“發(fā)酵工程”課程教學(xué)實(shí)踐與思考

申玉香 高 健 李朝霞 李風(fēng)偉

摘要: 發(fā)酵工程是生物工程專業(yè)的核心課程,本文作通過(guò)幾年“發(fā)酵工程”課程的教學(xué)實(shí)踐,提出了與課程教學(xué)相關(guān)的課程體系建設(shè)、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、課程考核等方面改革的探討意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞: “發(fā)酵工程”課程教學(xué)實(shí)踐思考

隨著生物技術(shù)的飛速發(fā)展,作為其核心技術(shù)的發(fā)酵技術(shù)越來(lái)越受到關(guān)注。作為一門既古老又新興的學(xué)科,發(fā)酵工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。發(fā)酵工程是食品、生物工程、生物技術(shù)、微生物、制藥等專業(yè)的重要專業(yè)課,是包含生物技術(shù)和工程技術(shù)的學(xué)科,涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物化學(xué)、微生物、化工原理、工程等理論,同時(shí)又是應(yīng)用和實(shí)踐性很強(qiáng)的一門學(xué)科。如何在有限的時(shí)間里讓學(xué)生掌握該門課程的基本原理,提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,是每個(gè)教師應(yīng)該認(rèn)真思考的問(wèn)題。我們結(jié)合幾年“發(fā)酵工程”課程的教學(xué)實(shí)踐,就如何提高教學(xué)質(zhì)量,提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力談一些思考。

一、加強(qiáng)課程體系建設(shè),精選教學(xué)內(nèi)容

1.因材施教,制定符合自身特色的教學(xué)大綱。

我校是以教學(xué)為主的普通本科高校,在大綱制定方面,我們改變了以往借鑒研究型高校的做法,而是根據(jù)本校的辦學(xué)條件、學(xué)生基本素質(zhì)、教師素質(zhì)、實(shí)驗(yàn)條件、就業(yè)方向制定了一套具有自身特點(diǎn)的教學(xué)大綱。大綱圍繞一條主線(即發(fā)酵工藝的主線:菌種、培養(yǎng)基、種子擴(kuò)大培養(yǎng)、發(fā)酵過(guò)程控制)、兩個(gè)基礎(chǔ)(生物學(xué)、工程學(xué))、幾大典型發(fā)酵過(guò)程(傳統(tǒng)酒精發(fā)酵、生物工程菌發(fā)酵、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng))來(lái)編排,包括緒論、菌種選育、培養(yǎng)基、滅菌、種子的擴(kuò)大培養(yǎng)、微生物的代謝與調(diào)節(jié)、發(fā)酵過(guò)程動(dòng)力學(xué)、發(fā)酵過(guò)程工藝控制、典型發(fā)酵過(guò)程等內(nèi)容。

2.加強(qiáng)教材建設(shè),選用優(yōu)秀教材。

教材是教師與學(xué)生之間教與學(xué)的橋梁,是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)載體,選擇具有系統(tǒng)、完整的知識(shí)體系和反映本學(xué)科領(lǐng)域最新成就的優(yōu)秀教材,是確保教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。我們采用了2006年由化學(xué)工業(yè)出版社出版的余龍江主編的《發(fā)酵工程原理與技術(shù)應(yīng)用》作為教材。該教材內(nèi)容新、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了、內(nèi)容全面。同時(shí)我們?yōu)閷W(xué)生指定了《新編生物工藝學(xué)》、《微生物工程工藝原理》、《微生物工程概論》等作為主要參考書,補(bǔ)充了微生物的代謝與調(diào)節(jié)、動(dòng)植物細(xì)胞的組織培養(yǎng)等內(nèi)容,使教學(xué)內(nèi)容更為充實(shí)。

3.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。

21世紀(jì)人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)需要既有系統(tǒng)性,又有開(kāi)拓性;既具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ),又要要有一定的實(shí)踐技能,因此教學(xué)內(nèi)容的選擇要具有系統(tǒng)性、基礎(chǔ)性、科學(xué)性、實(shí)用性和先進(jìn)性。在具體的實(shí)踐過(guò)程中,我們以教材內(nèi)容為主,輔助參考書,對(duì)教學(xué)內(nèi)容加以充實(shí)擴(kuò)展,同時(shí)通過(guò)閱覽國(guó)內(nèi)外專業(yè)期刊、雜志,瀏覽專業(yè)網(wǎng)站,將國(guó)內(nèi)外最新的相關(guān)科研成果和技術(shù)及時(shí)介紹給學(xué)生,不僅充實(shí)了教學(xué)內(nèi)容,加大了課堂的信息量,而且讓學(xué)生了解了學(xué)科前沿知識(shí)。在教學(xué)內(nèi)容的編排上,我們沒(méi)有按照課本內(nèi)容全盤講解,而是在章節(jié)順序上按照發(fā)酵生產(chǎn)單元工藝與操作過(guò)程的先后順序編排:緒論、培養(yǎng)基、滅菌、種子擴(kuò)大培養(yǎng)、微生物代謝與調(diào)控、發(fā)酵動(dòng)力學(xué)、發(fā)酵工藝過(guò)程控制、典型的發(fā)酵過(guò)程。這樣安排有利于各個(gè)章節(jié)的銜接,使學(xué)生更清楚、更完整地掌握發(fā)酵工藝全過(guò)程。各個(gè)內(nèi)容既相互獨(dú)立又相互依存,有利于學(xué)生從整體觀念出發(fā)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題,提高在工作中解決實(shí)際問(wèn)題的能力和培養(yǎng)創(chuàng)新精神。其中發(fā)酵下游技術(shù)章節(jié)由于有專門的“生物分離工程”課程,因此我們不講授。對(duì)于學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)的內(nèi)容,如我們培養(yǎng)基中跟微生物相關(guān)內(nèi)容點(diǎn)到為止,關(guān)鍵側(cè)重于培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)部分。對(duì)新內(nèi)容區(qū)別對(duì)待,有的講深講透,有的適當(dāng)介紹,既不舍本求末、一味求新,又不因自身鉆研不深而回避不提。

二、優(yōu)化教學(xué)模式,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性

1.綜合運(yùn)用教學(xué)方式。

課堂教學(xué)的方法有多種形式,我們根據(jù)教材內(nèi)容、特點(diǎn)和性質(zhì)、授課對(duì)象的不同,采用不同的授課模式,主要模式有:啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)、設(shè)計(jì)式教學(xué)、歸納式教學(xué)等,收到了較好的效果。

(1)啟發(fā)式教學(xué)。首先是講重點(diǎn)、難點(diǎn),不面面俱到,難懂的問(wèn)題講深講透,易懂的內(nèi)容則指出關(guān)鍵,留下懸念。其次是善于提出問(wèn)題,讓學(xué)生在思考中跟上教師的思路,并在關(guān)鍵時(shí)刻進(jìn)行反問(wèn),使學(xué)生在積極思考的過(guò)程中接受知識(shí),而不是被動(dòng)地往“口袋”裝。在學(xué)習(xí)基本原理、概念、法則等重要內(nèi)容時(shí),我們多采用以教師為主體的啟發(fā)式教學(xué),同時(shí)結(jié)合討論式教學(xué)模式,使學(xué)生的思維緊緊圍繞說(shuō)講的內(nèi)容,讓學(xué)生完全理解、融會(huì)貫通。

(2)設(shè)計(jì)式教學(xué)。是通過(guò)設(shè)計(jì)活動(dòng)來(lái)進(jìn)行教學(xué),是學(xué)生自己設(shè)計(jì)、自己計(jì)劃、自己負(fù)責(zé)完成的教學(xué)過(guò)程。我們?cè)诎l(fā)酵工程課程教學(xué)中將其大膽應(yīng)用于培養(yǎng)基設(shè)計(jì)章節(jié)的講授,培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(3)歸納式教學(xué)。在每一章內(nèi)容講授結(jié)束,我們都引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所涉及的基本概念和方法進(jìn)行總結(jié)歸納,鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題的能力和語(yǔ)言表達(dá)的能力。在此基礎(chǔ)上,我們通過(guò)做課外思考題、課堂提問(wèn)等環(huán)節(jié),檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況,并讓學(xué)生把在聽(tīng)課和學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題提出來(lái),再由學(xué)生思考回答,最后由教師進(jìn)行補(bǔ)充、完善和糾正。

2.利用多媒體教學(xué)。

發(fā)酵工程原理研究?jī)?nèi)容廣泛,知識(shí)點(diǎn)多,發(fā)酵工藝參數(shù)多,各參數(shù)有各參數(shù)的特點(diǎn),各品種的發(fā)酵工藝各不相同。如采用傳統(tǒng)的板書形式,很難在有限的課時(shí)內(nèi)將內(nèi)容講授完畢。用多媒體進(jìn)行教學(xué),不僅而且能節(jié)省板書時(shí)間,而且能將靜態(tài)的工藝流程變?yōu)閯?dòng)態(tài)的,將平面的發(fā)酵設(shè)備變?yōu)榱Ⅲw的,使課堂教學(xué)變得更生動(dòng)形象,使學(xué)生在輕松的環(huán)境中學(xué)到知識(shí)。

三、建立多層次的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng),提高分析和解決問(wèn)題能力

“發(fā)酵工程”是一門實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程,需要理論與實(shí)踐的密切聯(lián)系,但學(xué)生實(shí)踐知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)缺乏,對(duì)發(fā)酵過(guò)程的了解幾乎是空白。為了幫助學(xué)生加深理解,增強(qiáng)基本技能,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,教師必須在教學(xué)中加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)。

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,我們通過(guò)安排實(shí)驗(yàn)課、參觀相關(guān)的發(fā)酵工廠、課程實(shí)習(xí),參與科研項(xiàng)目等多層次的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括菌種活化、培養(yǎng)基配制、滅菌、接種、液體發(fā)酵條件控制、產(chǎn)物提取與測(cè)定等環(huán)節(jié),通過(guò)實(shí)驗(yàn),學(xué)生不僅加深了對(duì)課堂理論的理解,而且培養(yǎng)了獨(dú)立操作能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

我們組織學(xué)生參觀了啤酒廠、井岡霉素生產(chǎn)廠,使學(xué)生親眼目睹各種滅菌、發(fā)酵及發(fā)酵工程下游設(shè)備,加深了對(duì)課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和認(rèn)識(shí),同時(shí)也讓學(xué)生意識(shí)到此時(shí)所學(xué)習(xí)的內(nèi)容不能再局限于掌握基本定義和原理,重要的是與實(shí)際聯(lián)系起來(lái),強(qiáng)調(diào)課堂講授內(nèi)容與工程實(shí)踐的緊密聯(lián)系,使學(xué)生站在實(shí)踐的角度去看待所學(xué)習(xí)的內(nèi)容。為了使學(xué)生收獲更大,在去參觀之前我們一般先對(duì)整個(gè)工廠的生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備情況等作簡(jiǎn)要介紹,使學(xué)生了解生產(chǎn)工藝,做到有的放矢。

在課程將近結(jié)束時(shí),我們安排學(xué)生到附近的企業(yè),如克勝制藥廠等實(shí)習(xí)三天,按照順序從第一工段開(kāi)始,直到成品工段,每個(gè)工段分一個(gè)小組,屬于一個(gè)小組的學(xué)生分配到同一工段中的不同崗位上進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的觀摩,并在工人師傅的指導(dǎo)下進(jìn)行操作,然后不同崗位的學(xué)生換崗。這樣做拓寬了學(xué)生的專業(yè)面,提高了學(xué)生的適應(yīng)能力,使學(xué)生親身體會(huì)了生產(chǎn)實(shí)踐,激起了學(xué)生的責(zé)任感。

教師可以將平時(shí)學(xué)習(xí)較優(yōu)秀的學(xué)生組織起來(lái),成立興趣小組,加入到教師的科研項(xiàng)目中來(lái)。如李朝霞老師一直從事發(fā)酵工程中微生物育種工作研究,每年有5—6個(gè)學(xué)生參與到相關(guān)的污水處理微生物篩選的課題。由此可見(jiàn),堅(jiān)持教學(xué)與科研相結(jié)合,保證了教學(xué)效果,充實(shí)了教學(xué)內(nèi)容。

四、完善考核制度,提高學(xué)生的綜合水平

考核是教學(xué)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),教師抓好這一環(huán)節(jié),就能客觀評(píng)價(jià)學(xué)生掌握該課程的知識(shí)程度。傳統(tǒng)的單一閉卷筆試考核方式不能全面考核一個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的優(yōu)劣。我們將課程的成績(jī)考核分為3部分,即平時(shí)成績(jī)考核(10%)、課程論文成績(jī)(30%)和期末成績(jī)(60%)。平時(shí)成績(jī)除考核學(xué)生的課堂表現(xiàn)和課堂紀(jì)律等基本的考核內(nèi)容外,還對(duì)學(xué)生對(duì)各種教學(xué)方法的參與程度納入考核范疇。在課程結(jié)束前,我們要求學(xué)生完成一篇課程論文,內(nèi)容是發(fā)酵工程方面自己最感興趣的內(nèi)容,題目自擬,參考文獻(xiàn)為近2—3年內(nèi)的,不能低于20篇,不得有抄襲現(xiàn)象。論文完成后,進(jìn)行課堂交流,這種做法一方面加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)前沿內(nèi)容的了解,拓寬了其知識(shí)面,另一方面增強(qiáng)了學(xué)生的表達(dá)能力,培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。

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