“工業(yè)發(fā)酵分析”課程的教學(xué)改革

張碩

摘 要：文章從應(yīng)用型高校的特色和優(yōu)勢(shì)出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，分析了“工業(yè)發(fā)酵分析”在我校特色學(xué)科香料香精專(zhuān)業(yè)教學(xué)背景中的現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)教學(xué)方法、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，引用創(chuàng)新教學(xué)手段，增進(jìn)校企聯(lián)合，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，以及培養(yǎng)其獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，從而提高教學(xué)質(zhì)量。也為相關(guān)實(shí)踐類(lèi)課程的教學(xué)改革提供了一定的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)發(fā)酵分析;教學(xué)改革;實(shí)踐教學(xué)

“工業(yè)發(fā)酵分析”的教學(xué)內(nèi)容主要是指應(yīng)用化學(xué)分析法和儀器分析法對(duì)工業(yè)發(fā)酵中的各種物質(zhì)成分含量及有關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)的一門(mén)學(xué)科。此門(mén)課的主要研究?jī)?nèi)容為原料分析、中間過(guò)程產(chǎn)物分析、產(chǎn)品質(zhì)量分析等，是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和科研能力的重要課程，是生物工程、生物技術(shù)、發(fā)酵工程、食品工程等專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)必修課程。其在化學(xué)工程、生物工程、食品工程以及環(huán)境工程等領(lǐng)域有著舉足輕重的地位。

香料香精的使用與我國(guó)的傳統(tǒng)文化及現(xiàn)代工業(yè)需求息息相關(guān)，隨著生活水平的提高，人們對(duì)于天然香料的需求日益增多，而利用生物技術(shù)生產(chǎn)天然香料是對(duì)從天然原材料來(lái)源提取有限的瓶頸問(wèn)題的有效解決辦法，是現(xiàn)代香料香精行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，有著巨大的市場(chǎng)潛力。其中發(fā)酵是最常用的生物技術(shù)，例如最傳統(tǒng)的食品的風(fēng)味發(fā)酵，香料單體化合物β-苯乙醇的制備等。因此，我校香料香精科學(xué)與工程學(xué)院的生物工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了“工業(yè)發(fā)酵分析”這門(mén)課程，其教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)目的也需要與本校特色“天然香料”的生產(chǎn)與制備緊密地聯(lián)系起來(lái)。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

在授課過(guò)程中，我們一直采用吳國(guó)峰等主編的普通高等教育“十三五”規(guī)劃交材《工業(yè)發(fā)酵分析》，該教材對(duì)分析方法及產(chǎn)品的分析介紹較為詳細(xì)，而對(duì)于本科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，知識(shí)點(diǎn)過(guò)與分散，缺乏系統(tǒng)性。總的來(lái)說(shuō)，“工業(yè)發(fā)酵分析”課程具有以下特點(diǎn)：

（一）注重專(zhuān)業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)

課程中知識(shí)點(diǎn)比較多，需要學(xué)生將以前所學(xué)的微生物、生物化學(xué)和儀器分析等的背景知識(shí)相互聯(lián)系起來(lái)，對(duì)于這些知識(shí)的理解對(duì)后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)有很大影響。比如對(duì)于微生物教材中“酶活“定義的理解，直接影響課程中對(duì)于糖化酶以及α-淀粉酶活測(cè)定的原理以及實(shí)驗(yàn)步驟的掌握。

（二）內(nèi)容較為寬泛

由于教材中內(nèi)容較為分散。介紹了發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中水分、還原糖、粗蛋白、有機(jī)酸、乙醇、脂肪、酶活及蛋白質(zhì)等的測(cè)定，酒精硫酸實(shí)驗(yàn)色度的測(cè)定，酒精氧化時(shí)間的測(cè)定等;另外還加入了部分色譜儀器分析方法，如紫外分光、原子吸收光譜、氣相及液相色譜。各個(gè)檢測(cè)指標(biāo)與方法之間缺少聯(lián)系，難于學(xué)生記憶。

（三）實(shí)踐性強(qiáng)

發(fā)酵體系較為復(fù)雜，工藝千差萬(wàn)別，為了加深學(xué)生對(duì)于專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解，需要引入大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，驗(yàn)證課堂所傳授的理論知識(shí)，并啟發(fā)學(xué)生思考。同時(shí)，新技術(shù)新檢測(cè)指標(biāo)的不斷推陳出新，預(yù)示著發(fā)酵工藝的進(jìn)步，代表著本行業(yè)的發(fā)展方向，有必要讓學(xué)生有所了解。豐富學(xué)生課堂所學(xué)，增加課堂知識(shí)的新穎性和前沿性，是理論聯(lián)系實(shí)際，教學(xué)聯(lián)系生產(chǎn)的客觀需要。

二、教學(xué)改革的方向及措施

（一）在授課前期

我們的企業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)中，增添了多個(gè)以發(fā)酵為技術(shù)基礎(chǔ)的企業(yè)，讓學(xué)生深入生產(chǎn)第一線(xiàn)，了解以發(fā)酵制品為主的企業(yè)在工業(yè)化生產(chǎn)中從原料、中間產(chǎn)品到成品的主要控制參數(shù)以及分析方法。了解現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的全程監(jiān)控分析，為工業(yè)發(fā)酵分析的授課奠定了基礎(chǔ)。體現(xiàn)了“任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向”也使學(xué)生能夠提前接觸專(zhuān)業(yè)、強(qiáng)化實(shí)踐意識(shí)，在后續(xù)的學(xué)習(xí)過(guò)程中帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)。在企業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)過(guò)程中，企業(yè)導(dǎo)師更多地介紹工藝流程，如對(duì)工藝參數(shù)等的設(shè)置進(jìn)行闡述，對(duì)生產(chǎn)細(xì)節(jié)進(jìn)行介紹，但是缺少對(duì)于科學(xué)問(wèn)題的凝練，以及與基礎(chǔ)學(xué)科背景的銜接，讓學(xué)生帶著問(wèn)題回到課堂，從更深層次去理解工藝選擇的依據(jù)。教師不直接從事企業(yè)生產(chǎn)，缺少工藝生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該延長(zhǎng)其在產(chǎn)學(xué)研實(shí)踐中的時(shí)間，更好地搭建高校與企業(yè)間的協(xié)同創(chuàng)新合作平臺(tái)。

（二）對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的改革

既要包括分析檢測(cè)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，又要體現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)對(duì)分析技術(shù)的新要求，以及新技術(shù)新方法對(duì)現(xiàn)代發(fā)酵分析新標(biāo)準(zhǔn)的影響。淘汰驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和其他課程教學(xué)中已經(jīng)做過(guò)的實(shí)驗(yàn)。比如紫外分光光度檢測(cè)法，酶活的檢測(cè)等都在基礎(chǔ)分析化學(xué)，微生物學(xué)等專(zhuān)業(yè)課中學(xué)習(xí)過(guò)，應(yīng)避免重復(fù)性?xún)?nèi)容的學(xué)習(xí)。另外，增添學(xué)生感興趣的新型發(fā)酵產(chǎn)品的介紹。比如轉(zhuǎn)基因工程菌的使用，轉(zhuǎn)基因食品的定義，以及國(guó)內(nèi)外對(duì)于此類(lèi)產(chǎn)品的界定和定義等。通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，補(bǔ)充一些新進(jìn)展、新技術(shù)和新方法的分析研究方面的教學(xué)內(nèi)容。如增加氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用，高效液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、原子吸收光譜分析技術(shù)等較為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。同時(shí)，根據(jù)學(xué)科特色加入電子鼻，電子舌測(cè)定儀、脂肪測(cè)定儀等風(fēng)味檢測(cè)儀器的使用。實(shí)驗(yàn)可以分為演示實(shí)驗(yàn)、小組循環(huán)實(shí)驗(yàn)和探索性試驗(yàn)等。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，挑選有代表性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，培養(yǎng)學(xué)生細(xì)心觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，設(shè)置一定難度的思考題，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析的能力以及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng)。

（三）在授課形式上也要有所改進(jìn)

傳統(tǒng)的授課方式以老師講授理論內(nèi)容為主，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有限，跟不上現(xiàn)代發(fā)酵企業(yè)迅速發(fā)展的生產(chǎn)檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步。另外，加上學(xué)生對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)模式的倦怠，排斥枯燥的授課模式，因此我們改為“以學(xué)生為中心”，突出了學(xué)生的主導(dǎo)地位，在介紹完課程的主旨以及經(jīng)典的理論之后，加入了學(xué)生的互動(dòng)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生根據(jù)所布置的范圍及關(guān)鍵詞，進(jìn)行電子資源的文獻(xiàn)檢索，了解最新的發(fā)酵分析技術(shù)與手段的報(bào)道，以4-5人為一組，進(jìn)行匯報(bào)，為同學(xué)擴(kuò)展知識(shí)面，按照各組匯報(bào)的情況評(píng)判各組內(nèi)組員的平日成績(jī)。比如，在測(cè)定Vc含量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，我們對(duì)市面上不同的Vc飲料進(jìn)行分析測(cè)定，學(xué)生通過(guò)指定方案過(guò)程，對(duì)所需檢測(cè)的項(xiàng)目有了較深的了解，不止局限于實(shí)驗(yàn)報(bào)告，獨(dú)立進(jìn)行檢測(cè)之后，學(xué)生還需根據(jù)國(guó)家、行業(yè)和企業(yè)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)果分析，老師最后對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程的最終成績(jī)按照30%的平日成績(jī)和70%的期末考試成績(jī)計(jì)入總分。這充分發(fā)揮了學(xué)生的積極主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料的技能，自我解決問(wèn)題的能力與互助協(xié)作的能力，且有助于更深刻地理解和掌握所學(xué)的理論知識(shí)。

（四）現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展為我們提供了多種技術(shù)手段

利用各種教學(xué)資源，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。例如，為了深入貫徹落實(shí)新時(shí)代本科教育工作會(huì)議精神和《教育部關(guān)于開(kāi)展國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作的通知》（教高函[2018]5號(hào)），不斷提升應(yīng)用型人才培養(yǎng)能力和教學(xué)質(zhì)量，在平時(shí)多媒體教學(xué)的過(guò)程中，推進(jìn)把VR虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用到課堂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，把枯燥、晦澀的理論知識(shí)和直觀的操作技能結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生更直觀地沉浸式體驗(yàn)實(shí)際的操作過(guò)程，提高了課堂效率。同時(shí)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)課程，實(shí)現(xiàn)資源共享，使學(xué)生可以隨時(shí)學(xué)習(xí)本課程的知識(shí)。

三、結(jié)語(yǔ)

“工業(yè)發(fā)酵分析”課程的實(shí)踐性和應(yīng)用性較強(qiáng)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作能力以及理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。開(kāi)展綜合性實(shí)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并開(kāi)展相關(guān)檢測(cè)工作，讓學(xué)生掌握整個(gè)發(fā)酵工程的控制以及通過(guò)具體的檢測(cè)，培養(yǎng)其綜合能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，具備一定的創(chuàng)新能力和探索精神。本門(mén)課程以分析、檢測(cè)與鑒定為主要目的，初步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)分析及研究能力，合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容能更好地讓學(xué)生掌握其所學(xué)理論知識(shí)，隨著時(shí)代的發(fā)展和要求培養(yǎng)出滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)需要的現(xiàn)代化、技能型和應(yīng)用型人才。這種教學(xué)模式的改革，為實(shí)現(xiàn) “理論聯(lián)系實(shí)際，根據(jù)職業(yè)崗位的實(shí)際需要培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力“的目標(biāo)提供了具體方法和措施，也為相關(guān)的實(shí)踐性課程的改革提供了一定的理論基礎(chǔ)。

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