發(fā)酵工程課程教學(xué)改革初探

張江波

摘 要：發(fā)酵工程是一門與生產(chǎn)聯(lián)系密切、實(shí)踐性極強(qiáng)的課程，是生物學(xué)與化工的交叉學(xué)科。我院自開課十余年來，根據(jù)課程特點(diǎn)和授課專業(yè)，不斷進(jìn)行課程改革，引入下企業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)優(yōu)化課程設(shè)置，通過改革教材、PPT等豐富授課內(nèi)容，通過引入課堂演講等形式活躍課堂氣氛，并且大力改革了評價(jià)體系，增加了評分主體，提高了公平性。授課經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生反饋顯示，改革取得了一定的成效。

關(guān)鍵詞：發(fā)酵工程 課程改革 課堂演講

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（c）-0148-03

Abstract： Fermentation engineering is a very practical course in which the production is closely related. This course is a cross discipline of biology and chemical engineering. In the past 10 years since the commencement of this course， continuous reforms were carried on in our college， including the course optimization through the introduction of enterprise production practice， the enrichment of the teaching content through the reform of teaching material and teaching PPT， and the activation of classroom atmosphere through the introduction of class presentations as well as other ways. Meanwhile， the evaluation system of the course was also reformed， with increasing the evaluation subject in order to enhance the fairness in evaluation. According to our teaching experience and the feedback from the students， the reform has achieved some good results.

Key Words： Fermentation engineering； Course reform； Class presentation

發(fā)酵工程是利用微生物或其他生物細(xì)胞，在特定的生物反應(yīng)器內(nèi)生產(chǎn)某種特定的產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)過程和技術(shù)體系。發(fā)酵工程與基因工程、細(xì)胞工程、酶工程和生物分離工程并稱為生物產(chǎn)業(yè)的五大工程。隨著新世紀(jì)以來各種生物技術(shù)的突飛猛進(jìn)，發(fā)酵工程課程以其能夠?qū)?shí)驗(yàn)室研究（上游技術(shù)）和工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐（中下游技術(shù)）聯(lián)系到一起的特點(diǎn)而受到各大高校的越來越多的重視，成為三生專業(yè)（生物科學(xué)、生物技術(shù)、生物工程）中生物技術(shù)和生物工程專業(yè)的重要課程[1]。

我院自2001年成立微生物與生物工程教研室以來，就為本院的生物工程專業(yè)和生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)發(fā)酵工程課程，其中生物技術(shù)專業(yè)的發(fā)酵工程課程曾用名“微生物與發(fā)酵工程”，后更名為發(fā)酵工程。其后，隨著課程教學(xué)水平的不斷提高，教學(xué)方法的不斷改革，教學(xué)體系的日趨完善，我們又將該門課程推向全校，作為全校相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)選修課，包括葡萄酒、資源與環(huán)境、創(chuàng)新等學(xué)院都有不少學(xué)生選修這門課程，反響良好。這也體現(xiàn)了發(fā)酵工程這門學(xué)科本身廣交叉、多融合的特點(diǎn)。在不斷擴(kuò)大課程授課面的同時(shí)，我們也沒有忘記開設(shè)這門課程的初衷；為本院的生技和生工專業(yè)服務(wù)。隨著課程的不斷完善和發(fā)展，針對不同授課專業(yè)群體也越來越有各自獨(dú)立的特點(diǎn)；生工專業(yè)是主干課程、重點(diǎn)課程，課時(shí)量大，配備專門的為期1周的進(jìn)駐發(fā)酵工廠的實(shí)習(xí)，教學(xué)內(nèi)容與前置課程化工原理聯(lián)系密切，主要傾向于發(fā)酵工程中下游部分，以工科知識為主，表現(xiàn)為數(shù)學(xué)公式多，計(jì)算復(fù)雜；生物技術(shù)專業(yè)本身不是工科，未開設(shè)化工原理，學(xué)習(xí)發(fā)酵也主要是為了他們能更好的用分子生物學(xué)、基因工程等手段改造生物細(xì)胞，即發(fā)酵工程的上游菌種選育技術(shù)，因此發(fā)酵工程不是主干課程，但作為主干課程的重要補(bǔ)充，課時(shí)量適中，沒有工廠實(shí)習(xí)但有相應(yīng)的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)課程，教學(xué)內(nèi)容與前置課程微生物學(xué)和生物化學(xué)密切聯(lián)系，主要傾向于發(fā)酵工程上游部分，以理科知識為主，表現(xiàn)為數(shù)學(xué)公式少，但是生化代謝途徑多；其他專業(yè)的發(fā)酵工程課程，則以課程的通識理論為主，輔以授課專業(yè)的相對應(yīng)的特色知識，如葡萄酒專業(yè)的學(xué)生就會專門講一下葡萄酒發(fā)酵的相關(guān)原理等，課時(shí)量較少，同樣開設(shè)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課，沒有實(shí)習(xí)。通過這種針對不同專業(yè)、不同教學(xué)目的的課程設(shè)置的區(qū)分，達(dá)到了按需施教、差異化教學(xué)的目的，經(jīng)過近幾年的不斷實(shí)踐和總結(jié)，取得了一定的成果，也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，逐步形成了適合我校情況的發(fā)酵工程教學(xué)課程體系。

1 發(fā)酵工程課程的特點(diǎn)

發(fā)酵（fermentation）這個(gè)詞最初的起源是指人們觀察到的葡萄酒發(fā)酵中發(fā)酵醪起泡翻涌的現(xiàn)象，后來引申為一種食品的制作方法。而在微生物學(xué)中，發(fā)酵的含義則是指三種生物細(xì)胞電子傳遞鏈?zhǔn)軞浞绞降囊环N：不同于有氧呼吸和無氧呼吸，發(fā)酵的電子傳遞鏈末端受氫體為內(nèi)源性中間代謝物。而我們給學(xué)生開設(shè)的發(fā)酵工程中的發(fā)酵，則是指利用微生物在有氧或無氧條件下的生命活動(dòng)來制備微生物菌體或其代謝產(chǎn)物的過程，這實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)生產(chǎn)層面的概念。發(fā)酵工程這門課程的顯著特點(diǎn)有兩個(gè)，一是與工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系非常緊密，而且發(fā)酵產(chǎn)品涉及日常生活的方方面面，覆蓋面非常廣。二是這門課程對學(xué)生的動(dòng)手能力要求較高，其中涉及的發(fā)酵原理和各個(gè)單元操作光靠課本講其實(shí)是不夠的，需要學(xué)生親自動(dòng)手做才能理解掌握。這也直接導(dǎo)致了發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程后來從發(fā)酵工程理論課中分離了出來。因此，發(fā)酵工程課程的教學(xué)需要兼顧系統(tǒng)性、基礎(chǔ)性、科學(xué)性、實(shí)用性和先進(jìn)性[2-3]。

2 發(fā)酵工程教學(xué)方法改革

2.1 優(yōu)化課程設(shè)置

課程開設(shè)之初，僅面向本學(xué)院的學(xué)生，課程設(shè)置為理論課加一個(gè)賴氨酸發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行了幾屆學(xué)生的授課之后，隨著教學(xué)大綱的不斷改革，對課程授課計(jì)劃的要求的不斷提高和細(xì)化，以及在授課過程中積累的經(jīng)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)的問題，我們對課程設(shè)置進(jìn)行了優(yōu)化。眾所周知，發(fā)酵工程是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系緊密。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們將實(shí)驗(yàn)部分從課程主體中分離出來，單獨(dú)開設(shè)一門課程，定名為發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和課時(shí)量都大幅增加，并且針對不同的專業(yè)設(shè)置不同的內(nèi)容。生技專業(yè)進(jìn)行包括你檸檬酸發(fā)酵、蟲草固體發(fā)酵、酸奶發(fā)酵等8項(xiàng)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)課，內(nèi)容覆蓋了發(fā)酵工程在食品、輕工等的幾個(gè)主要領(lǐng)域；生物工程專業(yè)則在實(shí)驗(yàn)的同時(shí)進(jìn)入一線生產(chǎn)企業(yè)陜西省太白酒廠進(jìn)行下企業(yè)鍛煉實(shí)習(xí)。一個(gè)星期吃住在企業(yè)，與工人師傅一起制曲、蒸酒、包裝、檢驗(yàn)，在學(xué)到實(shí)打?qū)嵉陌l(fā)酵工程實(shí)踐知識的同時(shí)也感受了企業(yè)的生產(chǎn)生活、起到了絕佳的鍛煉效果。外院其他專業(yè)與生技專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相近，根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)略作調(diào)整。經(jīng)過幾年的授課實(shí)踐，優(yōu)化后的課程設(shè)置取得了不錯(cuò)的效果，學(xué)生中的反響也越來越好。

2.2 豐富授課內(nèi)容

教材是課程的基礎(chǔ)，在發(fā)酵工程課程的不斷改革發(fā)展中，教材也幾經(jīng)更換。課程開設(shè)伊始，使用的教材為李艷主編，輕工業(yè)出版社出版的《發(fā)酵工業(yè)概論》，這本書為32開，僅有400多頁，內(nèi)容不夠充實(shí)。后來，在生工專業(yè)和生技專業(yè)采用了不同的教材，前者參考兄弟院校發(fā)酵工程專業(yè)的課程采用了《生物工藝學(xué)原理》，后者采用了熊宗貴主編的《發(fā)酵工藝原理》。經(jīng)過幾年授課后，我們發(fā)現(xiàn)前者雖然采用較多，內(nèi)容也較全面，但是作為農(nóng)林院校的生物工程專業(yè)，我們的課時(shí)沒有專門的工科院校那么多，且也沒有結(jié)合我們自己的特色；后者則內(nèi)容偏向微生物代謝較多，在其他方面則顯得不足。經(jīng)研討后我們決定采用自編教材。由韋革宏、楊祥老師牽頭，代課老師全部參與，按照自身的大綱要求，結(jié)合授課經(jīng)驗(yàn)，我們編寫了《發(fā)酵工程》，由科學(xué)出版社出版。目前，所有專業(yè)學(xué)生均使用這本自編教材，授課時(shí)根據(jù)專業(yè)由授課老師做出詳略重點(diǎn)等安排。這樣既解決了教材問題，又方便了不同專業(yè)的發(fā)酵工程課程作為一個(gè)整體進(jìn)行命題、考核等工作。另一方面，授課教師的ppt也不斷改進(jìn)，緊跟前沿，內(nèi)容方面注重新的發(fā)酵方面研究成果的介紹，形式方面也大大豐富，圖片、視頻、flash動(dòng)畫等都被采用。例如為了講授分批滅菌的步驟，把在同兄弟院校華東理工大學(xué)交流中得到的《發(fā)酵設(shè)備》分批滅菌步驟互動(dòng)flash引入了本課程的課堂教學(xué)。

2.3 活躍課堂氣氛

在發(fā)酵工程的授課實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題一直存在，就是總論和各論的矛盾。總論講授的是發(fā)酵工程的基本原理、基本知識，各論講授是發(fā)酵工程不同代表性領(lǐng)域的知識。作為農(nóng)林院校發(fā)酵工程課程，課時(shí)量本就不多，而且隨著教學(xué)大綱的不斷修訂，課程不斷細(xì)化，授課門數(shù)不斷增加，本課程的課時(shí)量也就一再壓縮。為了在有限的課時(shí)里盡量涵蓋總論各論的內(nèi)容，更重要的是為了活躍課堂氣氛，提升學(xué)生的參與感和學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生的知識面和視野，我們引入了課堂演講的形式?？傉摬糠钟山處熤v授，而發(fā)酵的產(chǎn)品覆蓋面非常廣，可以說涉及社會生活的方方面面，所以各論部分，針對不同發(fā)酵領(lǐng)域的不同發(fā)酵產(chǎn)品，設(shè)置一系列題目供學(xué)生選擇，每名學(xué)生或每個(gè)小組選擇一個(gè)題目，進(jìn)行準(zhǔn)備，在每次課中固定的時(shí)間以ppt等形式展示給大家。在每一個(gè)題目講完后，我們會組織學(xué)生就該題目展開討論，并由演講者進(jìn)行回答。經(jīng)過幾年授課后我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對這種形式非常感興趣，這從其準(zhǔn)備的ppt中就可以看出來。例如講腐乳生產(chǎn)，學(xué)生就把網(wǎng)上找到的腐乳生產(chǎn)的視頻加到ppt里，并結(jié)合所學(xué)的總論內(nèi)容給予了解釋。而且，學(xué)生的思維有時(shí)比教師活躍，例如在講授白酒生產(chǎn)時(shí)，有的小組還把酒文化部分加了進(jìn)去，而且現(xiàn)場展示了一些飲酒的禮儀，非常有趣。有時(shí)對某個(gè)很多人都感興趣的題目，討論會過于熱烈，這時(shí)教師需要控制時(shí)間，并且進(jìn)行引導(dǎo)，使討論不要偏離主題，同時(shí)提醒大家在開闊了視野的同時(shí)思考其中蘊(yùn)含的發(fā)酵基本原理。課堂演講屬于交互式教學(xué)，是一種教學(xué)方法的探索，與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，這種教學(xué)方法體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)思想，提倡了真正的人才素質(zhì)培養(yǎng)[4]。

2.4 改革評價(jià)體系

評價(jià)體系是一門課程能否取得成功，獲得學(xué)士認(rèn)可的重要組成部分。課程剛開設(shè)時(shí)，主要評價(jià)方式為期末閉卷考試。隨著課程的不斷改革，評價(jià)方式改為總評由2部分組成，30%平時(shí)成績加70%期末成績，與培養(yǎng)計(jì)劃中絕大多數(shù)課程一樣。隨后我們在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，這門課程實(shí)踐性非常強(qiáng)，所以我們調(diào)整了比例，平時(shí)成績增加到40%。平時(shí)成績包括出勤、作業(yè)、演講等，其中演講占了非常大的比重。這體現(xiàn)了變學(xué)生為教學(xué)中主體的翻轉(zhuǎn)教學(xué)的思路[5，6]，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，是學(xué)生明白，只要你積極參與，你就有不錯(cuò)的平時(shí)成績，而不是像以前一樣死板的只靠期末考試前的突擊。而且，演講成績的評價(jià)也采用民主的方式，每個(gè)學(xué)生都為一個(gè)演講進(jìn)行打分，教師評價(jià)只占一部分，而學(xué)生自己的評價(jià)則占更大的比重。

3 發(fā)酵工程課程發(fā)展展望

發(fā)酵工程作為一門和生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合密切的課程，是生工專業(yè)課程體系的重要組成部分，同時(shí)也是其他專業(yè)主干課程的重要補(bǔ)充。在未來的發(fā)展中，我認(rèn)為有兩個(gè)點(diǎn)是必須緊緊抓住的。一是一定要緊緊抓住該門課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，這是它區(qū)別于其它課程的顯著特點(diǎn)。目前，我校投資了超過1000萬建設(shè)了生工實(shí)訓(xùn)中心，購買了大量發(fā)酵設(shè)備，同時(shí)派遣教師到發(fā)酵工程方向國內(nèi)領(lǐng)先的華東理工大學(xué)培訓(xùn)了專門的抗生素發(fā)酵工藝，旨在為全校本科生開設(shè)發(fā)酵工程的公選課，這無疑是該門課程發(fā)展的重要方向和契機(jī)。同時(shí)，增強(qiáng)與相關(guān)企業(yè)的合作，擴(kuò)大下企業(yè)實(shí)習(xí)鍛煉的專業(yè)覆蓋面，增加實(shí)習(xí)企業(yè)的種類和數(shù)目也是增強(qiáng)該門課程實(shí)踐性特色的有效舉措。二是也要抓緊該門課程知識覆蓋面廣，與社會生活聯(lián)系密切，適于進(jìn)行啟發(fā)式、互動(dòng)式教學(xué)的特點(diǎn)，把課堂演講的形式進(jìn)一步辦好，并且發(fā)掘更多的新的互動(dòng)教學(xué)的形式。

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