發(fā)酵工程課程教學創(chuàng)新方法探索

張 斌

（惠州學院生命科學系，廣東 惠州 516007）

發(fā)酵工程是一級學科“輕工技術與工程”中的一個重要分支和重點發(fā)展的二級學科，在生物技術產業(yè)化過程中起著關鍵作用。已經從過去簡單的生產酒精類飲料、生產醋酸和發(fā)酵面包發(fā)展成為生物工程的一個極其重要的分支，成為一個包括微生物學、化學工程、基因工程、細胞工程、機械工程和計算機軟硬件工程的一個多學科工程。發(fā)酵工程以物理化學、生物化學、微生物學、化工原理等理論為基礎，覆蓋了傳統釀造工業(yè)、抗生素工業(yè)、酶制劑工業(yè)、氨基酸工業(yè)和新興生物制品、生物制藥等領域，其廣泛應用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)和環(huán)境科學等領域。發(fā)酵技術涉及到解決人類所面臨的食品與營養(yǎng)、健康與環(huán)境、資源與能源等重大問題，為人類社會帶來巨大經濟和社會效益，因而發(fā)酵技術被譽為工業(yè)生物技術的核心[1-2]。

發(fā)酵工程課程作為高等院校生物工程專業(yè)的核心課程，一直倍受各相關高校的關注和重視。由于發(fā)酵工程課程內容屬于偏應用型的知識，各高校主要以課程理論教學和實驗教學為主，大都缺乏理論聯系實際，造成了教學過程中的諸多問題，大體表現在以下幾個方面。

（1）理論教學方面

教學方法基本上還是傳統的講授式教學，基本采用以教師為中心的灌輸式和以單純傳授知識為主的教學方法。這種以教師為主體的教學，學生處于被動接受地位。一堂課下來教師很辛苦，學生也昏昏欲睡，教學效果不好。學生學習缺乏興趣，在學習中沒有積極性和主動性。

由于學科的知識、技術不斷得到完善和豐富，使得課堂上需要講授的內容不斷增多，隨著教學改革的不斷深入，專業(yè)課的學時又不斷被壓縮，使教學時間不足問題日益突出。發(fā)酵工程類的專業(yè)課教學要求教師需要有淵博的知識，也應具有一定的生產應用和科研經歷，這樣就能深入淺出地聯系生活的實際問題講解專業(yè)課程相關知識，而目前高校教師大都缺乏生產應用經歷，繁雜的純理論教學內容難以引起學生的興趣。

（2）實驗教學方面

在實驗教學過程中，由于受到課時、實驗設備等條件的限制，開設的課程多為獨立的驗證性實驗，教學過程中以教師為主體，學生在模仿照搬的基礎上完成實驗。這種教學模式極大地束縛了學生的思維，限制了學生的視野，不利于學生創(chuàng)新意識和動手能力的培養(yǎng)，實驗教學缺乏知識深化與升華的過程。

（3）理論聯系實際方面

學生對生物發(fā)酵技術在生產實際中的應用方面了解少，不能把握生物發(fā)酵技術的發(fā)展前景，認識不到發(fā)酵工程在生物產業(yè)領域所處的重要地位，由于忙于繁雜理論課程的學習，很少去工廠參觀和實習的機會，所學知識很難得到相應的實踐應用。

基于以上存在的種種問題，為了激發(fā)學生濃厚的學習興趣，充分調動學生的學習積極性，提升學生發(fā)現問題和分析問題的能力，從而使學生的表達能力、組織協調能力和處理生產實際的綜合能力得到提升，發(fā)酵工程的課程教學應該采取一些改進措施。

1）創(chuàng)新教學內容

創(chuàng)新教學內容不僅能提高教學效果，激勵教師自覺加快自身知識更新，提高教學水平，還有助于激發(fā)學生的學習興趣和學習熱情，拓展學生的知識視野等。在課程的教學前，要設計好教學環(huán)節(jié)，同時講授中應盡量避免單純羅列標題和枯燥無味的敘述，在內容的組織上多下功夫，同時也應盡可能把復雜的問題通俗化，以便于學生理解與掌握。講解理論知識時，采用基本理論和典型工藝講授相結合，理論與生產實際密切結合，理論與學科前沿相結合，使學生能夠較好地將理論知識和實際應用相結合，使學生能夠深入的掌握理論知識。

（1）課前參觀工廠-建立直觀認識

直觀認識往往不能真實地反映事物的本質特征，但可以作為理性概括的基礎。在發(fā)酵工程課程開課之前，先帶領學生到工廠進行參觀，使學生了解發(fā)酵車間的控制操作，初步了解發(fā)酵工藝的基本流程和設備等，使學生對發(fā)酵工程課程有個直觀的認識。此時學生頭腦中會產生很多的問題，將這些問題帶到課堂的理論學習中時，就會有一種渴求知識的愿望，有利于激發(fā)學生的學習積極性。

（2）采用“走出去和請進來”教學模式

單元操作控制是發(fā)酵工程在生產應用中的關鍵因素，相關企業(yè)生產一線技術人員擁有豐富的實踐經驗。為此，可以采用將課堂設在發(fā)酵生產車間的走出去教學方式，針對發(fā)酵控制過程中的關鍵控制點進行逐一實地學習，帶領學生到包括葡萄酒、水果酒、果醋和啤酒等發(fā)酵生產車間實地參觀，由教師和工廠技術人員現場講授發(fā)酵工藝與控制技術。聘請經驗豐富的發(fā)酵工程師作為特聘教師，進入學校課堂進行發(fā)酵控制關鍵技術的授課，使講授內容更加生動和貼近生產實際。通過這種教學方式實現高校和企業(yè)的優(yōu)勢互補[2]。

（3）樹立學生的實驗主體地位

為了讓學生更好地掌握發(fā)酵工程的理論知識，提高其解決產業(yè)化關鍵問題的能力，使學生在掌握發(fā)酵工程基本理論知識的基礎上，學到更多的實踐知識，提高其動手能力，調動學生的積極性、主動性和創(chuàng)造性，就要創(chuàng)新學生實驗操作。在學生學習了一定的理論知識后，要在此基礎上加深理解，就要選擇關鍵性的驗證實驗作為實踐教學的手段。如可為學生提供菌種，讓其進行菌種擴大培養(yǎng)的實驗，在發(fā)酵工藝控制中進行全自動發(fā)酵罐培養(yǎng)和操作，學生可直觀認識各個參數的控制情況，從而將理論知識和實踐教學有機結合。也可將實驗中原來由教師提前準備好的有些步驟，例如材料的預處理、培養(yǎng)基的制備、菌種的活化和擴大培養(yǎng)等，讓學生來完成，使學生接觸更多的儀器設備，獲得更多的實驗技能。使學生成為實驗的主體，學生根據預習情況和教師示教，在頭腦中形成完整的實驗架構，包括目的、原理、材料、方法以及步驟，通過操作來完成自己的設計并達到預期實驗目的。

減少驗證性實驗數量，適當增加設計性和創(chuàng)新型實驗。通過精心選擇少量基本技能訓練的實驗內容，便于學生掌握。加大綜合性實驗和創(chuàng)造性實驗的比重，實驗之前讓學生自己收集相關涉及題目的資料，再組織學生進行試驗設計方案的評比，進行實驗方案的論證比賽，再根據設計的方案進行創(chuàng)新實驗。在過程中強調問題 分析與結果討論的重要性，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。學生在撰寫實驗報告時按照正規(guī)畢業(yè)論文的格式，培養(yǎng)學生專業(yè)論文的寫作能力。

2）創(chuàng)新教學方法和手段

（1）應用“啟發(fā)、討論和非指導性”的教學方法

采用“啟發(fā)式”和“討論式”的教學模式，以及教學互動和相互轉換的“自主教學”模式，使課堂從傳統的單向傳授轉變?yōu)殡p向活動過程。首先講重點、難點，難懂的問題講深講透，易懂的內容則指出關鍵，留下問題。其次要善于提出問題，讓學生多思考，多反問，使學生在積極思考中接受知識。對于內容相近的只講授其中一部分，其它部分引導學生自己學習。給學生多指定參考書和相關參考文獻，鼓勵學生課下自主學習，培養(yǎng)學生自主學習的能力[3-4]。

采用課堂討論的方式教學，課堂討論主要強調的是學生的自學，學生間的討論以及教師的指導三方面的作用。針對學生在聽課和學習過程中可能遇到的問題或萌生的一些新見解安排3-5次課堂討論。將課程中較簡單的章節(jié)安排學生準備，由學生自己講解、提問和討論，以此培養(yǎng)學生的綜合能力。

采用非明示性和間接性的“非指導性”語言，提升指導的藝術性而促進學習，幫助學生達到更大程度的個人的統合、有效性和現實的自我鑒定。教學過程中創(chuàng)造一種學習環(huán)境，以利于激發(fā)、考核和評價種種新出現的知覺的過程，幫助學生理解他們自己的需要和價值，以便能有效地指導他們自己的學習決策[5-6]。

（2）采用現代化教學手段

隨著科技的發(fā)展，現代化的多媒體教學在我國高校得到迅速發(fā)展和應用。教師可在有限的時間內，借助結合文字、圖像、動畫及聲音等多媒體向學生傳遞豐富的教學信息，使得教學生動活潑?，F代化教學手段可實現校內課程的網絡教學，在校園網上構建網絡教學平臺，學生可以隨時隨地進行學習，擺脫傳統的面授教育，突破時間和空間的限制，提升教學的靈活性。將發(fā)酵工程的生產工藝過程的視頻穿插于課堂多媒體教學中，使整個工藝過程變得形象直觀，加深學生對知識的理解，提高教學效果[6]。

（3）結合生產實際教學

將理論教學與生產實際密切結合，在教學上進行發(fā)酵過程基本原理與單元操作講授強化的同時，結合前沿的科研動態(tài)，精選案例進行分析。例如教學中可將發(fā)酵工程設備部分，包括原料制備、發(fā)酵罐、通風設備和發(fā)酵控制設備等單獨進行講解；以典型的發(fā)酵工藝流程為主線，將發(fā)酵工程中各研究對象共性的規(guī)律提煉出來，按照發(fā)酵工藝過程的主線來教學，采用基本理論和典型工藝講授相結合，典型到一般再到應用，使各個章節(jié)相互緊密銜接，使學生更清楚、更完整地掌握發(fā)酵工藝的全過程。使學生在掌握生物學基本原理的基礎上能對發(fā)酵過程中的工程問題進行全面的認識。

3）密切理論聯系實踐

實踐是創(chuàng)新的源泉。通過自主實驗、參觀工廠和工廠實習等培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，達到理論聯系實踐的目的。在實驗的基礎上盡量多組織學生參觀一些果醋廠，果酒廠、味精廠、有機酸廠等。參觀前使學生提前了解生產工藝和重要的生產設備，在參觀過程中鼓勵學生多提問題，參觀后再對參觀內容進行概括性講授，引導學生把感性知識提升到理性認識。通過理論與生產實踐結合的教學方式，使學生真正了解利用微生物進行發(fā)酵生產的實際內容和具體操作流程及生產中尚待解決的問題。安排學生到相關工廠實習，實習周期為1-3個月，從生產工藝的最初階段到成品階段的崗位依次進行操作，通過實習使學生真正接觸工業(yè)發(fā)酵生產，提高學生的適應能力，以及發(fā)現問題和解決問題的能力。

綜上所述，發(fā)酵工程課程教學除了教學方法的改進外，還應加強任課教師隊伍建設，請有經驗的教師通過言傳身教對新教師進行傳、幫、帶；通過深入的教學研究不斷提高教學水平；多為教師創(chuàng)造條件參加國內外深造機 會 。堅持教學與科研結合，依托發(fā)酵工程學科背景，強調產學研互動，使得發(fā)酵工程課程的建設始終保持與學科發(fā)展相適應。在傳授知識的同時更應培養(yǎng)學生的學習能力、解決問題的能力、交流能力、團隊合作能力和創(chuàng)新能力，使他們能更快地適應未來工作的需求。

［1］穆曉清,王棟,徐巖.“發(fā)酵工程”課程教學改革的探索與實踐[J].中國輕工教育,2012(4):69-71.

［2］余龍江.發(fā)酵工程原理與技術用[M].北京:化學工業(yè)出版社,2010.

［3］賈彩鳳,常忠義,葉希韻,等.發(fā)酵工程實驗的改革與實踐[J].微生物學通報,2009,36(3):453-457.

［4］任曉莉,趙潤柱,梁保紅.發(fā)酵工程課程的教學改革與實踐[J].微生物學通報,2011,38(1):127-130.

［5］李凜,鄧建,謝鴻觀,等.《發(fā)酵工程與工藝》課程改革的思考與探討[J].成都理工大學學報:社會科學版,2011,19(6):113-116.

［6］古紹彬,吳影,李市場,等.發(fā)酵工程課程教學改革與實踐[J].中國輕工教育,2012(2):74-75.