發酵工程重要知識點的教學體會

張永　王毅　郭得志　張祖姣　覃佐東

【摘 要】發酵工程是生物工程專業核心課程，涉及到專業領域的多個學科。在教學過程中以重要知識點為主線進行充分準備，既可以豐富課堂教學內容和手段又可以提高教學效果，對知識的掌握起到綱舉目張的作用。本文對發酵工程重要章節課堂教學的準備和實踐進行了總結。

【關鍵詞】發酵工程;重要知識點;教學

中圖分類號： G642;TQ920-4 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）27-0129-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.27.055

【Abstract】Fermentation engineering is a core course in bioengineering， involving multiple disciplines in the professional field.In the process of teaching，the preparation of important knowledge points as the main line can not only enrich the content and means of classroom teaching， but also improve the teaching effect， and play a role in the mastery of knowledge.This paper summarizes the preparation and practice of classroom teaching in important chapters of fermentation engineering.

【Key words】Fermentation engineering; Important knowledge; Teaching

發酵工程作為工業生物技術的重要組成部分，隨著生命科學的快速發展，在能源、化工、材料、環保、醫藥、食品等研究領域取得了豐碩成果，而快速發展的發酵技術也對發酵工程教學提出了更高的要求。作為生物工程專業的專業核心課，發酵工程與生物化學、微生物學、基因工程、化工原理等多個學科均有緊密聯系。但在發酵工程課堂教學過程中不少學生存在“聽得懂、理不順、記不準、不會用”的現狀，為此我們在教學過程中以學生“能懂會用記得牢”為導向，以重要知識點為主線，以點連線，以線帶面，運用多種教學手段對本課程的重要章節進行講解，取得了較好效果?，F對相關經驗進行總結。

1 緒論內容精心準備

作為發酵工程的“開學第一課”，緒論內容既是貫穿課程全程學習內容的主線，又是使學生耳目一新、增加學習積極性的重要助推器。對這部分內容的備課過程需要教師對教材既要有高瞻遠矚的全局把握又要有豐富的知識儲備，能夠旁征博引、深入淺出。[1]本課程選用韋革宏主編的《發酵工程》為教材，緒論章節包括發酵工程概念、發展歷程、研究內容與發酵類型以及下游工程的知識。[2]在講解發酵工程概念的時候需要厘清其與生物化工的區別，也要通過生活中常見的酒類、面包、酸奶的生產實例加深感性認識，更重要的是要把它的科學定義講清，以消除同學們在思想上的厭煩或輕視;在發展歷程的授課中要把發酵工程的幾個發展時期結合當時的科學技術發展和社會需求相結合，既要講清楚“為什么”和“怎么樣”，也要將發酵工程在當前能源、環境、醫藥的具體應用融入到課堂內容，以激發學生的學習興趣;在研究內容的講解部分可以提前準備好一些典型發酵工業產品如啤酒以及白酒的生產視屏，通過情景教學法結合視屏內容的分解與概括，使這些具體可感、有實質性內容的知識清楚地解釋發酵工程課“學什么”“學了有什么用”，進而對整個課程的學習起到良好的鋪墊和啟迪。

教育部在四川成都召開的新時代全國高等學校本科教育工作會議上， 陳寶生部長提到課堂教學要達到學生主動地“坐到前排來、把頭抬起來、提出問題來”三個要求[3]，而對緒論內容的精心準備有利于在學生的“開學第一課”達到這幾方面的效果。

2 上游知識高度重視

菌種和培養基的選擇和制備屬于發酵工程的上游知識，其中菌種是企業的核心競爭力。所選用的教材這部分內容涉及較少， 為了使學生掌握的知識更加全面、更加深入， 可以從李艷主編的《發酵工程原理與技術》、尹光琳主編的《發酵工業全書》、徐巖主編的《發酵工程》等參考書以及最新文獻對相關知識進行補充和完善。例如菌種的誘變選育部分，教材只提到傳統的誘變方式，其具有高毒性、篩選工作量大等缺陷，容易使學生有畏難情緒，在講解過程可以采用案例教學法介紹目前研究比較熱門的常壓室溫等離子體（ARTP）誘變系統以及高通量篩選技術，這二者的結合可以很方便高效地選育目的菌種;再如“不可復制的茅臺酒”案例所揭示的我國白酒各產區香型不同的原因。除了案例教學法，從自然界中選育菌種還可以使用研討式教學進行學習：在本章節正式授課前一周將學生分為三個組，分別對應為什么要進行菌種選育？怎么樣從自然界中獲得菌種？怎樣對現有菌種進行改造？各小組均需要知道生產用微生物的要求、怎樣進行生產性能測試等共性問題，不同小組準備各自的小組問題。如怎樣對現有菌種進行改造小組要知道菌種誘變選育的原理和方法以及進行當前針對傳統基因工程手段的缺陷提出的新的手段。通過課前的準備，各小組按照本小節內容走向的邏輯順序講述，在講解過程進行小組間的討論，教師在必要時進行補充和完善。[4]

培養基的制備選定教材只是介紹了培養基的組成、工業培養基的種類和選擇，內容較為單薄。由于本門課程在大學三年級開設，此時學生對大部分專業知識已經有所涉獵，部分同學開始在教師的指導下進行發酵實驗，對如何進行培養基優化進行深入講解，對于學生的實驗和畢業論文工作有非常好的現實意義。此部分可以通過實際案例介紹正交優化、響應面分析、析因實驗等目前廣泛使用的高效培養及優化手段如何進行，并取得怎樣的效果，使學生能夠實現“即學即用、活學活用”。

3 工藝調控要聯系實際

發酵條件及過程參數的優化調控屬于發酵中游部分，是產品產量和質量的關鍵保障。包括菌濃、溫度、pH、溶氧、二氧化碳和呼吸熵、泡沫等內容。這一章節在整個課程教授過程中起到承上啟下的作用，因此可以結合第八章《現代發酵工業主要產品的工藝過程》中部分實際工藝流程進行案例式教學。[2]具體實施方法如下：在本章節教學過程中，將整個專業的35人隨機分為5組，對第八章的抗生素、氨基酸、有機酸、酶制劑、核苷酸等具體產品生產案例進行選擇;每個小組進行無領導討論后對任務進行分配，包括資料的收集完善、幻燈片制作以及規定時間內章節內容的講解;在小組講解完成后由教師和學生圍繞具體操作進行提問，進而加深對發酵過程工藝調控的理解。這樣的案例式教學主要有三點好處：一是增強學生的工程意識，通過專題討論， 提高了學生的成本與效率意識、整體和全局意識等工程素質;[5]二是提高學生的合作意識，調動了學生的積極性也能夠讓學生在小組互動的過程中鍛煉團隊協作和人際溝通能力;三是改善課程評價體系，以往平時成績主要由平時點到和課后作業構成，缺少一定的科學性，這種形式的小組討論可以明顯提高學生的評價體系。

除了采用案例式教學法，我們教學團隊還與當地永州異蛇科技實業有限公司建立了長期的產學研合作關系，任課老師帶領學生進入公司，開展“永州異蛇酒”釀造的現場教學，聘請公司釀酒技術專家進入課堂，講授酒制造關鍵工藝技術及注意事項的理論課程。通過“走出去”與“請進來”相結合[6]，本章節課堂教學也不再枯燥乏味，極大地提高課程的趣味性與學生的積極性。

4 結論與展望

作為生物工程的專業核心課程，本課程對學生的實踐操作、綜合知識的運用能力均有較高的要求。教學過程中以教學實際效果為目標，以重點章節為主線，結合傳統課堂教學模式，運用案例教學法、小組討論法、研討式教學等多種教學手段，既加深了學生對知識的掌握和運用能力，也活躍了課堂學習氛圍，對提高學生的專業能力重要作用。

【參考文獻】

[1]趙利軍，門秀麗，吳靜.精講緒論在病理生理學教學中的作用[J].中國醫學教育技術，2019，33（03）：370-372.

[2]韋革宏.發酵工程[M].北京：科學出版社，2008

[3]教育部部長陳寶生兩會答中外記者問[J].中國高等教育，2018（7）：4-10

[4]閆榮玲，李常健，劉芳.生物專業基礎課研討式教學實踐及配套考試改革[J].湖南科技學院學報，2019，40（05）：36-37.

[5]師艷秋，林范學，馮磊，等.發酵工程課程教學改革在高素質應用型人才培養中的實踐[J].高教學刊，2019（15）：110-112.

[6]鄧輝，陳乃富，孫傳伯，等.應用型本科高校創新人才培養體系的研究與實踐——以發酵工程人才培養為例[J].安徽農學通報，2018，24（21）：150-152.