基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的“發(fā)酵工程”教學(xué)改革與實踐

仝倩倩+張科貴+李亞亮+顏守保+王順昌

摘 要：發(fā)酵工程是生物類專業(yè)的核心課程，具有較強的實踐性、工程性和綜合性。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，該文對發(fā)酵工程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面進行教學(xué)改革與實踐，進一步提高發(fā)酵工程的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的實踐能力和綜合素質(zhì)，從而實現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型；發(fā)酵工程；教學(xué)改革

中圖分類號 G642.0 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）11-0176-02

Educational Reforms and Practice of Fermentation Engineering Based on the Applied Talents Training

Tong Qianqian et al.

（Huainan Normal University，Huainan 232038，China ）

Abstract：Fermentation engineering is the main course of biological major with strong practice，engineering and comprehensive characteristics. Under the applied talents training mode，this paper carries out educational reforms and practice in teaching contents，teaching methods and assessment contents in fermentation engineering to improve students practical ability and comprehensive quality to realize the goal of cultivating applied talents.

Key words：Practice；Fermentation engineering；Educational reforms

當(dāng)前的生物技術(shù)更新與發(fā)展突飛猛進，隨之而來的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)也如雨后春筍般發(fā)展，目前正在進入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段。這對生物技術(shù)人才提出了更高的要求——理論知識扎實，實驗操作嫻熟并具備復(fù)合創(chuàng)新及獨立工作的能力。我國目前無論是生物類的研究人員，還是產(chǎn)品開發(fā)人才，都存在嚴(yán)重不足的問題。隨著生物技術(shù)的進步，這種高級應(yīng)用型人才的缺口會越來越大。二本院校已成為高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)的主體。而解決應(yīng)用型人才培養(yǎng)的基本問題，就是教育課程的改革。“發(fā)酵工程”是生物工程、生物技術(shù)、生物科學(xué)和生物制藥等專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，該課教學(xué)質(zhì)量的好壞，直接影響高級應(yīng)用型人才的專業(yè)素質(zhì)。因此，提高“發(fā)酵工程”的教學(xué)水平至關(guān)重要。為適應(yīng)當(dāng)今社會生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展和應(yīng)用型人才的需求，針對當(dāng)前教學(xué)中的問題，對“發(fā)酵工程”的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核標(biāo)準(zhǔn)等進行了探討和改革，以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，滿足生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

1 豐富教學(xué)內(nèi)容

目前淮南師范學(xué)院使用的教材是由李艷主編的生物技術(shù)和生物工程專業(yè)規(guī)劃教材《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》，并指定《發(fā)酵工程》、《發(fā)酵產(chǎn)品工藝學(xué)》等為主要參考書。所選教材《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》是教育部全國高等學(xué)校生物工程與生物技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會規(guī)劃的生物技術(shù)和生物工程系列教材之一，側(cè)重工科，以培養(yǎng)應(yīng)用型、產(chǎn)業(yè)化人才為主的學(xué)科定位和培養(yǎng)目標(biāo)而編寫，重點介紹現(xiàn)代發(fā)酵工程領(lǐng)域各種產(chǎn)品生產(chǎn)的共性原理與實用技術(shù)。全書按發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)過程，將各類發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)的共性原理和技術(shù)歸納成新的體系，共分5篇18章。第1章分別系統(tǒng)介紹了發(fā)酵工程的概念、歷史淵源、發(fā)酵工程和生物工程的關(guān)系。第一篇：工業(yè)微生物和發(fā)酵工業(yè)原料。分別介紹發(fā)酵工業(yè)微生物菌種的選育和擴大培養(yǎng)，發(fā)酵工業(yè)原料選擇、淀粉水解糖制備、發(fā)酵培養(yǎng)基的配制和滅菌，無菌空氣的制備三部分。第二篇：發(fā)酵工程機理和過程控制。圍繞發(fā)酵罐內(nèi)進行的反應(yīng)過程展開論述，重點介紹了氧的供需與傳遞、微生物發(fā)酵機理、發(fā)酵動力學(xué)、生物反應(yīng)器、發(fā)酵過程工藝控制和染菌的防治。第三篇：發(fā)酵工程產(chǎn)物的獲取。介紹了發(fā)酵工程下游技術(shù)的發(fā)展動態(tài)、細胞破碎的原理和技術(shù)，以及發(fā)酵產(chǎn)物獲得所涉及的各種分離、純化和精制的技術(shù)原理和方法。第四篇：與發(fā)酵工程相關(guān)的生物技術(shù)。主要論述了動植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)和固定化酶與固定化細胞的技術(shù)原理。第五篇：發(fā)酵工程廢物處理和清潔生產(chǎn)技術(shù)。本部分針對發(fā)酵企業(yè)排出的廢棄物和廢水的治理及資源化和清潔生產(chǎn)工藝展開論述。通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以全面掌握發(fā)酵工程原理與技術(shù)，熟悉現(xiàn)代發(fā)酵工程的發(fā)展方向，為今后從事發(fā)酵相關(guān)生產(chǎn)、研究、開發(fā)打下良好的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

發(fā)酵工程這門課設(shè)置在第五學(xué)期，在這門課之前，學(xué)生已經(jīng)完成了與本課程相關(guān)的基礎(chǔ)課和部分專業(yè)課的學(xué)習(xí)，如微生物學(xué)、生物化學(xué)等；而且距離考研還有超過半年的時間，學(xué)生有充分的時間認(rèn)真學(xué)習(xí)和準(zhǔn)備。教師在課堂教學(xué)時，重點講授側(cè)重發(fā)酵工程的知識點，對已學(xué)內(nèi)容進行側(cè)重補充。例如，在講到微生物的分類、培養(yǎng)基組成等微生物學(xué)已學(xué)過的內(nèi)容時，課堂上不再贅述微生物的分類，而是通過大量的科研或生產(chǎn)案例，講解某些微生物目前的發(fā)酵生產(chǎn)概況，重點突出發(fā)酵工程側(cè)重的內(nèi)容，讓學(xué)生深刻認(rèn)識到微生物不同的分類。

2 教學(xué)方法改革

2.1 采用多媒體及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺等現(xiàn)代化教學(xué)手段 作為一種新型教學(xué)手段，多媒體教學(xué)不僅可以提高教學(xué)效率、增強教學(xué)效果，還能為學(xué)生提供大量的感性資料，使學(xué)生更容易理解和接受[1]。另外，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺受到越來越多關(guān)注。我們借助學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，可以進行混合式教學(xué)，提高學(xué)生的參與度，實現(xiàn)教師與學(xué)生的深度互動。

2.2 學(xué)生走上講臺，主導(dǎo)課堂 教師可將一些較為簡單的理論內(nèi)容，分配給學(xué)生，按照自愿原則分組，每組推薦一位代表走上講臺為其他同學(xué)介紹。然后教師給出意見和建議，并進行知識點補充。這個環(huán)節(jié)不僅提高了同學(xué)們學(xué)習(xí)的主動性，還鍛煉了文獻調(diào)研、PPT制作、語言表達及團隊合作等能力。

2.3 理論與實驗結(jié)合 發(fā)酵工程離不開發(fā)酵設(shè)備和工藝。對于發(fā)酵罐等設(shè)備的教學(xué)，課堂上不僅僅要有圖片、文字，還要用動畫模擬出發(fā)酵設(shè)備的工作原理及狀態(tài)，并通過播放現(xiàn)場操作視頻，讓學(xué)生對整個發(fā)酵設(shè)備及整套發(fā)酵系統(tǒng)有更感性更深入的認(rèn)識。除理論教學(xué)外，我院已配備5L液體攪拌發(fā)酵罐及30L固態(tài)發(fā)酵罐，在實驗課上，教師邊帶領(lǐng)大家復(fù)習(xí)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，邊拆卸或組裝設(shè)備，然后通過實際發(fā)酵具體菌種的方式，讓學(xué)生完整掌握整個設(shè)備操作過程。

對于工藝的教學(xué)，課堂上先介紹發(fā)酵的一條主線為菌種、細胞——發(fā)酵——分離純化——產(chǎn)物，然后重點介紹發(fā)酵過程工藝的控制，最后講解發(fā)酵工程的具體案例，使學(xué)生對整個發(fā)酵工藝有深刻的理解。例如，我們通過講解與日常生活密切相關(guān)的谷氨酸生產(chǎn)（即味精的生產(chǎn)工藝），從菌種選育、工藝調(diào)控、谷氨酸合成、提取、分離、純化、結(jié)晶的生產(chǎn)過程，并通過動畫和視頻讓學(xué)生更加真實形象地了解工廠里大規(guī)模生產(chǎn)的場景，使學(xué)生能夠課堂上獲得參與實踐的動力和興趣[2]。

在實驗教學(xué)方面，盡量貼近現(xiàn)代生物工業(yè)及生活的需求，開發(fā)設(shè)計了不同的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝（如啤酒生產(chǎn)及檢驗、葡萄酒釀造、母菌和醋酸菌二元發(fā)酵制備紅茶飲料、燃料乙醇發(fā)酵、輔酶Q10的發(fā)酵生產(chǎn)和提取、青霉素發(fā)酵、30L固態(tài)發(fā)酵罐發(fā)酵產(chǎn)糖化酶），理論與創(chuàng)新實驗結(jié)合，不僅提高了學(xué)生的興趣和求知欲，而且可以使學(xué)生直接從事實際操作，為將來就業(yè)增添籌碼。

2.4 與校企聯(lián)合培養(yǎng) 在本科院校向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型的大背景下，應(yīng)積極將校企聯(lián)合培養(yǎng)引入實踐教學(xué)中。參照楊梅等[3]對發(fā)酵工程課程實踐探索的成果，設(shè)置了頂崗實習(xí)內(nèi)容。在暑假安排學(xué)生到周邊知名的乳制品廠、豆制品廠、啤酒廠、藥廠等進行頂崗實習(xí)，在不同的崗位上實習(xí)一段時間，親身走進生產(chǎn)的第一線，不斷提升自己的專業(yè)素質(zhì)。

3 考核方式改革

結(jié)合“應(yīng)用型人才培養(yǎng)”原則，任何一種考試形式都會有其局限性，因此采取多種考核方式，比如可以采用平時成績、作業(yè)成績、面試成績、實驗操作等結(jié)合起來考核。

4 結(jié)語

應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式還在不斷地探索，基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的“發(fā)酵工程”對學(xué)生能力的培養(yǎng)是一個長期、綜合培養(yǎng)的過程；相信發(fā)酵工程的培養(yǎng)模式，對其他專業(yè)課程的建設(shè)，具有一定的推廣價值，為培養(yǎng)更多更優(yōu)秀的高素質(zhì)人才提供幫助。

參考文獻

[1]黃金林，潘志明，焦新安.“發(fā)酵工程”課程教學(xué)的思考與探索[J].生物學(xué)雜志，2005，22（5）：46-47.

[2]張琳，陳為.大學(xué)轉(zhuǎn)型背景下發(fā)酵工程的課程改革與實踐[J].洛陽理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，26（1）：94-96.

[3]楊梅，李力群，謝瑩，等.發(fā)酵工程課程建設(shè)的實踐與探索[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報，2011，28（2）：46-48.

（責(zé)編：吳祚云）