基于STS教育理念的發酵工程課程教學改革探索*

張　琴，李艷賓

(塔里木大學生命科學學院，新疆　阿拉爾　843300)

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基于STS教育理念的發酵工程課程教學改革探索*

張琴，李艷賓

(塔里木大學生命科學學院，新疆阿拉爾843300)

基于STS教育理念對發酵工程課程教學進行了改革探索，從教學內容、教學重點、教學手段、教學方法、實踐教學、考核方式等方面介紹了STS教育理念的引入手段。改革旨在提高學生的理論基礎和技術能力，加以在實踐過程中的應用，服務于社會，促進科學技術與經濟社會的可持續發展。通過改革實踐取得了良好的教學效果。

STS教育；發酵工程；教學改革

STS是Science、Technology、Society的簡稱，是20世紀70年代以來興起的一種新的教育理念[1-2]，它重視科學、技術與社會之間的相互作用，強調學生把所學的科學知識轉化為技術能力，并在學習、實踐過程中產生社會責任感，從而促進科技與經濟社會的可持續發展[3]。STS教學方式方法多樣，其模式實踐性與可操作性強，因此在國內外各大高校和教育研究機構得到廣泛研究推廣[4]。

發酵工程是利用微生物或動植物細胞的生命活動，通過現代工程技術來生產人們所需產品的技術體系，是現代生物技術四大工程的核心，也是現代生物技術產業化的關鍵，起著連接生物技術上游技術和下游技術的橋梁與紐帶作用，因此它是高校生物技術專業一門非常重要的專業課[5]。該課程的特點是內容豐富、涉及面寬，實踐性極強[5-6]。自2008年以來，我們一直承擔塔里木大學生物技術專業發酵工程課程的教學任務，在長期教學實踐中，積累了一定的經驗。同時，為激發學生學習的主動性，提高學生分析問題與解決問題的能力，為學生今后職業發展奠定堅實的基礎，我們根據課程特點，結合實際情況，在理論與實踐教學等方面對該課程開展了改革探索，將STS教育理念貫穿其中，取得了良好的效果。

1　STS教育理念在發酵工程教學中的引入手段

1.1優化教學內容，突出教學重點

教學內容和課程體系是教學改革的關鍵[7]。我校生物技術專業發酵工程課程共60學時，其中理論40學時，實驗20學時，課程內容包括發酵菌種的選育、培養基設計、發酵無菌技術、發酵種子制備、發酵動力學、發酵過程控制、發酵產物分離純化、發酵設備、發酵清潔生產技術、發酵技術應用等。此外，還另有為期一周的發酵工程實習課程，另計學分。教材是教學內容的主要載體，因此選擇知識體系完整并且適合于本校特點的教材尤為重要。目前我們選用的是華中科技大學余龍江教授主編的普通高等教育“十一五”國家級規劃教材——《發酵工程原理與技術應用》，同時推薦《新編生物工藝學》、《發酵工程關鍵技術及其應用》、《生化生產工藝學》等作為參考書。

在教學內容方面，本專業作為理科專業缺少工程類學科的基礎，所以對一些復雜的數學推理內容，我們在保證科學系統的前提下給予了簡化，重點以發酵產品的工藝生產為主線，講解生產中的共性技術與控制措施，使學生能更好地理解相關理論知識，熟悉發酵工藝流程。此外，對在其它課程中已涉及的部分內容，如發酵菌種選育的原理與方法、發酵培養基組分、滅菌原理等，在普通微生物學中已有全面介紹，故本課程不作詳細的講解，而是以討論式的教學方法進行，以突出本課程的重點。

在章節順序上，基本按照工業生產操作的流程安排，并結合一些典型發酵產品的工藝過程進行講解，有機結合了發酵工藝的各個流程，也使學生能更加清楚地認識并掌握工業發酵整個過程。

1.2更新教學手段，改進教學方法

發酵工程學科應用型較強，具有內容廣泛、知識點多、發酵參數多等特點[8]，加上一些理論比較抽象、枯燥，單憑書面講解學生難以完全理解，影響教學進程。采用多媒體教學，可有效節省板書時間，擴大信息量。并且我們整理了大量的動畫、視頻、圖片等材料，避免多媒體課件中的文字羅列，給學生視覺和感官刺激，使課堂教學變得生動形象，激發了學生的學習熱情。

為了提高學生的學習興趣，我們充分利用討論式、案例式、啟發式等多種教學方法，讓學生積極參與到教學當中來。在前述其它課程已學的部分章節，比如發酵菌種的選育一章，讓學生分別針對新種篩選、高產菌育種等方面查找文獻，然后拿到課堂上共同分析其中涉及到的原理、技術，比較各種方法的特點，以及菌種的特點與應用前景。在發酵技術應用的章節，除了給學生講授經典的發酵產品案例外，還讓學生選擇感興趣的內容自己動手做課件到講臺講解，不僅提高了學生學習的積極性，也鍛煉了學生自主學習和口頭表達能力。在清潔生產技術環節，清潔生產的概念、政策法規等不作重點闡述，而是對近些年國內外重大的環境污染事件進行介紹分析，通過大量的圖片、視頻沖擊，讓學生留下深刻印象，進而樹立起社會責任感，這樣自然對清潔生產有了更好的理解。

1.3加強實踐教學，提高綜合能力

發酵與生產實際緊密相關，其課程教學的最終目的是由理論學習轉向實際操作，因此實踐教學尤為重要[9]。實驗教學是實踐教學體系的基礎，我們在充分開展調研的基礎上，根據教學大綱要求，結合我校實驗條件，編寫了《發酵工程實驗指導》校內教材。主要內容包括發酵菌種選育、發酵基本單元操作(包括種子制備、小型通用發酵罐的構造與使用、發酵罐空消與實消、發酵過程檢測與控制、發酵產物分離純化等)、發酵工程綜合實驗三大部分，前兩部分是設計性、驗證性實驗，綜合實驗的內容主要依據本區域發酵產業類別及發展趨勢所設置，主要涉及酒類發酵、氨基酸發酵、酸乳發酵、微生物油脂生產、抗生素生產等。

綜合性實驗在搖瓶中完成產品的全部生產流程，重點要求學生掌握條件優化和發酵參數檢測。而在發酵工程實習中，則利用10 L通用機械攪拌式發酵罐，模擬發酵工廠的實際生產過程，讓學生獨立操作發酵罐，分析發酵過程中所出現的各種情況，完成產品生產，從而提高學生解決實際問題的能力。課堂之外，還鼓勵學生積極利用發酵實驗室平臺，申報各級大學生科研項目，或開展畢業論文實驗、參與教師科研項目。

此外，我們還利用生物技術專業參觀實習的機會，積極聯系相關企業，如啤酒廠、氨基酸廠、酸奶廠、油脂廠、生物肥料、生物制藥企業等，帶領學生到相關工廠實地學習，深入發酵生產車間，了解整個發酵過程，讓學生真正理解發酵生產的具體內容和操作規程。對生產中發現的問題，要求學生認真思考，查閱相關文獻，提交一份問題分析和解決方案的報告，作為平時成績考核指標之一。這極大地激發了學生學習的積極性，提高了學生解決問題的能力，也為他們畢業后從事相關工作做好了思想和專業能力準備。

1.4完善考核體系，優化考評方式

課程考核既是對學生學習效果的檢驗，也是對教師教學效果的衡量[10]。對學生的評價應該靈活多樣，不能僅是書面的考試，也要注重學生分析解決問題和創新能力的考核[10-11]。我們將發酵工程課程的考核分成3部分：平時成績20%、實驗成績30%、期末閉卷考試成績50%。其中平時成績有10%是考核學生出勤率、平時表現等，另有10%是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知識和重點內容的掌握情況，題型有名詞解釋、填空、單選、多選、簡答、論述或案例分析等。

2　實施效果與體會

通過積極引入STS教育理念，優化課程知識體系，吸收多元化教學手段與方法的優點，加強實踐教學，使得學生的學習興趣與學習效率得到極大提升，學生的動手能力、分析和解決問題的能力顯著提高。同時對發酵行業與社會可持續發展的關注，也增強了學生的社會責任感。本課程改革實踐受到師生們的一致好評，根據學生、同行、校視導組專家共同評教，發酵工程課程獲我校首批“優課優酬”獎勵。此外，發酵工程實驗獲我校首屆實驗教學競賽三等獎。在多年改革與實踐基礎上，發酵工程獲得了校級教學改革項目1項。課程組教師共指導與發酵工程有關的大學生創新創業訓練計劃項目4項，其中國家級項目2項，均結題驗收優秀。學生以第一作者發表論文4篇，獲“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽國家三等獎2項、省級一等獎1項、三等獎2項，1篇學術論文入選參與第八屆全國大學生創新創業年會交流。

總之，以STS教育理念指導的發酵工程課程改革成效初現，學生的綜合能力得到較大的提升。但發酵行業發展迅速，新技術、新工藝日新月異，這也要求授課教師也要不斷學習，并積極開展相關科研工作，教研結合，才能進一步提高教學效果，培養出基礎扎實、技能過硬的高素質應用型人才。

[1]賈竹君.STS教育及其在大學物理教學中的滲透策略[J].湖南科技學院學報,2006,27(5):300-302.

[2]劉俊紅,王福梅,劉瑞芳.STS教育理論在發酵工程教學中的應用[J].實驗室科學,2011,14(6):46-49.

[3]王鑫,肖化,張軍朋.大學物理實驗教學應滲透STS教育[J].物理實驗,2006,26(1):21-23,26.

[4]孫海濱.STS教育概論——科學教育改革的新理念[J].內蒙古師范大學學報(教育科學版),2004,17(3):12-14.

[5]張祥勝,許德軍.地方院校發酵工程實驗課改革與實踐體會[J].實驗室研究與探索,2013,32(4):124-127.

[6]黃金林,耿斌,潘志明,等.生物技術本科專業《發酵工程》課程實施研究性教學的探索與思考[J].課程教育研究,2012,(9):182.

[7]潘進權.發酵工程課程教學改革的設想[J].釀酒,2005,32(2):17-19.

[8]明紅,劉涌濤,聶國興.發酵工程教學體系的改革實踐與探索[J].基礎醫學教育,2012,14(10):761-763.

[9]鄒娟,付明,吳鏑,等.發酵工程教學中培養學生專業能力的探索[J].化工高等教育,2011(6):85-87,91.

[10]李賽男,李充璧.高校發酵工程課程教學改革探索[J].廣東化工,2010,37(11):204-205.

[11]李力群,楊梅,謝瑩.在發酵工程課程中培養創新思維能力的探索與實踐[J].吉林化工學院學報,2012,29(8):94-97.

Exploration on Teaching Reform of Fermentation Engineering Based on STS Theory*

ZHANGQin,LIYan-bin

(College of Life Science, Tarim University, Alaer Xinjiang, 843300, China)

The teaching reform of fermentation engineering based on STS theory was explored. The STS theory importing way was introduced from teaching contents, key points, means, methods, practical teaching and evaluation methods. The reform was aimed to improve student’s theoretical foundation and technical skills to apply to practice process serving for society, and promote the sustainable development of science and society. On the whole, the good teaching effects were obtained via the reform practice.

STS theory; fermentation engineering; teaching reform

塔里木大學高教研究項目(TDGJ1403)。

張琴(1980-)，女，副教授，博士，主要從事生物化工方向研究。

李艷賓，男，副教授，研究方向為微生物發酵。

G642.0

A

1001-9677(2016)07-0207-02