生物技术专业发酵工程课程改革探索

摘 要： 文章结合卓越工程师教育培养计划的背景及衡水学院应用型人才培养的需要，从优化课程内容体系、改进教学方法、加强教学与企业互动和优化考核方式等方面进行探索与分析，对生物技术专业发酵工程课程进行教学改革，以期提高教学质量，培养应用型人才。

关键词： 生物技术专业 发酵工程 教学改革 应用型人才

发酵工程是以微生物的特定性状和功能为基础，通过现代化工程技术生产产品或直接应用于工业化生产的技术体系[1]。它结合生物学和工程学的特点，涉及微生物学、生物化学、数学、化学工程、机械设备等多门学科。发酵工程具有应用性强和实践性强的特点，是生物技术在农业、医药、化工、食品、环保等领域应用发展的支撑点，是生物技术产业化的关键和必由之路。

教育部2010年启动了“卓越工程师培养计划”，致力于培养适合经济和社会发展需要的工程技术人才[2]，以增强学生的实践能力和创新能力。衡水学院也正致力于向应用型大学转型，探索对应用型人才的培养。《发酵工程》是我校生物技术专业开设的专业必修课程。做好发酵工程课程的建设与改革，对学生综合能力的发展、进入相关行业时快速入手等起着重要作用。

本文结合卓越工程师教育培养计划的背景及应用型人才培养的需要，结合本校的课程设置和教学活动，通过优化课程内容体系、改进教学方法、加强教学与企业互动和优化考核方式等方面进行探索与分析，对发酵工程的教学改革进行思考。

1.教学内容的优化与更新

衡水学院《发酵工程》课程的设置，是在完成基础课和部分专业课的基础上进行的。但随着应用型人才培养方案的提出，理论课时缩减，只有32个学时，因此必须对教学内容进行优化。在此之前，学生已学习了一些本课程的相关知识。根据生物技术专业学生的实际教学情况，对已掌握的不再重复讲授，着重复习以突出重点。如在菌种选育一章，由于在微生物学中已详细讲解过各种选育方法，本课程中以问题方式引出，引导学生归纳总结，模糊的地方课下通过网络平台复习。对下游提取分离的技术，在生物工业下游技术课程中会详细介绍，所以授课主要集中于对发酵工程上游技术和中间控制的学习。

课程内容的安排上，我们力将发酵工程研究对象共性的规律提炼出来，在理解发酵机制的基础上，按照发酵过程的主线编排教学内容，包括：菌种选育培养基灭菌与空气除菌种子扩培发酵机制发酵过程控制染菌分析及防治发酵经济学。同时以动力学模型和发酵设备为辅，坚持生物学基础和工程学基础并重，要求学生注重理论基础和实践操作相结合。这样安排有利于学生清楚、完整地掌握整个发酵工艺过程和发酵的共性问题，为后续课程和科学研究的顺利开展奠定基础。

同时，衡水学院为学生开设了多门和发酵工程相结合的专业课程和实践环节，包括发酵工程设备、发酵工程设备实验、发酵工程大实验、生物工程下有技术、酿酒概论等，形成了以培养发酵应用型人才为目的的课程群，对发酵工程的原理和技术进行强化。

除了丰富教学内容外，增加新知识、介绍最前沿的科技动态也尤为必要。教师应通过阅览国内外专业期刊及网站，将国内外最新的科研动态和成果分门别类地穿插在相关章节中进行讲解，使学生拓宽视野，增强学生的学习主动性。

经过以上优化调整，使发酵工程的教学体系更加清晰，教学内容环环相扣，学生能够更好地理论联系实际对课程进行掌握。

2.教学方法的改进

2.1激发学生的学习兴趣

兴趣是最好的老师。根据教学总结，学生对发酵工艺在生产实际中的应用了解甚少。因此，结合日常生活中的具体实例在绪论部分介绍现酵工业的发展历史、产业概况、生产生活中的产品介绍和未来展望等内容，从而激发学生的学习兴趣，为以后的教学奠定基础。

2.2案例教学

发酵工程是一门应用性强的学科，在授课过程中，引入与生产实践联系紧密的案例并进行剖析讲解不仅能使课堂生动形象，而且能引导学生自主思考，加深学生对理论知识的理解，触类旁通。如发酵工程课程中的发酵工艺控制这一部分内容，要求学生了解并掌握培养pH对发酵过程的影响。为此，我们从相关文献报道意选取了一些研究案例，如“pH对林可霉素发酵的影响”，该研究表明不同初始pH会显著影响林可霉素的产量。通过实例讲解，可以让学生印象深刻并强化对具体知识要点的领会。

2.3引入PBL教学理念

PBL是以问题为基础，以学生为中心，培养学生自学能力，发展学生综合思考能力和解决实际问题能力的教学理念。在实践性强的《发酵工程》课程中引入PBL教学理念，通过提出问题、收集资料、小组讨论、总结评价等环节开展发酵工程PBL教学改革以提高教学实效。

按照发酵工艺类型分成多个PBL课程教学模块，设计基础性问题，如酒精等发酵机制类型及发酵工艺特点等;再设计开放性问题，如由酒精发酵延伸总结乳酸、甘油等发酵工艺特点。学生自由分组。首先，各小组对基础性问题查阅文献，组内讨论，再选派代表进行总结汇报。各小组提问，汇报组成员补充说明和回答，最终形成解决方案。教师对课程实施过程中出现的不足问题再给予指导，提出改进意见及下一步要求，帮助学生理清思路和改进方法。

2.4现代化教学手段的利用

为加深学生对发酵工程课程的理解，提高授课效率，充分利用多媒体课件，将难于理解的内容以图片和视频等形式向学生展示[3]。例如，针对培养基灭菌的操作流程，采取设备示意图和动画相结合的方式，形象展示蒸汽灭菌的过程。针对发酵过程控制环节，利用仿真教学软件，让学生形象地认识发酵工程设备，理解发酵过程的调控手段及产品分离过程。

同时，建设发酵工程的网络教学平台，以提供多媒体课件、文献资料和发酵相关企业网址链接。学生通过拓展学习，能够较好地了解国内外发酵领域的发展趋势。

3.教学与企业参观互动

衡水学院在开设发酵工程课程时，目标定位在为企业培养发酵工程所需的应用型人才。为了提高学生对发酵技术产业的认识并强化他们的工程化概念，增强学生自主性及生产实践能力，在学期中学院专门安排学生到衡水当地典型的发酵生产企业，如衡水老白干酿酒集团、衡水九州啤酒厂等进行参观，了解工厂基本生产过程，熟悉发酵工厂生产的基本知识和必须生产设备。如在啤酒厂的实习过程中，重点让学生掌握啤酒的生产工艺流程，原料的粉碎、蒸煮糖化及典型的厌氧发酵过程。将书本上的理论知识与生产实践相结合，让学生了解生产中常遇到的难以解决的问题，启发学生的创造性与开拓性，有助于学生创新思维的形成和能力的提高。

参观后要求每个学生围绕企业的生产工艺，独立地完成实习报告，作为实践成绩的考核。该方法不仅使学生带着任务熟悉发酵工艺流程与生产工艺控制等环节，而且培养学生生产实践技能和基本工程意识，为今后他们走上工作岗位打下好的工程基础，达到较好的教学效果。

4.优化考核方式

考试是教师评定学生成绩、取得教学反馈信息的主要方法，也是督促学生全面、系统复习的重要手段[4]。从单方面考核，会使学生死读书，读死书，达不到举一反三的效果。我们采用复合考核方式对学生进行评价，建立以基本知识、技能为基础，以综合能力为重点，以学习态度为参照的综合考评体系。将发酵工程理论课程的考核分为3个部分，即平时成绩（15%）、实践考核（15%）和期末考核（70%）。平时成绩包括学生课堂表现、出勤情况、作业等;实践考核包括参观发酵工厂后撰写的报告及在实践活动中的参与度和表现。期末考核为闭卷笔试，由基础理论题、实际应用题和工艺设计题等组成，重点考查学生对基础理论和重、难点知识的掌握。

这种多方位的考核突破了传统的考核方式在考试内容的深度和广度方面存在的局限性，全面考核了学生对知识的掌握情况。

发酵工程是生物技术专业的一门核心课程，也是一门发展迅速的学科。随着新型生物反应器的不断出现，发酵新产品不断涌出，要求发酵工程专业课教师根据发酵工程产品市场不断改革和探索，实时更新授课内容，灵活采用各种教学方法和考核方法，加强与企业的联系，并强调工程观念和实验技能的培养。这样才能真正提高学生综合素质，为社会培养复合应用型人才。

参考文献：

[1]杨梅，李力群，谢莹，等.发酵工程课程建设的实践与探索[J].吉林化工学院学报，2011，28（2）：46-48.

[2]潘艳平，包秋燕，江吉彬.基于卓越工程师培养的本科实践教学体系改革[J].实验室科学，2011，14（6）：213-220.

[3]赵晶，朴永哲，权春善，等.基于应用型人才培养的发酵工程教学改革的探索与思考[J].轻工科技，2014，3：153-154.

[4]付永前，朱华跃，蒋茹.结合台州经济转型探索发酵工程教改新模式[J].科教文汇，2011，6：51-53.

衡水学院教改项目：《发酵工程》课程教学改革研究。课题编号：jg2014049.