學院在開設發酵工程課程時，目標定位在為企業培養發酵工程所需的應用型人才。為了提高學生對發酵技術產業的認識并強化他們的工程化概念，增強學生自主性及生產實踐能力，在學期中學院專門安排學生到衡水當地典型的發酵生產企業，如衡水老白干釀酒集團、衡水九州啤酒廠等進行參觀，了解工廠基本生產過程，熟悉發酵工廠生產的基本知識和必須生產設備。如在啤酒廠的實習過程中，重點讓學生掌握啤酒的生產工藝流程，原料的粉碎、蒸煮糖化及典型的厭氧發酵過程。將書本上的理論知識與生產實踐相結合，讓學生了解生產中常遇到的難以解決的問題，啟發學生的創造性與開拓性，有助于學生創新思維的形成和能力的提高。

參觀后要求每個學生圍繞企業的生產工藝，獨立地完成實習報告，作為實踐成績的考核。該方法不僅使學生帶著任務熟悉發酵工藝流程與生產工藝控制等環節，而且培養學生生產實踐技能和基本工程意識，為今后他們走上工作崗位打下好的工程基礎，達到較好的教學效果。

4.優化考核方式

考試是教師評定學生成績、取得教學反饋信息的主要方法，也是督促學生全面、系統復習的重要手段[4]。從單方面考核，會使學生死讀書，讀死書，達不到舉一反三的效果。我們采用復合考核方式對學生進行評價，建立以基本知識、技能為基礎，以綜合能力為重點，以學習態度為參照的綜合考評體系。將發酵工程理論課程的考核分為3個部分，即平時成績（15%）、實踐考核（15%）和期末考核（70%）。平時成績包括學生課堂表現、出勤情況、作業等;實踐考核包括參觀發酵工廠后撰寫的報告及在實踐活動中的參與度和表現。期末考核為閉卷筆試，由基礎理論題、實際應用題和工藝設計題等組成，重點考查學生對基礎理論和重、難點知識的掌握。

這種多方位的考核突破了傳統的考核方式在考試內容的深度和廣度方面存在的局限性，全面考核了學生對知識的掌握情況。

發酵工程是生物技術專業的一門核心課程，也是一門發展迅速的學科。隨著新型生物反應器的不斷出現，發酵新產品不斷涌出，要求發酵工程專業課教師根據發酵工程產品市場不斷改革和探索，實時更新授課內容，靈活采用各種教學方法和考核方法，加強與企業的聯系，并強調工程觀念和實驗技能的培養。這樣才能真正提高學生綜合素質，為社會培養復合應用型人才。

參考文獻：

[1]楊梅，李力群，謝瑩，等.發酵工程課程建設的實踐與探索[J].吉林化工學院學報，2011，28（2）：46-48.

[2]潘艷平，包秋燕，江吉彬.基于卓越工程師培養的本科實踐教學體系改革[J].實驗室科學，2011，14（6）：213-220.

[3]趙晶，樸永哲，權春善，等.基于應用型人才培養的發酵工程教學改革的探索與思考[J].輕工科技，2014，3：153-154.

[4]付永前，朱華躍，蔣茹.結合臺州經濟轉型探索發酵工程教改新模式[J].科教文匯，2011，6：51-53.

衡水學院教改項目：《發酵工程》課程教學改革研究。課題編號：jg2014049.