生物技术专业《发酵工程》课程教学方法探索

摘要：发酵工程课程作为生物技术等专业的主干必修专业课，旨在引导学生了解现代生物技术在发酵方面的应用及发酵工业的发展状况。本文结合发酵工程课程的教学实践，就本门课程的教学目标、教材选择、课堂教学方法及课程考核进行了探讨。

关键词：发酵工程；教材；教学方法；考核

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）26-0221-03

发酵工程是包括上游的微生物菌种选育与培养技术、生化过程工程技术、下游的发酵产物提取精制技术在内的综合性技术[1]，是多学科交叉、融合而成的理论性和应用性均较强的综合学科。发酵工程作为现代生物技术的重要支撑技术体系，与基因工程、细胞工程、蛋白质工程和酶工程并称为生物技术的五大工程[2]。随着世界范围内生物技术的迅速发展及在各领域的广泛应用，发酵工程受到各大高校越来越多的重视，并成为生物技术类专业的专业必修主干课程，对生物制品方向的学生尤为重要。

发酵工程是一个生物现象，解决的是工程问题，教学上需要将工程学与生物学等相结合，来实现从理论到实践的跨度。其教学内容具有微生物学基础要求高，涉及内容广，学科交叉多，实践性强，与生产生活联系密切等特点[3]。当今社会对人才的知识结构要求系统性与开拓性相结合，扎实的理论基础与实践技能兼备。因此，教学上需要兼顾系统性、基础性、科学性、实用性和先进性[4]。如何做到与时俱进的完善教学内容、方法，以达到良好的教学效果，需要教师不断进行探索。

一、教学目标

通过此课程的教学，希望学生能够在有限的课时内掌握发酵工程的基本内容，加强对微生物学的知识的理解和应用，了解现酵工程的技术现状及发展趋势，形成科学的思维方式，提高他们分析问题，解决问题的能力。

二、教材选择

教材是教学的基本工具之一，也是教师“教”与学生“学”之间的知识载体。在教材的选择上要遵循质量至上的基本原则，教材内容应准确、全面，符合教学大纲要求并有利于学生创新精神和实践能力的培养，应积极选用高质量的新版教材和精品、重点教材。因此，本课程选用了徐岩主编、高等教育出版社出版的国家“十一五”规划教材，《发酵工程》（2011版）作为师生主要教材。该教材以发酵过程中的关键工程技术和生物学知识为主线，着重讲述了现酵工程的发展方向和前言技术领域的相关知识。教材分为四个大的部分：发酵工程原理、发酵工程重要产业、发酵工程特殊应用及发酵工程的生物学基础。其中，将发酵工程原理部分作为授课的重点，这部分也是很多相关教材的主要内容。发酵的重要产业及特殊应用两部分内容统一作为发酵工程的应用来讲，旨在引导学生将学习过的基础知识和基本原理应用到发酵制品生产的各个方面，拓宽学生的知识面，并提高对所学知识的掌握深度。由于生物技术专业学生在学习本课程前已学习过微生物学，因此，第四部分生物学基础作为学生的自学章节，在平时讲授时随时以提问、讨论等形式引导学生回顾和复习，以便温故知新、能够更快更好的理解本课程其他章节的知识内容。部分教学内容还参考了由陈坚主编的《发酵工程原理与技术》（2012版）和储炬主编的《现代工业发酵调控学》（2010年版），通过书中的具体案例来深入渗透理论知识，拓宽学生的知识面。除此之外，作为教师，还应参考多本教材及科研论文，并要时刻关注课程相关领域的科研动向，将了解到的知识作为课堂教学的素材，做到所讲授的内容“准”、“透”、“新”。

三、教学方法

1.教学手段。授课过程采用板书教学为主，辅助以多媒体展示图片、视频的教学手段。使用板书进行教学的过程中，教师作为知识的传授者能够更好地主导整个教学过程[5]。在讲授过程中，教师根据知识体系及其逻辑关系依次在黑板上给出每节课重点内容提要，并通过提问和讲授，使学生在集中精力听讲、努力思考的过程中获取知识的精华，避免了只用多媒体进行教学时，学生只顾埋头抄写多媒体设备上罗列的内容，忽略了对知识的自主理解和必要的逻辑推理。使用板书教学的主要优点在于能够引导和启发学生思考，便于实现互动。而对如发酵设备及技术手段等知识点，则最好借助多媒体手段以照片的形式展示，或将涉及到的方式、方法以动画的形式播放，能使学生能够深刻地得到直观准确的印象。如在讲授分批发酵、连续发酵等发酵方式知识点时，使用多媒体图片及动画能让学生对于不同发酵方式的设备、发酵流程一目了然。

2.讲授方式。多数理论知识对学生而言都是抽象、枯燥的，难以很快在学习过程中形成他们自己的知识框架。如何让学生在学习这样一门重要而又“难学”的课程时能够“不怕”、“不烦”，提起学生对知识的兴趣并激发他们的求知欲，是教师在授课时需要仔细研究，反复思考的教学重点。

首先，在讲授内容的选择和设计上，要本着让学生掌握“基本知识点”并拓宽了解“相关知识点”的原则。做到：由易到难、由简到繁、由浅入深、由近及远，循序渐进。第一次接触的内容要仔细讲解，与知识相似的内容可启发学生进行类比学习，重点、难点内容需多次重复以加深学生的印象。

其次，对不同类型的知识应选择不同的讲授方法。对概念型的知识点，可以先将概念包含的内容介绍给学生，然后引导学生自己尝试对名词进行总结、定义，再适当修正整理成正确的概念。如在讲授“发酵”这一概念时，先对学生讲述该概念的来源（起源于拉丁文“翻腾”一词）及人们在生产生活中对发酵现象的不断认识和发酵形式的逐渐多样化，来引导学生总结出自己能想到的所谓“发酵”的概念，对其中错误的理解进行纠正，补充不足或删减多余，最后得到对该名词的正确解释。也可直接讲授概念的包含的内容，再分析、总结支撑整个定义的重点、关键点，最后启发学生用恰当、精炼的文字和一定的顺序将自己对这些“点”的理解连接起来，形成一个完整的概念。如“次级代谢”定义为：在一定的生长时期（一般是稳定生长期），生物以初级代谢产物为前体合成的对本身生命活动没有明确功能的物质的过程。该定义中需掌握的两个重点是：“以初级代谢产物为前体”和“无明确功能”，可据此引导学生根据自己的理解形成完整概念。

对原理、技术方法和原则等知识点，可以采用对比、举例、总结的方式讲授。如对于获得优良菌种的方法（自然选育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程育种），可采用对比教学的方式，先依次介绍每种方法的具体内容，再对每种方法的理论依据、选择特点进行对比分析。对于诱变育种中使用的出发菌株选择原理，可采用“打造最美明星”的类比举例方法。将出发菌株的三个来源（自然界直接分离的野生菌株、经历过生产条件考验的菌株和经历多次育种处理的菌株）分别比作普通明星、选美获奖明星和经历过多次整容的“人造明星”，类比三个来源的出发菌和三种明星的特点，从自身条件、改造空间和改造易难程度方面进行分析，得出经生产条件考验的菌株或“选美获奖明星”是最佳待改造对象的结论。这样既简单易懂又带有一定趣味性，有利于学生理解并记忆。总结式讲授可以大量运用在需要记忆的方式掌握的知识点上。如“发酵对微生物菌种的要求”包含九条，讲解完每一条的具体内容后，分别总结成一个词语或一个字，能够帮助学生快速记忆。比如把要求微生物具有在较短的发酵周期内生产大量发酵产物的能力，总结为“高产率”，把在发酵过程中不产生或少产生与目的产品性质相近的副产品及其他产物，总结为“高纯度”，把对发酵原料成分要求低、可在廉价原料制备的培养基上迅速生长并生成产物，总结为“高亲和”。

将本课程的内容与生活、科研、实践相结合[6]。发酵在生产、生活中的应用非常广泛，把具体的知识点结合到相应的活动中去，使学生不仅学到了知识，而且知道这些知识该如何运用，运用在何处。如学生们都知道酸奶是发酵而来，但哪些种菌种可用来进行发酵，哪种的发酵效果最好，发酵时对发酵材料的要求，发酵所需的条件等却了解不多，在乳酸发酵这一节内容讲解时可结合酸奶的制作讲授。另外，学生们在毕业后走向科研岗位或工厂生产技术人员，需要较强的运用知识能力，可以通过指导学生自己进行实验，或组织学生到工厂参观等教学形式，加深学习效果。

3.课堂互动。互动是提高课堂教学效果的重要环节，可以活跃课堂学习氛围，集中学生注意力。通过提问、讨论、讲演等具体方式能够达到事半功倍的教学效果。在课堂上，除了利用传统的老师提问学生的方式复习相关知识和了解学生对知识点的掌握程度外，还可采用学生互问和引导学生向教师发问的形式。

学生互问主要用于对已学知识的复习中，请一位同学提问，再请其他同学进行回答。无论是发问的同学，还是回答的同学，都需要仔细回忆上节课所讲的内容。提问的同学要在脑海中形成知识框架体系和重点内容，回答的同学则要思考具体知识的内容。实践证明，学生互问可以充分调动学生的积极性，类似知识竞赛，是学生比较喜欢的互动形式。

引导学生向教师发问可应用在新知识点讲授过程中，教师在设计某一内容的讲授过程时，可故意漏掉部分内容，或摆出较明显的逻辑错误，再引导学生判断教师所讲是否有不妥的地方，这时学生会努力回忆并认真思考刚才所听到的内容，通过自己的理解及推理，向老师发问。与传统的教师滔滔不绝向学生灌输，学生知识盲目记忆的教学方式截然不同，这样的方式能迅速激起学生寻找知识“真相”的好奇心。

讨论课堂教学中经常运用的互动方法。由教师或学生提出一个问题点，学生和老师一起讨论，表达自己的理解和观点，或进行激烈的辩论。讨论最终的目的并不是得到一个正确的理论，而是激发学生自主思考和表达自我的观点，在思考的过程中提出问题、分析问题、解决问题，锻炼逻辑推理能力，在表达自我观点的过程中锻炼总结能力和语言组织能力。

演讲就是选择课程中较浅显的内容，要求学生自学并试着像老师一样讲授给大家。学生在课外准备时经历了学习内容，总结内容，寻找重点，设计讲稿等一系列过程，通过准备的过程，锻炼了学生自学并找出重点的能力，再通过向大家讲授及学生间的互动，学生自己和老师都能够发现他们对相应知识点的掌握程度，再加以改进。

对不同的知识点可采用不同的互动方式，或将几种方式结合起来，达到良好的教学效果。

四、实践教学与课程考核

发酵工程是一门综合性应用性很强的学科，实践教学是引导学生将理论知识联系到生产生活中的重要教学手段[7]。由于学生在学习本课程之前已经学习过微生物学，发酵菌种方面的实验在微生物学课程的实验教学中已经接触过，因此发酵工程的实验主要集中在与学生们生活相关的方面，如甜酿酒的发酵、酸乳的发酵等，使学生在实验中更直观地理解发酵的过程，还可以品尝自己制作出的食品。充分调动了学生对实验的积极性和责任心。另外可安排学生到相关的发酵工业工厂进行参观，了解先进的发酵技术和设备以及产业化的发酵流程。如啤酒厂、味精厂、酶制剂厂、生物制药企业等。参观之前将整个工厂的概况、生产工艺流程、设备情况向学生作简要介绍，让学生提前了解生产工艺，学生在听的过程中产生一些疑问并带着问题去参观学习，能够较好的做到有目的有方向的理论联系实践，有利于学生的学习[8]。

考核结果应能充分体现出学生对知识的掌握程度，除了平时的课堂提问，实验设计，实践能力等考核方式，考试应是最能体现学生学习状况的方式之一。教师在出卷时，应充分考虑知识点概括率，难易比例和试题层次。避免将死记硬背的知识点摆上试卷，通过认真设计，让学生在答题时以运用知识解决问题为主，这样的试题在书本或笔记上找不到标准答案，但学生对知识点充分掌握后，能够顺利作答。

综上所述，在教学过程中，教师应充分掌握课程的内容和特点，应运用多种教学方式，激发学生的学习兴趣，并鼓励学生发现自己的学习特点，找到适合的学习方法，提高学习能力，达到良好的教学效果。

参考文献：

[1]徐岩.发酵工程[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]陈坚，堵国成，张东旭.发酵工程实验技术（第二版）[M].化学工业出版社，2009.

[3]吕英红.发酵工程在生物技术领域的重要地位及教学心得[J].吉林农业科技学院学报，2012，21（2）：119-122

[4]冯惠勇，仪宏，孙国志.发酵工程教学的体会与设想[J].微生物学通报，2002，29（6）：98-100.

[5]喻子牛，何绍江，朱火堂.微生物学教学研究与改革.北京：科学出版社，2000：65-67，110-113.

[6]冯惠勇，仪宏，孙国志.发酵工程教学的体会与设想[J].微生物学通报，2002，29（6）：98-101.

[7]廖威.发酵工程教学改革的实践与思考[J].中山大学学报论丛，2003，23（1）：155-157.

[8]张敬敏，赵玉巧.发酵工厂机械与设备课程教学改革的探讨与实践[J].微生物学通报，2006，33（1）163-165.

作者简介：陈菁菁（1985-），女，汉族，中共党员，甘肃省民勤县人，就职于甘肃农业大学生命科学技术学院植物生理教研组，助教，蔬菜学在读博士。