基于STS教育理念的發(fā)酵工程課程教學(xué)改革探索*

張　琴，李艷賓

(塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，新疆　阿拉爾　843300)

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基于STS教育理念的發(fā)酵工程課程教學(xué)改革探索*

張琴，李艷賓

(塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，新疆阿拉爾843300)

基于STS教育理念對發(fā)酵工程課程教學(xué)進(jìn)行了改革探索，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)手段、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、考核方式等方面介紹了STS教育理念的引入手段。改革旨在提高學(xué)生的理論基礎(chǔ)和技術(shù)能力，加以在實(shí)踐過程中的應(yīng)用，服務(wù)于社會(huì)，促進(jìn)科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。通過改革實(shí)踐取得了良好的教學(xué)效果。

STS教育；發(fā)酵工程；教學(xué)改革

STS是Science、Technology、Society的簡稱，是20世紀(jì)70年代以來興起的一種新的教育理念[1-2]，它重視科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)之間的相互作用，強(qiáng)調(diào)學(xué)生把所學(xué)的科學(xué)知識轉(zhuǎn)化為技術(shù)能力，并在學(xué)習(xí)、實(shí)踐過程中產(chǎn)生社會(huì)責(zé)任感，從而促進(jìn)科技與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展[3]。STS教學(xué)方式方法多樣，其模式實(shí)踐性與可操作性強(qiáng)，因此在國內(nèi)外各大高校和教育研究機(jī)構(gòu)得到廣泛研究推廣[4]。

發(fā)酵工程是利用微生物或動(dòng)植物細(xì)胞的生命活動(dòng)，通過現(xiàn)代工程技術(shù)來生產(chǎn)人們所需產(chǎn)品的技術(shù)體系，是現(xiàn)代生物技術(shù)四大工程的核心，也是現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵，起著連接生物技術(shù)上游技術(shù)和下游技術(shù)的橋梁與紐帶作用，因此它是高校生物技術(shù)專業(yè)一門非常重要的專業(yè)課[5]。該課程的特點(diǎn)是內(nèi)容豐富、涉及面寬，實(shí)踐性極強(qiáng)[5-6]。自2008年以來，我們一直承擔(dān)塔里木大學(xué)生物技術(shù)專業(yè)發(fā)酵工程課程的教學(xué)任務(wù)，在長期教學(xué)實(shí)踐中，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高學(xué)生分析問題與解決問題的能力，為學(xué)生今后職業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，我們根據(jù)課程特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，在理論與實(shí)踐教學(xué)等方面對該課程開展了改革探索，將STS教育理念貫穿其中，取得了良好的效果。

1　STS教育理念在發(fā)酵工程教學(xué)中的引入手段

1.1優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出教學(xué)重點(diǎn)

教學(xué)內(nèi)容和課程體系是教學(xué)改革的關(guān)鍵[7]。我校生物技術(shù)專業(yè)發(fā)酵工程課程共60學(xué)時(shí)，其中理論40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)20學(xué)時(shí)，課程內(nèi)容包括發(fā)酵菌種的選育、培養(yǎng)基設(shè)計(jì)、發(fā)酵無菌技術(shù)、發(fā)酵種子制備、發(fā)酵動(dòng)力學(xué)、發(fā)酵過程控制、發(fā)酵產(chǎn)物分離純化、發(fā)酵設(shè)備、發(fā)酵清潔生產(chǎn)技術(shù)、發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用等。此外，還另有為期一周的發(fā)酵工程實(shí)習(xí)課程，另計(jì)學(xué)分。教材是教學(xué)內(nèi)容的主要載體，因此選擇知識體系完整并且適合于本校特點(diǎn)的教材尤為重要。目前我們選用的是華中科技大學(xué)余龍江教授主編的普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材——《發(fā)酵工程原理與技術(shù)應(yīng)用》，同時(shí)推薦《新編生物工藝學(xué)》、《發(fā)酵工程關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用》、《生化生產(chǎn)工藝學(xué)》等作為參考書。

在教學(xué)內(nèi)容方面，本專業(yè)作為理科專業(yè)缺少工程類學(xué)科的基礎(chǔ)，所以對一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)推理內(nèi)容，我們在保證科學(xué)系統(tǒng)的前提下給予了簡化，重點(diǎn)以發(fā)酵產(chǎn)品的工藝生產(chǎn)為主線，講解生產(chǎn)中的共性技術(shù)與控制措施，使學(xué)生能更好地理解相關(guān)理論知識，熟悉發(fā)酵工藝流程。此外，對在其它課程中已涉及的部分內(nèi)容，如發(fā)酵菌種選育的原理與方法、發(fā)酵培養(yǎng)基組分、滅菌原理等，在普通微生物學(xué)中已有全面介紹，故本課程不作詳細(xì)的講解，而是以討論式的教學(xué)方法進(jìn)行，以突出本課程的重點(diǎn)。

在章節(jié)順序上，基本按照工業(yè)生產(chǎn)操作的流程安排，并結(jié)合一些典型發(fā)酵產(chǎn)品的工藝過程進(jìn)行講解，有機(jī)結(jié)合了發(fā)酵工藝的各個(gè)流程，也使學(xué)生能更加清楚地認(rèn)識并掌握工業(yè)發(fā)酵整個(gè)過程。

1.2更新教學(xué)手段，改進(jìn)教學(xué)方法

發(fā)酵工程學(xué)科應(yīng)用型較強(qiáng)，具有內(nèi)容廣泛、知識點(diǎn)多、發(fā)酵參數(shù)多等特點(diǎn)[8]，加上一些理論比較抽象、枯燥，單憑書面講解學(xué)生難以完全理解，影響教學(xué)進(jìn)程。采用多媒體教學(xué)，可有效節(jié)省板書時(shí)間，擴(kuò)大信息量。并且我們整理了大量的動(dòng)畫、視頻、圖片等材料，避免多媒體課件中的文字羅列，給學(xué)生視覺和感官刺激，使課堂教學(xué)變得生動(dòng)形象，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我們充分利用討論式、案例式、啟發(fā)式等多種教學(xué)方法，讓學(xué)生積極參與到教學(xué)當(dāng)中來。在前述其它課程已學(xué)的部分章節(jié)，比如發(fā)酵菌種的選育一章，讓學(xué)生分別針對新種篩選、高產(chǎn)菌育種等方面查找文獻(xiàn)，然后拿到課堂上共同分析其中涉及到的原理、技術(shù)，比較各種方法的特點(diǎn)，以及菌種的特點(diǎn)與應(yīng)用前景。在發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用的章節(jié)，除了給學(xué)生講授經(jīng)典的發(fā)酵產(chǎn)品案例外，還讓學(xué)生選擇感興趣的內(nèi)容自己動(dòng)手做課件到講臺講解，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和口頭表達(dá)能力。在清潔生產(chǎn)技術(shù)環(huán)節(jié)，清潔生產(chǎn)的概念、政策法規(guī)等不作重點(diǎn)闡述，而是對近些年國內(nèi)外重大的環(huán)境污染事件進(jìn)行介紹分析，通過大量的圖片、視頻沖擊，讓學(xué)生留下深刻印象，進(jìn)而樹立起社會(huì)責(zé)任感，這樣自然對清潔生產(chǎn)有了更好的理解。

1.3加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高綜合能力

發(fā)酵與生產(chǎn)實(shí)際緊密相關(guān)，其課程教學(xué)的最終目的是由理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向?qū)嶋H操作，因此實(shí)踐教學(xué)尤為重要[9]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)體系的基礎(chǔ)，我們在充分開展調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)教學(xué)大綱要求，結(jié)合我校實(shí)驗(yàn)條件，編寫了《發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》校內(nèi)教材。主要內(nèi)容包括發(fā)酵菌種選育、發(fā)酵基本單元操作(包括種子制備、小型通用發(fā)酵罐的構(gòu)造與使用、發(fā)酵罐空消與實(shí)消、發(fā)酵過程檢測與控制、發(fā)酵產(chǎn)物分離純化等)、發(fā)酵工程綜合實(shí)驗(yàn)三大部分，前兩部分是設(shè)計(jì)性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，綜合實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容主要依據(jù)本區(qū)域發(fā)酵產(chǎn)業(yè)類別及發(fā)展趨勢所設(shè)置，主要涉及酒類發(fā)酵、氨基酸發(fā)酵、酸乳發(fā)酵、微生物油脂生產(chǎn)、抗生素生產(chǎn)等。

綜合性實(shí)驗(yàn)在搖瓶中完成產(chǎn)品的全部生產(chǎn)流程，重點(diǎn)要求學(xué)生掌握條件優(yōu)化和發(fā)酵參數(shù)檢測。而在發(fā)酵工程實(shí)習(xí)中，則利用10 L通用機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐，模擬發(fā)酵工廠的實(shí)際生產(chǎn)過程，讓學(xué)生獨(dú)立操作發(fā)酵罐，分析發(fā)酵過程中所出現(xiàn)的各種情況，完成產(chǎn)品生產(chǎn)，從而提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。課堂之外，還鼓勵(lì)學(xué)生積極利用發(fā)酵實(shí)驗(yàn)室平臺，申報(bào)各級大學(xué)生科研項(xiàng)目，或開展畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)、參與教師科研項(xiàng)目。

此外，我們還利用生物技術(shù)專業(yè)參觀實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，積極聯(lián)系相關(guān)企業(yè)，如啤酒廠、氨基酸廠、酸奶廠、油脂廠、生物肥料、生物制藥企業(yè)等，帶領(lǐng)學(xué)生到相關(guān)工廠實(shí)地學(xué)習(xí)，深入發(fā)酵生產(chǎn)車間，了解整個(gè)發(fā)酵過程，讓學(xué)生真正理解發(fā)酵生產(chǎn)的具體內(nèi)容和操作規(guī)程。對生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的問題，要求學(xué)生認(rèn)真思考，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，提交一份問題分析和解決方案的報(bào)告，作為平時(shí)成績考核指標(biāo)之一。這極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生解決問題的能力，也為他們畢業(yè)后從事相關(guān)工作做好了思想和專業(yè)能力準(zhǔn)備。

1.4完善考核體系，優(yōu)化考評方式

課程考核既是對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)，也是對教師教學(xué)效果的衡量[10]。對學(xué)生的評價(jià)應(yīng)該靈活多樣，不能僅是書面的考試，也要注重學(xué)生分析解決問題和創(chuàng)新能力的考核[10-11]。我們將發(fā)酵工程課程的考核分成3部分：平時(shí)成績20%、實(shí)驗(yàn)成績30%、期末閉卷考試成績50%。其中平時(shí)成績有10%是考核學(xué)生出勤率、平時(shí)表現(xiàn)等，另有10%是針對上述參觀實(shí)習(xí)所提交報(bào)告的考核。期末考試則全面考察學(xué)生對基礎(chǔ)知識和重點(diǎn)內(nèi)容的掌握情況，題型有名詞解釋、填空、單選、多選、簡答、論述或案例分析等。

2　實(shí)施效果與體會(huì)

通過積極引入STS教育理念，優(yōu)化課程知識體系，吸收多元化教學(xué)手段與方法的優(yōu)點(diǎn)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效率得到極大提升，學(xué)生的動(dòng)手能力、分析和解決問題的能力顯著提高。同時(shí)對發(fā)酵行業(yè)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注，也增強(qiáng)了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。本課程改革實(shí)踐受到師生們的一致好評，根據(jù)學(xué)生、同行、校視導(dǎo)組專家共同評教，發(fā)酵工程課程獲我校首批“優(yōu)課優(yōu)酬”獎(jiǎng)勵(lì)。此外，發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)獲我校首屆實(shí)驗(yàn)教學(xué)競賽三等獎(jiǎng)。在多年改革與實(shí)踐基礎(chǔ)上，發(fā)酵工程獲得了校級教學(xué)改革項(xiàng)目1項(xiàng)。課程組教師共指導(dǎo)與發(fā)酵工程有關(guān)的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目4項(xiàng)，其中國家級項(xiàng)目2項(xiàng)，均結(jié)題驗(yàn)收優(yōu)秀。學(xué)生以第一作者發(fā)表論文4篇，獲“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽國家三等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省級一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，1篇學(xué)術(shù)論文入選參與第八屆全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)年會(huì)交流。

總之，以STS教育理念指導(dǎo)的發(fā)酵工程課程改革成效初現(xiàn)，學(xué)生的綜合能力得到較大的提升。但發(fā)酵行業(yè)發(fā)展迅速，新技術(shù)、新工藝日新月異，這也要求授課教師也要不斷學(xué)習(xí)，并積極開展相關(guān)科研工作，教研結(jié)合，才能進(jìn)一步提高教學(xué)效果，培養(yǎng)出基礎(chǔ)扎實(shí)、技能過硬的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

[1]賈竹君.STS教育及其在大學(xué)物理教學(xué)中的滲透策略[J].湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào),2006,27(5):300-302.

[2]劉俊紅,王福梅,劉瑞芳.STS教育理論在發(fā)酵工程教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2011,14(6):46-49.

[3]王鑫,肖化,張軍朋.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)滲透STS教育[J].物理實(shí)驗(yàn),2006,26(1):21-23,26.

[4]孫海濱.STS教育概論——科學(xué)教育改革的新理念[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)(教育科學(xué)版),2004,17(3):12-14.

[5]張祥勝,許德軍.地方院校發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)課改革與實(shí)踐體會(huì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2013,32(4):124-127.

[6]黃金林,耿斌,潘志明,等.生物技術(shù)本科專業(yè)《發(fā)酵工程》課程實(shí)施研究性教學(xué)的探索與思考[J].課程教育研究,2012,(9):182.

[7]潘進(jìn)權(quán).發(fā)酵工程課程教學(xué)改革的設(shè)想[J].釀酒,2005,32(2):17-19.

[8]明紅,劉涌濤,聶國興.發(fā)酵工程教學(xué)體系的改革實(shí)踐與探索[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育,2012,14(10):761-763.

[9]鄒娟,付明,吳鏑,等.發(fā)酵工程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力的探索[J].化工高等教育,2011(6):85-87,91.

[10]李賽男,李充璧.高校發(fā)酵工程課程教學(xué)改革探索[J].廣東化工,2010,37(11):204-205.

[11]李力群,楊梅,謝瑩.在發(fā)酵工程課程中培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力的探索與實(shí)踐[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào),2012,29(8):94-97.

Exploration on Teaching Reform of Fermentation Engineering Based on STS Theory*

ZHANGQin,LIYan-bin

(College of Life Science, Tarim University, Alaer Xinjiang, 843300, China)

The teaching reform of fermentation engineering based on STS theory was explored. The STS theory importing way was introduced from teaching contents, key points, means, methods, practical teaching and evaluation methods. The reform was aimed to improve student’s theoretical foundation and technical skills to apply to practice process serving for society, and promote the sustainable development of science and society. On the whole, the good teaching effects were obtained via the reform practice.

STS theory; fermentation engineering; teaching reform

塔里木大學(xué)高教研究項(xiàng)目(TDGJ1403)。

張琴(1980-)，女，副教授，博士，主要從事生物化工方向研究。

李艷賓，男，副教授，研究方向?yàn)槲⑸锇l(fā)酵。

G642.0

A

1001-9677(2016)07-0207-02