發(fā)酵工程重要知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)體會(huì)

張永　王毅　郭得志　張祖姣　覃佐東

【摘 要】發(fā)酵工程是生物工程專業(yè)核心課程，涉及到專業(yè)領(lǐng)域的多個(gè)學(xué)科。在教學(xué)過(guò)程中以重要知識(shí)點(diǎn)為主線進(jìn)行充分準(zhǔn)備，既可以豐富課堂教學(xué)內(nèi)容和手段又可以提高教學(xué)效果，對(duì)知識(shí)的掌握起到綱舉目張的作用。本文對(duì)發(fā)酵工程重要章節(jié)課堂教學(xué)的準(zhǔn)備和實(shí)踐進(jìn)行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】發(fā)酵工程;重要知識(shí)點(diǎn);教學(xué)

中圖分類號(hào)： G642;TQ920-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）27-0129-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.27.055

【Abstract】Fermentation engineering is a core course in bioengineering， involving multiple disciplines in the professional field.In the process of teaching，the preparation of important knowledge points as the main line can not only enrich the content and means of classroom teaching， but also improve the teaching effect， and play a role in the mastery of knowledge.This paper summarizes the preparation and practice of classroom teaching in important chapters of fermentation engineering.

【Key words】Fermentation engineering; Important knowledge; Teaching

發(fā)酵工程作為工業(yè)生物技術(shù)的重要組成部分，隨著生命科學(xué)的快速發(fā)展，在能源、化工、材料、環(huán)保、醫(yī)藥、食品等研究領(lǐng)域取得了豐碩成果，而快速發(fā)展的發(fā)酵技術(shù)也對(duì)發(fā)酵工程教學(xué)提出了更高的要求。作為生物工程專業(yè)的專業(yè)核心課，發(fā)酵工程與生物化學(xué)、微生物學(xué)、基因工程、化工原理等多個(gè)學(xué)科均有緊密聯(lián)系。但在發(fā)酵工程課堂教學(xué)過(guò)程中不少學(xué)生存在“聽得懂、理不順、記不準(zhǔn)、不會(huì)用”的現(xiàn)狀，為此我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中以學(xué)生“能懂會(huì)用記得牢”為導(dǎo)向，以重要知識(shí)點(diǎn)為主線，以點(diǎn)連線，以線帶面，運(yùn)用多種教學(xué)手段對(duì)本課程的重要章節(jié)進(jìn)行講解，取得了較好效果。現(xiàn)對(duì)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。

1 緒論內(nèi)容精心準(zhǔn)備

作為發(fā)酵工程的“開學(xué)第一課”，緒論內(nèi)容既是貫穿課程全程學(xué)習(xí)內(nèi)容的主線，又是使學(xué)生耳目一新、增加學(xué)習(xí)積極性的重要助推器。對(duì)這部分內(nèi)容的備課過(guò)程需要教師對(duì)教材既要有高瞻遠(yuǎn)矚的全局把握又要有豐富的知識(shí)儲(chǔ)備，能夠旁征博引、深入淺出。[1]本課程選用韋革宏主編的《發(fā)酵工程》為教材，緒論章節(jié)包括發(fā)酵工程概念、發(fā)展歷程、研究?jī)?nèi)容與發(fā)酵類型以及下游工程的知識(shí)。[2]在講解發(fā)酵工程概念的時(shí)候需要厘清其與生物化工的區(qū)別，也要通過(guò)生活中常見的酒類、面包、酸奶的生產(chǎn)實(shí)例加深感性認(rèn)識(shí)，更重要的是要把它的科學(xué)定義講清，以消除同學(xué)們?cè)谒枷肷系膮挓┗蜉p視;在發(fā)展歷程的授課中要把發(fā)酵工程的幾個(gè)發(fā)展時(shí)期結(jié)合當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展和社會(huì)需求相結(jié)合，既要講清楚“為什么”和“怎么樣”，也要將發(fā)酵工程在當(dāng)前能源、環(huán)境、醫(yī)藥的具體應(yīng)用融入到課堂內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;在研究?jī)?nèi)容的講解部分可以提前準(zhǔn)備好一些典型發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)品如啤酒以及白酒的生產(chǎn)視屏，通過(guò)情景教學(xué)法結(jié)合視屏內(nèi)容的分解與概括，使這些具體可感、有實(shí)質(zhì)性內(nèi)容的知識(shí)清楚地解釋發(fā)酵工程課“學(xué)什么”“學(xué)了有什么用”，進(jìn)而對(duì)整個(gè)課程的學(xué)習(xí)起到良好的鋪墊和啟迪。

教育部在四川成都召開的新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議上， 陳寶生部長(zhǎng)提到課堂教學(xué)要達(dá)到學(xué)生主動(dòng)地“坐到前排來(lái)、把頭抬起來(lái)、提出問(wèn)題來(lái)”三個(gè)要求[3]，而對(duì)緒論內(nèi)容的精心準(zhǔn)備有利于在學(xué)生的“開學(xué)第一課”達(dá)到這幾方面的效果。

2 上游知識(shí)高度重視

菌種和培養(yǎng)基的選擇和制備屬于發(fā)酵工程的上游知識(shí)，其中菌種是企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。所選用的教材這部分內(nèi)容涉及較少， 為了使學(xué)生掌握的知識(shí)更加全面、更加深入， 可以從李艷主編的《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》、尹光琳主編的《發(fā)酵工業(yè)全書》、徐巖主編的《發(fā)酵工程》等參考書以及最新文獻(xiàn)對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充和完善。例如菌種的誘變選育部分，教材只提到傳統(tǒng)的誘變方式，其具有高毒性、篩選工作量大等缺陷，容易使學(xué)生有畏難情緒，在講解過(guò)程可以采用案例教學(xué)法介紹目前研究比較熱門的常壓室溫等離子體（ARTP）誘變系統(tǒng)以及高通量篩選技術(shù)，這二者的結(jié)合可以很方便高效地選育目的菌種;再如“不可復(fù)制的茅臺(tái)酒”案例所揭示的我國(guó)白酒各產(chǎn)區(qū)香型不同的原因。除了案例教學(xué)法，從自然界中選育菌種還可以使用研討式教學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)：在本章節(jié)正式授課前一周將學(xué)生分為三個(gè)組，分別對(duì)應(yīng)為什么要進(jìn)行菌種選育？怎么樣從自然界中獲得菌種？怎樣對(duì)現(xiàn)有菌種進(jìn)行改造？各小組均需要知道生產(chǎn)用微生物的要求、怎樣進(jìn)行生產(chǎn)性能測(cè)試等共性問(wèn)題，不同小組準(zhǔn)備各自的小組問(wèn)題。如怎樣對(duì)現(xiàn)有菌種進(jìn)行改造小組要知道菌種誘變選育的原理和方法以及進(jìn)行當(dāng)前針對(duì)傳統(tǒng)基因工程手段的缺陷提出的新的手段。通過(guò)課前的準(zhǔn)備，各小組按照本小節(jié)內(nèi)容走向的邏輯順序講述，在講解過(guò)程進(jìn)行小組間的討論，教師在必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充和完善。[4]

培養(yǎng)基的制備選定教材只是介紹了培養(yǎng)基的組成、工業(yè)培養(yǎng)基的種類和選擇，內(nèi)容較為單薄。由于本門課程在大學(xué)三年級(jí)開設(shè)，此時(shí)學(xué)生對(duì)大部分專業(yè)知識(shí)已經(jīng)有所涉獵，部分同學(xué)開始在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，對(duì)如何進(jìn)行培養(yǎng)基優(yōu)化進(jìn)行深入講解，對(duì)于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)論文工作有非常好的現(xiàn)實(shí)意義。此部分可以通過(guò)實(shí)際案例介紹正交優(yōu)化、響應(yīng)面分析、析因?qū)嶒?yàn)等目前廣泛使用的高效培養(yǎng)及優(yōu)化手段如何進(jìn)行，并取得怎樣的效果，使學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)“即學(xué)即用、活學(xué)活用”。

3 工藝調(diào)控要聯(lián)系實(shí)際

發(fā)酵條件及過(guò)程參數(shù)的優(yōu)化調(diào)控屬于發(fā)酵中游部分，是產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵保障。包括菌濃、溫度、pH、溶氧、二氧化碳和呼吸熵、泡沫等內(nèi)容。這一章節(jié)在整個(gè)課程教授過(guò)程中起到承上啟下的作用，因此可以結(jié)合第八章《現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品的工藝過(guò)程》中部分實(shí)際工藝流程進(jìn)行案例式教學(xué)。[2]具體實(shí)施方法如下：在本章節(jié)教學(xué)過(guò)程中，將整個(gè)專業(yè)的35人隨機(jī)分為5組，對(duì)第八章的抗生素、氨基酸、有機(jī)酸、酶制劑、核苷酸等具體產(chǎn)品生產(chǎn)案例進(jìn)行選擇;每個(gè)小組進(jìn)行無(wú)領(lǐng)導(dǎo)討論后對(duì)任務(wù)進(jìn)行分配，包括資料的收集完善、幻燈片制作以及規(guī)定時(shí)間內(nèi)章節(jié)內(nèi)容的講解;在小組講解完成后由教師和學(xué)生圍繞具體操作進(jìn)行提問(wèn)，進(jìn)而加深對(duì)發(fā)酵過(guò)程工藝調(diào)控的理解。這樣的案例式教學(xué)主要有三點(diǎn)好處：一是增強(qiáng)學(xué)生的工程意識(shí)，通過(guò)專題討論， 提高了學(xué)生的成本與效率意識(shí)、整體和全局意識(shí)等工程素質(zhì);[5]二是提高學(xué)生的合作意識(shí)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性也能夠讓學(xué)生在小組互動(dòng)的過(guò)程中鍛煉團(tuán)隊(duì)協(xié)作和人際溝通能力;三是改善課程評(píng)價(jià)體系，以往平時(shí)成績(jī)主要由平時(shí)點(diǎn)到和課后作業(yè)構(gòu)成，缺少一定的科學(xué)性，這種形式的小組討論可以明顯提高學(xué)生的評(píng)價(jià)體系。

除了采用案例式教學(xué)法，我們教學(xué)團(tuán)隊(duì)還與當(dāng)?shù)赜乐莓惿呖萍紝?shí)業(yè)有限公司建立了長(zhǎng)期的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，任課老師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入公司，開展“永州異蛇酒”釀造的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，聘請(qǐng)公司釀酒技術(shù)專家進(jìn)入課堂，講授酒制造關(guān)鍵工藝技術(shù)及注意事項(xiàng)的理論課程。通過(guò)“走出去”與“請(qǐng)進(jìn)來(lái)”相結(jié)合[6]，本章節(jié)課堂教學(xué)也不再枯燥乏味，極大地提高課程的趣味性與學(xué)生的積極性。

4 結(jié)論與展望

作為生物工程的專業(yè)核心課程，本課程對(duì)學(xué)生的實(shí)踐操作、綜合知識(shí)的運(yùn)用能力均有較高的要求。教學(xué)過(guò)程中以教學(xué)實(shí)際效果為目標(biāo)，以重點(diǎn)章節(jié)為主線，結(jié)合傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，運(yùn)用案例教學(xué)法、小組討論法、研討式教學(xué)等多種教學(xué)手段，既加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和運(yùn)用能力，也活躍了課堂學(xué)習(xí)氛圍，對(duì)提高學(xué)生的專業(yè)能力重要作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙利軍，門秀麗，吳靜.精講緒論在病理生理學(xué)教學(xué)中的作用[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2019，33（03）：370-372.

[2]韋革宏.發(fā)酵工程[M].北京：科學(xué)出版社，2008

[3]教育部部長(zhǎng)陳寶生兩會(huì)答中外記者問(wèn)[J].中國(guó)高等教育，2018（7）：4-10

[4]閆榮玲，李常健，劉芳.生物專業(yè)基礎(chǔ)課研討式教學(xué)實(shí)踐及配套考試改革[J].湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，40（05）：36-37.

[5]師艷秋，林范學(xué)，馮磊，等.發(fā)酵工程課程教學(xué)改革在高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的實(shí)踐[J].高教學(xué)刊，2019（15）：110-112.

[6]鄧輝，陳乃富，孫傳伯，等.應(yīng)用型本科高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的研究與實(shí)踐——以發(fā)酵工程人才培養(yǎng)為例[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2018，24（21）：150-152.