“現代發酵技術”課程案例庫建設與實踐

鄒 偉，葉光斌，張楷正，趙興秀，趙長青

（四川輕化工大學生物工程學院，四川 宜賓 644005）

現代發酵技術是運用微生物學相關理論基礎，結合現代生物技術手段，通過微生物來高效生產特定產品的技術體系。“現代發酵技術”課程的開設是在本科階段已經學習了“微生物學”“發酵工程”基本理論和實驗技術基礎上，進一步提升學生對發酵工程專業的理論知識和眼界，體現學科發展的前沿性，著重于知識的深度和應用，特別是如何將所學知識應用到實際科研中去。對于食品科學與工程專業和生物與醫藥專業（發酵工程、釀酒工程方向）研究生來說，該課程對于提高學生發酵工程知識素養和職業能力的提高具有重要作用。因此，該課程引入案例教學模式對于研究生實踐能力培養、教學與實踐有機融合、推動食品科學與工程相關專業學位研究生培養模式改革有積極意義[1]。目前，國內報道的生物學領域研究生課程教學具備案例教學的課程有“現代生物技術[2]”“生物分離工程[3]”“食品營養學[4]”等，尚未見“現代發酵技術”課程相關案例教學的報道。

1 課程案例庫設計

“現代發酵技術”課程案例教學的設置主要包括4 個部分：案例內容模塊設計、案例庫建設、案例庫教學實踐和網絡平臺建設，其中案例庫建設和網絡平臺建設是動態的，會根據教學實踐過程中反饋結果做出持續改進。

“現代發酵技術”課程案例庫建設框架見圖1。

圖1 “現代發酵技術”課程案例庫建設框架

1.1 案例內容模塊設計

“現代發酵技術”課程案例庫建設的內容設計主要根據食品科學與工程專業研究生培養方案和學校主要研究特色。學校主要的研究領域為食品微生物、釀酒工程等傳統發酵領域，因此案例庫內容模塊的設計中加入了食品微生物生態學、微生物抗脅迫機理和益生菌相關內容。同時，設計的內容模塊還包括代謝工程與合成生物學、發酵過程優化、食品微生物系統生物學，共計六大模塊（圖1）。

1.2 案例庫建設

根據設計的案例庫內容模塊，從國內高校發酵工程專業或微生物專業相關的博士論文與碩士論文中的研究事例及自己團隊研究成果中尋找對應的事例。每一個模塊初步選取5~8 個案例，該模塊的所選事例需涵蓋領域主要的技術手段、研究思路，同時也包括科研過程中常見的數據分析處理、圖片制作等技巧。比如，在“食品微生物系統生物學”模塊中選取的2 個事例就囊括了目前食品微生物系統生物學常見研究技術：比較基因組學、比較轉錄組學、基因組規模代謝網絡模型和調控網絡模型；“發酵過程優化”模塊選取的事例包含常見的微生物發酵生產谷胱甘肽的發酵過程優化、代謝工程改造后的工程菌株的發酵過程優化。最終每個模塊案例為2~3 個，后期隨著教學實踐會不斷增加相關案例。每個事例均配有相關的講義文件和PPT，在講義中會標明相關事例的參考文獻、事例中主要的技術，同時在每個案例講義中都會有用于學習后討論的問題。另外，該課程也吸納學院團隊研究工作作為案例，建立相應的案例課題備選方案（2~5 項），從而使所選擇的案例更加貼近學校研究生實際的科研情境，這些備選案例通過審核和篩選后，也用于課程案例教學。

1.3 “現代發酵技術”課程案例庫教學實踐

“現代發酵技術”課程案例教學實踐過程可分成3 個部分：①課前準備。教學案例開課前1 周教師告知學生案例內容及對應的講義資料，以便有充裕的時間讓學生熟悉教學案例材料，并準備相關的問題討論。教學前，教師可通過自我介紹等形式了解每個學生的實際情況及其研究方向特點。②課堂開展。教師把教學案例講述結束之后，盡量詳細地列出需要討論的問題，在討論過程中教師應對學生表現進行點評，并根據學生相關的表現記錄平時成績。討論結束后，教師引導學生探索解決問題的技術方法和措施。討論的形式可以采取小組討論或集體討論等靈活方式。③課后總結。完成課堂教學后，學生要對教學案例進行總結，如對案例中研究的思路和技術進行歸納，對所用方法和涉及到的知識點進行總結，簡要撰寫教學案例報告，撰寫完成后交給任課教師。教師不僅要評閱學生撰寫的教學案例報告，還需要對整個教學流程進行反思，包括案例選擇的合理性、學生的參與度、教學所達到的實際效果等，進一步改進案例教學過程，獲得更好的教學效果。同時，案例學習者在原有基礎上，需要將新的外界知識進行整合，這就需要教師能在課堂上創造氛圍、引導討論與總結，對學習效果及時進行總結反饋。教學案例庫使用效果的反饋評價對于案例庫的改進與豐富具有至關重要的作用，可通過收集案例庫相關專家、研究生和教師的意見建議，對相關內容做出改進，逐漸豐富案例庫。一般要求案例內容整體上要求能覆蓋本學科重點，案例選擇要有廣度和深度，注重真實性、新穎性、時效性。

“現代發酵技術”課程最終考核分為平時成績和卷面成績2 個部分，平時成績占總分60%，主要包括預習案例準備工作、案例討論表現，以及案例總結報告，每部分各占20%。卷面成績占40%，考試以開卷形式，試題多為發酵工程領域的科技論文圖表的案例分析、解決發酵工程實際問題的方案設計等題型，允許考試時上網查閱資料，著重考核學生實際分析解決問題能力。該課程的案例教學已在學校食品科學與工程專業2018—2021 級研究生中實踐，反映良好。

1.4 網絡教學平臺的建設

在課堂講授之外，教學團隊通過建立網站，并將相關的案例講義、演示文稿，以及基礎背景知識、技術方法等資料有序組織起來，以第二課堂形式作為案例教學的補充。同時，由于“現代發酵技術”課程課時為32 學時，不可能在授課過程中覆蓋案例庫中所有的案例。因此，通過網絡平臺向學生展示更多的案例，突破課堂局限，可以讓學生接觸到更多的經典案例。

2 結語

四川輕化工大學研究生食品科學與工程專業與生物與醫藥專業主要的研究方向是食品釀造與白酒生物技術，通過“現代發酵技術”案例庫建設囊括了食品發酵前沿領域常見的研究方向和研究方法，并以案例的形式講授，對學校食品科學與工程專業研究生具體的科研課題開展與科研思路的開拓具有很大的幫助，教學反映良好。同時，本案例課程教學的實施，也為其他生物工程類或食品類研究生專業課程案例教學提供了一個范例。