提升“發(fā)酵工藝”教學(xué)效果的實(shí)踐與探索

王光遠(yuǎn)　咸洪泉

摘 要：隨著教育理念的發(fā)展和教學(xué)改革的深入，目前發(fā)酵工藝課程教學(xué)已經(jīng)采用了線上線下混合式教學(xué)模式。本文以青島農(nóng)業(yè)大學(xué)發(fā)酵工藝課程為例，從提高教學(xué)效果入手，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織和實(shí)踐教學(xué)等多個(gè)方面進(jìn)行了探討，提出了激活學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、打造活力課堂的一些方法，為生命科學(xué)學(xué)科人才培養(yǎng)和發(fā)酵工藝課程教學(xué)改革提供了新的思路。

關(guān)鍵詞：發(fā)酵工藝;教學(xué)效果;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：With the development of educational concept and teaching reform，the online and offline mixed teaching mode has been adopted in the course of Fermentation Process at present.To improve the teaching effectiveness，this paper takes the course of fermentation technology in Qingdao Agricultural University as an example，and discusses the methods from the aspects of teaching content，teaching organization and practical teaching.This study not only provides the methods to activate students' learning motivation and create a vitality-classroom，but also provides new ideas for the training of life science students and the teaching reform of Fermentation Process course.

Key words：Fermentation Process;Teaching effectiveness;Teaching reform

一、緒論

發(fā)酵工藝課程是我校開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)目的是使學(xué)生掌握發(fā)酵工藝的基本理論知識(shí)和實(shí)踐技能，主要面向生物技術(shù)（食用菌方向）、生物科學(xué)、生物技術(shù)等多個(gè)專業(yè)。本課程講述發(fā)酵工藝的理論知識(shí)，以及發(fā)酵設(shè)備和下游產(chǎn)品純化方法，同時(shí)開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程和教學(xué)實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)多年的課程建設(shè)與教學(xué)改革，積累了大量的教學(xué)素材，這些素材包括多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課件、課堂教學(xué)視頻、教學(xué)實(shí)踐基地材料等。目前，該課程采取“線上教學(xué)”和“線下教學(xué)”相結(jié)合的教學(xué)模式?！熬€上教學(xué)”主要采用超星學(xué)習(xí)通、微信、以及騰訊會(huì)議APP等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)軟件進(jìn)行;“線下教學(xué)”主要采用傳統(tǒng)的“多媒體課堂教學(xué)+粉筆板書(shū)”的教學(xué)模式。在采用多種教學(xué)形式的情況下，提高廣大同學(xué)的主動(dòng)學(xué)習(xí)動(dòng)力，并提高課堂學(xué)習(xí)效果，進(jìn)一步改善教學(xué)質(zhì)量已經(jīng)成為當(dāng)前我校發(fā)酵工藝課程教學(xué)中的重要問(wèn)題。本文探討了一些激活學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)動(dòng)力，提升教學(xué)效果的觀點(diǎn)和做法。

二、將教學(xué)知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)化模塊化劃分

發(fā)酵工藝課程內(nèi)容主要包括三部分：第一部分是理論知識(shí)，包括發(fā)酵工藝菌種選育、培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)和優(yōu)化、無(wú)菌空氣制備、種子制備、發(fā)酵理論、過(guò)程控制、產(chǎn)品的下游提取純化等內(nèi)容;第二部分是實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)，包括發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)和操作、發(fā)酵染菌檢測(cè)、真菌多糖發(fā)酵技術(shù)，以及酒精發(fā)酵技術(shù)等;第三部分是教學(xué)實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)內(nèi)容有甜酒釀制作、葡萄酒發(fā)酵、啤酒發(fā)酵、食用菌生產(chǎn)等。課程教學(xué)內(nèi)容多，知識(shí)點(diǎn)多，教學(xué)難點(diǎn)也多，這就增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，降低了教學(xué)效果，很多同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性也會(huì)受到影響。

為了改變這種狀況，我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了模塊化劃分，將教學(xué)內(nèi)容分為發(fā)酵上游、中游和下游三個(gè)教學(xué)模塊。吳茜茜等已經(jīng)將模塊化教學(xué)應(yīng)用到發(fā)酵工程課程中[1]。我們劃分的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)不同發(fā)酵階段來(lái)進(jìn)行。發(fā)酵生產(chǎn)之前的準(zhǔn)備工作為上游模塊，內(nèi)容有菌種制備、培養(yǎng)基優(yōu)化、制備無(wú)菌空氣等;中間的發(fā)酵罐培養(yǎng)作為中游模塊，包括發(fā)酵罐使用、發(fā)酵動(dòng)力學(xué)、過(guò)程檢測(cè)等;發(fā)酵放罐后的產(chǎn)物處理作為下游模塊，包括發(fā)酵液預(yù)處理、產(chǎn)品純化、廢水處理等。

教師將模塊化的教學(xué)內(nèi)容在教學(xué)平臺(tái)發(fā)布，并將這三個(gè)模塊應(yīng)用到每個(gè)發(fā)酵生產(chǎn)的具體實(shí)例中，使學(xué)生一目了然的掌握發(fā)酵不同時(shí)期的知識(shí)。學(xué)生也可以自行學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中的這些知識(shí)，針對(duì)一些教學(xué)難點(diǎn)可以多次反復(fù)學(xué)習(xí)，更加適合個(gè)性化學(xué)習(xí)。通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)化模塊整理，既利于同學(xué)們理解課程中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，也大大提高了課堂教學(xué)效果和課程實(shí)習(xí)質(zhì)量。

三、理論教學(xué)中引入案例

為了進(jìn)一步提高課堂活力，我們?cè)诮虒W(xué)中引入了案例。案例教學(xué)是一種互動(dòng)式的新型教學(xué)方式，通常以生活中的典型案例為依托，組織同學(xué)主動(dòng)參與思考和討論，提高同學(xué)主動(dòng)探究知識(shí)的能力[2]。生活中有很多發(fā)酵產(chǎn)品可以直接作為教學(xué)案例，我們主要采取了三個(gè)步驟進(jìn)行案例教學(xué)。首先，教師根據(jù)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)選取適合的例子，并提出學(xué)生感興趣的熱點(diǎn)問(wèn)題，在課前將這些熱點(diǎn)問(wèn)題通過(guò)微信和超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布給學(xué)生，并要求學(xué)生思考并探究這些熱點(diǎn)問(wèn)題;第二步是課堂討論環(huán)節(jié)，教師組織學(xué)生探討這些熱點(diǎn)問(wèn)題，并進(jìn)行指導(dǎo);最后一個(gè)環(huán)節(jié)是反饋和評(píng)價(jià)，課后同學(xué)們根據(jù)討論情況，對(duì)這些熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行完善和補(bǔ)充，并對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

比如在講述酒精發(fā)酵章節(jié)時(shí)，我們根據(jù)酒精產(chǎn)量和發(fā)酵底物糖含量直接相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，提出熱點(diǎn)問(wèn)題“生活中有啤酒、葡萄酒、黃酒以及白酒等不同類型的酒，為何不同類型酒的乙醇度數(shù)是不同的”。教師提前安排學(xué)生進(jìn)行思考并查閱相關(guān)文獻(xiàn)。在課堂討論環(huán)節(jié)重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生發(fā)酵產(chǎn)物和營(yíng)養(yǎng)消耗是否相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，以及酒精蒸餾的知識(shí)點(diǎn)。課后，同學(xué)們?cè)俑鶕?jù)討論情況，總結(jié)造成這些酒類中乙醇含量差異的原因并評(píng)價(jià)教學(xué)效果。在教學(xué)中引入案例，大大提高了同學(xué)們的主動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，活躍了課堂氣氛，顯著提高了教學(xué)效果。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重小組協(xié)作

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是發(fā)酵工藝課程教學(xué)內(nèi)容的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。很多理論知識(shí)既枯燥又難懂，單純依靠老師的講解很難提高教學(xué)效果。比如講解發(fā)酵動(dòng)力學(xué)方程知識(shí)點(diǎn)時(shí)，有些同學(xué)反映這些動(dòng)力學(xué)方程學(xué)習(xí)難度大。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們將這個(gè)問(wèn)題和發(fā)酵罐的使用結(jié)合到一起，安排學(xué)生測(cè)定發(fā)酵過(guò)程中糖分和菌體的動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)而計(jì)算菌體的生長(zhǎng)速率和糖分的消耗速率。在計(jì)算過(guò)程中，小組成員會(huì)主動(dòng)的思考和討論，最終結(jié)果是既理解了發(fā)酵動(dòng)力學(xué)方程，也學(xué)會(huì)了發(fā)酵罐的操作，達(dá)到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。

經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐教學(xué)，在提高小組協(xié)作實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ矫妫覀冎饕扇×艘韵聨追矫娲胧阂皇菍?shí)驗(yàn)前教師要將學(xué)習(xí)難點(diǎn)安排各小組學(xué)習(xí)和討論，分析如何利用實(shí)驗(yàn)技術(shù)來(lái)解決這些難點(diǎn)問(wèn)題，并讓每個(gè)小組分別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案;二是實(shí)驗(yàn)中教師要對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程全程監(jiān)督，針對(duì)每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)，各實(shí)驗(yàn)小組成員團(tuán)結(jié)協(xié)作，認(rèn)真仔細(xì)地測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠;三是數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)教師要參與各小組數(shù)據(jù)處理過(guò)程，小組成員要充分的思考和討論，并分析實(shí)驗(yàn)中的誤差，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果解決理論學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)問(wèn)題;四是實(shí)驗(yàn)結(jié)束后教師要設(shè)置教學(xué)效果反饋環(huán)節(jié)，可以采用問(wèn)卷星等形式，將學(xué)生反饋的信息進(jìn)行匯總和分析，找出存在的問(wèn)題并及時(shí)進(jìn)行落實(shí)解決。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重小組協(xié)作，大大提高了同學(xué)之間的合作能力，增加了同學(xué)們的集體榮譽(yù)感，激發(fā)了學(xué)生們的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，提高了同學(xué)們對(duì)本課程學(xué)習(xí)的興趣。

五、鼓勵(lì)學(xué)生參與競(jìng)賽活動(dòng)并將成果引入日常教學(xué)

我們發(fā)現(xiàn)在課堂中引入高年級(jí)同學(xué)中的“榜樣”，可以極大地引起同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。由于這些“榜樣”多是本校高年級(jí)本專業(yè)的學(xué)生，大家都非常熟悉身邊的這些“榜樣”同學(xué)，都很想了解他們的成績(jī)，這就使課堂教學(xué)更加富有活力。發(fā)酵工藝是一門和實(shí)踐結(jié)合緊密的學(xué)科，我們鼓勵(lì)同學(xué)利用發(fā)酵課程的知識(shí)去解決生活和生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，并鼓勵(lì)大家參加相關(guān)的生物技能大賽。

近幾年，已經(jīng)有多支本科生團(tuán)隊(duì)利用發(fā)酵工藝知識(shí)去參加大學(xué)生競(jìng)賽并取得了很好成績(jī)?，F(xiàn)列舉兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的例子，一支隊(duì)伍的研究目標(biāo)是利用菊糖酶一步法生產(chǎn)果糖，內(nèi)容涉及發(fā)酵上游（基因表達(dá)、優(yōu)化產(chǎn)酶條件）、中游（發(fā)酵罐培養(yǎng)）、下游（酶制劑制備）等內(nèi)容;另一支隊(duì)伍的研究目標(biāo)是利用微生物處理海帶加工廢水來(lái)生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品，內(nèi)容也以發(fā)酵工藝為主。這兩個(gè)項(xiàng)目都先后得到了我校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助。其中“菊糖酶項(xiàng)目”還先后參加了山東省和國(guó)家的大學(xué)生生物技能大賽，并均獲得了一等獎(jiǎng)的好成績(jī)。學(xué)生參與大學(xué)生競(jìng)賽活動(dòng)是學(xué)以致用的一種表現(xiàn)形式，在這一過(guò)程中，同學(xué)們更加主動(dòng)思考，積極地討論遇到的問(wèn)題，極大地加深了對(duì)課程的理解。在日常教學(xué)中介紹他們?nèi)〉玫某煽?jī)也激勵(lì)了那些正在學(xué)習(xí)本課程同學(xué)們的學(xué)習(xí)斗志，提高了教學(xué)效果。

六、結(jié)語(yǔ)

提高課堂教學(xué)效果是所有課程教學(xué)中面臨的最直接問(wèn)題。發(fā)酵工藝課程教學(xué)改革任務(wù)艱巨，需要教師積極的思考和熱情的投入。在多年的教學(xué)中，本文介紹了一些提高課堂教學(xué)效果的實(shí)踐方法，以期達(dá)到“活力課堂”的目的，為發(fā)酵工藝課程教學(xué)改革提供了借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳茜茜，張潔，王杏文，等.以學(xué)生能力輸出為導(dǎo)向構(gòu)建《發(fā)酵工程》模塊教學(xué)體系的探索——以合肥學(xué)院為例[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，33（18）：185-186.

[2]王建芳，楊和平，周春生，等.案例教學(xué)與翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)結(jié)合提升物理化學(xué)教學(xué)質(zhì)量[J].化學(xué)教育（中英文），2020，41（18）：23-26.

作者簡(jiǎn)介：王光遠(yuǎn)（1977— ），男，山東商河人，博士，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授，主要從事發(fā)酵工程教學(xué)與科研。

*通訊作者：咸洪泉（1967— ），男，山東臨沂人，博士，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，主要從事微生物學(xué)教學(xué)和科研。