如何提高《發(fā)酵工程》課程教學(xué)效果

摘 要：《發(fā)酵工程》是生物工程專業(yè)核心專業(yè)課程，內(nèi)容多，涉及面寬，實(shí)踐性強(qiáng)。本文結(jié)合中職生物工程專業(yè)發(fā)酵工程課程教學(xué)實(shí)踐，從教學(xué)改革目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段，以及教學(xué)效果評(píng)價(jià)方法等方面闡述本人教學(xué)改革初步探索經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：發(fā)酵工程 問題探究式教學(xué) 訓(xùn)練與實(shí)踐式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2013）09（a）-0173-02

《發(fā)酵工程》是一門綜合性及實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，包含發(fā)酵工藝學(xué)和發(fā)酵設(shè)備兩塊內(nèi)容。主要含蓋發(fā)酵工業(yè)上微生物菌種的培養(yǎng)保藏，發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基及原料處理，工業(yè)微生物的生長(zhǎng)、物質(zhì)代謝，產(chǎn)物的生物合成及微生物的代謝調(diào)控機(jī)制，發(fā)酵條件的影響及控制，以及發(fā)酵產(chǎn)物的提取及精制[1]。

發(fā)酵工程技術(shù)跨越添加劑發(fā)酵工藝（氨基酸、有機(jī)酸）、食品飲品發(fā)酵工藝（酒類、奶制品、面包）、保健制品發(fā)酵工藝（氨基酸、雙歧桿菌）、醫(yī)藥制品發(fā)酵工藝（抗生素）等產(chǎn)品領(lǐng)域；在學(xué)科上跨越生物學(xué)、工程學(xué)、化工等領(lǐng)域[2]。

在傳統(tǒng)的生物工程專業(yè)的專業(yè)課程設(shè)置中，是把這些不同產(chǎn)品的發(fā)酵工藝分別設(shè)立一門課程來講解，這會(huì)造成專業(yè)內(nèi)容模塊的重復(fù)教學(xué)，而實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)無法保證；對(duì)于現(xiàn)在中職的“2+1”教學(xué)模式來講，在校時(shí)間短。因此，分產(chǎn)品類型學(xué)習(xí)發(fā)酵工程也是不可能的。如何使我們生物工程專業(yè)的中職畢業(yè)生能夠熟練掌握基本的發(fā)酵工程實(shí)用操作技能呢？

1 教學(xué)改革的目標(biāo)

中等職業(yè)教育以就業(yè)為導(dǎo)向，在德育為首的前提下，我們的教育教學(xué)過程應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)、動(dòng)手能力、適應(yīng)能力和綜合素質(zhì)。生物工程專業(yè)的中職畢業(yè)生通過專業(yè)課程學(xué)習(xí)，應(yīng)該能夠在微生物發(fā)酵的各行業(yè)領(lǐng)域從事相關(guān)技術(shù)操作，包括醫(yī)藥制品、食品飲品、保健品、化工產(chǎn)品等行業(yè)，熟練進(jìn)行菌種分離選育的基礎(chǔ)操作、發(fā)酵原材料處理、發(fā)酵生產(chǎn)領(lǐng)域的消毒滅菌、種子及大罐發(fā)酵看罐控制操作、生物及化工領(lǐng)域的成品半成品檢驗(yàn)等。專業(yè)課程教學(xué)過程應(yīng)該把內(nèi)容有機(jī)融合，知識(shí)有效融會(huì)變通，從而擴(kuò)展學(xué)生專業(yè)面，以擴(kuò)大學(xué)生的就業(yè)面，從專業(yè)課程教學(xué)的層面上體現(xiàn)中職學(xué)校以就業(yè)為導(dǎo)向的辦學(xué)方針。

中職教育中的核心專業(yè)課程教學(xué)應(yīng)該以技能為本位。要保證我們的畢業(yè)生具備相關(guān)的熟練技能，畢業(yè)后能馬上成為企業(yè)里優(yōu)秀的中、初級(jí)實(shí)用技術(shù)型勞動(dòng)者。

發(fā)酵過程牽扯的環(huán)節(jié)多，環(huán)節(jié)之間的相互影響大，通過該專業(yè)課程理論教學(xué)，尤其是實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德素質(zhì)，敬業(yè)愛崗、服從協(xié)作等品質(zhì)。

2 教學(xué)內(nèi)容

作為生物工程專業(yè)的核心課程，《發(fā)酵工程》有兩個(gè)特點(diǎn)：其一，包含實(shí)踐能力和動(dòng)手能力培養(yǎng)的要求；其二，以核心技能培養(yǎng)為中心，在很多情況下又是跨領(lǐng)域的。

如何把不同產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程通過這一門課程綜合起來講解，在教學(xué)改革過程中，總結(jié)如下幾條。

2.1 “一條主線”

“一條主線”即將發(fā)酵工程中各研究對(duì)象共性的規(guī)律提煉出來。

本人在教學(xué)過程中把教學(xué)主要內(nèi)容歸納成一條主線。課程內(nèi)容按照模塊順序安排（見圖1）。

發(fā)酵工程課程教學(xué)內(nèi)容跳出具體的產(chǎn)品，以發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)中共性的規(guī)律，按產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程來編排教學(xué)內(nèi)容。典型的發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)流程包括下面四個(gè)基本模塊：菌種的來源及種子的擴(kuò)大培養(yǎng)、培養(yǎng)基的制備、發(fā)酵過程的工藝控制，產(chǎn)品的提取精制。

2.2 “兩個(gè)基礎(chǔ)”

“兩個(gè)基礎(chǔ)”即生物學(xué)基礎(chǔ)、化工工程學(xué)基礎(chǔ)，堅(jiān)持兩個(gè)基礎(chǔ)并重。

生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)包括：工業(yè)微生物的生長(zhǎng)、物質(zhì)代謝，產(chǎn)物的生物合成及微生物的代謝調(diào)控機(jī)制，發(fā)酵條件的影響及控制。因此微生物學(xué)、生物化學(xué)、基因工程、代謝調(diào)控是我們學(xué)習(xí)發(fā)酵工程必備的專業(yè)基礎(chǔ)。

微生物發(fā)酵過程是一個(gè)典型的化工過程。由于微生物生理特性決定了微生物在發(fā)酵過程中需要穩(wěn)定的環(huán)境、特殊的條件以及以氧作為底物的供給，這些多涉及到化工生產(chǎn)的以下領(lǐng)域：

（1）質(zhì)量的傳遞—— 氧的供給、代謝物的排泄等。

（2）熱量的傳遞—— 微生物呼吸產(chǎn)熱，微生物生長(zhǎng)于代謝需要穩(wěn)定的而嚴(yán)格的溫度條件。

（3）動(dòng)量的傳遞—— 涉及到攪拌軸功率，與溶氧、氣液混合的關(guān)系。

（4）微生物的反應(yīng)工程—— 涉及到微生物的生長(zhǎng)，產(chǎn)物生成等。

發(fā)酵設(shè)備部分的教學(xué)內(nèi)容，無論哪種產(chǎn)品的生產(chǎn)、無論哪個(gè)工序，都能歸屬到這同一個(gè)典型的化工過程。借助教學(xué)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)設(shè)施，采用理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合、互相促進(jìn)的教學(xué)模式，充分利用我校投入大量資金建成的啤酒發(fā)酵生產(chǎn)線、啤酒檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室、化工管路拆裝實(shí)訓(xùn)室、多級(jí)塔板精餾塔、填料精餾塔、填料式吸附塔、噴霧干燥器等實(shí)踐實(shí)訓(xùn)設(shè)施，來學(xué)習(xí)發(fā)酵工程中我們常說的“三傳一反應(yīng)”的原理，同時(shí)通過訓(xùn)練加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。

3 教學(xué)方法和手段

3.1 教學(xué)常用方法

從教學(xué)理論上講，常用的教學(xué)方法有[3]（見表1）。

3.2 《發(fā)酵工程》教學(xué)方法選例

教學(xué)方法選擇應(yīng)該依據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)、學(xué)生基本情況、社會(huì)和企業(yè)的需求、教師的自身素質(zhì)、教學(xué)環(huán)境條件等來選擇。中等職業(yè)學(xué)校專業(yè)課程的教學(xué)，由于學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣不好，基礎(chǔ)知識(shí)較薄弱，而面臨的是就業(yè)和自立。因此，特別需要老師在教學(xué)過程中認(rèn)真?zhèn)湔n，充分準(zhǔn)備，熱情投入，要注重培養(yǎng)和提高學(xué)生分析和解決問題能力，要帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，深入到實(shí)踐訓(xùn)練中。

本人在教學(xué)過程中注重學(xué)生獨(dú)立地解決由本人或教師提出的課題，教師在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候給予幫助，讓學(xué)生的自我活動(dòng)占主導(dǎo)，提高掌握知識(shí)技能的效果，形成良好的學(xué)習(xí)態(tài)度和習(xí)慣，提高自學(xué)能力、自立能力。

3.2.1 問題探究式教學(xué)方法

引導(dǎo)學(xué)生提出問題，在教師組織和指導(dǎo)下，通過學(xué)生比較獨(dú)立的探究和研究活動(dòng)，探求問題的答案而獲得知識(shí)的方法[3]。

問題教學(xué)法：

帶領(lǐng)同學(xué)們?cè)谄【瓢l(fā)酵生產(chǎn)線上，努力創(chuàng)設(shè)一個(gè)有利于學(xué)生進(jìn)行探究發(fā)現(xiàn)的良好的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生思考：啤酒厭氧發(fā)酵罐與耗氧發(fā)酵罐相比，有什么不同？主要耗氧發(fā)酵罐有通風(fēng)、攪拌裝置，而厭氧的啤酒發(fā)酵罐沒有。

進(jìn)一步設(shè)問：好氧發(fā)酵罐攪拌裝置有什么作用？勻質(zhì)、傳熱。

接著，引出本節(jié)教學(xué)內(nèi)容：啤酒發(fā)酵罐非常簡(jiǎn)單，沒有攪拌，那么，勻質(zhì)、傳熱是如何實(shí)現(xiàn)的？老師引導(dǎo)學(xué)生去探究。

最后，通過歸納提出發(fā)酵工程中的“三傳一反應(yīng)”的原理，并進(jìn)行實(shí)例講解和歸納梳理。

對(duì)于啤酒發(fā)酵微生物生長(zhǎng)代謝、外觀變化、傳熱傳質(zhì)等有關(guān)內(nèi)容的教學(xué)，采用傳統(tǒng)的講授法，不能有效激發(fā)學(xué)生的聽講興趣，難以抓住學(xué)生的課堂注意力。相比較，采用這種問題探究教學(xué)法提出問題，分析比較，分組討論，教學(xué)過程非常直觀，富有邏輯，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生能積極主動(dòng)參與到課堂教學(xué)中，暢通有效的完成了這一重點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

發(fā)現(xiàn)教學(xué)法：

發(fā)酵原材料的處理部分講到促進(jìn)傳質(zhì)、傳熱的方式。啤酒麥汁煮沸鍋的結(jié)構(gòu)和工作原理，本人通過問題發(fā)現(xiàn)教學(xué)法來完成教學(xué)。

設(shè)問：麥汁煮沸鍋和糊化鍋、糖化鍋主要都是加熱維持一定溫度并使物料處于翻騰狀態(tài)。請(qǐng)同學(xué)們通過觀察，發(fā)現(xiàn)它們的結(jié)構(gòu)有那些相同點(diǎn)？最大的差別又是什么？

讓同學(xué)們自己通過現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的比較，發(fā)現(xiàn)問題。給予學(xué)生思考的空間，發(fā)現(xiàn)問題，得出結(jié)論，及時(shí)給學(xué)生肯定和鼓勵(lì)。然后帶領(lǐng)學(xué)生深入教學(xué)內(nèi)容—— 煮沸鍋的結(jié)構(gòu)和操作要點(diǎn)。麥汁煮沸鍋，沒有攪拌，靠的是底部和上部溫度差異，熱量對(duì)流來完成的。接著來探究鍋底的形狀，操作時(shí)為何要注意進(jìn)汽速度。

這種組織學(xué)生在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)創(chuàng)設(shè)一個(gè)利于學(xué)生探究問題的情景，引導(dǎo)學(xué)生思考，通過學(xué)生之間、師生之間的交流，探求出問題的答案，比原來在黑板上畫示意圖進(jìn)行講解教學(xué)的效果好得多。

問題探究式教學(xué)方法對(duì)應(yīng)的是參與式學(xué)習(xí)法。參與式學(xué)習(xí)是一種強(qiáng)調(diào)以人為本，學(xué)生積極參與，尊重學(xué)生學(xué)習(xí)主體性及個(gè)性發(fā)展的現(xiàn)代教育觀念。它通過讓學(xué)生積極參與到教學(xué)中與教師雙向交流，讓學(xué)生的思想互相溝通，互相碰撞，展示自己，提出真知灼見，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性，它是一種自主性、主動(dòng)性和探索性的學(xué)習(xí)[3]。

實(shí)踐證明，這種教學(xué)方法既順利有效完成了教學(xué)內(nèi)容，又培養(yǎng)和提高了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

3.2.2 訓(xùn)練與實(shí)踐式教學(xué)方法

通過課內(nèi)外的練習(xí)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、社會(huì)實(shí)踐、研究性學(xué)習(xí)等以學(xué)生為主體的實(shí)踐性活動(dòng)，使學(xué)生鞏固、豐富和完善所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和多方面的實(shí)踐能力[3]。

在學(xué)習(xí)完發(fā)酵原材料處理的內(nèi)容之后，帶學(xué)生到啤酒生產(chǎn)線上，去完成糊化、糖化和麥芽汁過濾的操作。過濾麥汁完畢，卸糟之后清洗，結(jié)果出現(xiàn)卸糟口處漏水。四個(gè)男生反復(fù)進(jìn)行了上十遍的安裝、清洗試漏、泄漏再拆。最終學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)了問題：先把密封板退回，不能為了對(duì)齊而急于把密封板伸出。通過這樣反復(fù)操作實(shí)踐，最后成功密封安裝好，內(nèi)心的成功快感和心得收獲是不言而喻的。

麥汁冷卻進(jìn)發(fā)酵罐過程中的充氧操作，其中會(huì)牽扯到氣瓶減壓操作。這樣簡(jiǎn)單的充氣操作程序，如果僅通過語言講解，而不通過實(shí)際操作是很難讓學(xué)生掌握的。

在實(shí)踐課程教學(xué)中，我深刻體會(huì)到“百聞不如一見，百見不如一練”。有些操作，比如鏡檢、調(diào)pH值、接種，甚至準(zhǔn)確稱量、儀器校對(duì)等看起來很簡(jiǎn)單的操作，可是學(xué)生動(dòng)手起來漏洞百出。只有通過訓(xùn)練、指導(dǎo)、再訓(xùn)練的反復(fù)過程才能達(dá)到預(yù)期效果。

通過訓(xùn)練與實(shí)踐式教學(xué)，使學(xué)生學(xué)習(xí)常用設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和工作原理輕松自如，能有效地培養(yǎng)學(xué)生正確使用、維護(hù)、保養(yǎng)設(shè)備及異常事故處理的能力。

3.2.3 利用現(xiàn)代信息技術(shù)的教學(xué)方法

在發(fā)酵工程的教學(xué)過程中充分利用多媒體教學(xué)。從高校、企業(yè)、科研部門的網(wǎng)站下載收集、歸納整理的大量圖片，來形象直觀地再現(xiàn)菌種擴(kuò)大培養(yǎng)過程和生長(zhǎng)特征、講解發(fā)酵設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造、了解新型空氣過濾材質(zhì)的先進(jìn)性等。

興趣是學(xué)習(xí)的最佳動(dòng)力，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是專業(yè)課程教學(xué)中必須關(guān)注的問題。利用形象直觀的現(xiàn)代信息技術(shù)圖片，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，吸引學(xué)生的課堂聽講注意力，彌補(bǔ)了課堂教學(xué)和實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)的不足。

4 結(jié)語

本人認(rèn)為，職業(yè)教育比普通教育對(duì)教師要求責(zé)任心更強(qiáng)，能力要更高。因?yàn)槲覀兠鎸?duì)學(xué)生的素質(zhì)比較低，而且通過我們的培養(yǎng)大多數(shù)要走向社會(huì)和工作崗位，面臨就業(yè)和自立問題。通過專業(yè)課程教學(xué)，傳授學(xué)生更多更強(qiáng)的專業(yè)技能是非常重要的。通過本人認(rèn)真教學(xué)和大膽革新，在這方面取得了非常明顯的效果。期望該文對(duì)進(jìn)一步搞好發(fā)酵工程教學(xué)有一定的指導(dǎo)意義；并希望得到您的批評(píng)，以利于提高。

參考文獻(xiàn)

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[3]王道俊，王漢瀾.教育學(xué)教學(xué)方法[M].15版.人民教育出版社，2001：244-259.