基于工程学范式发酵工程实验教学模式探索

当前，高校发酵工程课程验证性实验比重过大，实验设置之间缺乏有机联系，彼此孤立，探索性和主动性设计和创新性实验所占比重很少，教师对学生实验过程的考核评估缺乏弹性。通过发酵工程课程体系设计的调整和完善、教学模式和教学手段的改革、完善科学合理的考核评价体系和开放性工程设计类实验教学的实施，解决了高校人才培养模式与行业对人才需求的不对称性。

发酵工程实验教学评价体系工程学思维发酵工程是直接服务于生产实践及生物技术进步的一门工程学科，是社会经济中最活跃的工业体系，发酵工程的迅猛发展，与高素质的发酵人才密切相关，而高素质的发酵人才培养迫切需要改革和完善人才培养机制，建立合理的教学平台，切实解决教学过程中不适应时展的教学模式，即要培养学生扎实的理论基础和实验技能，更要拓展学生的工程学思维，提高人才的整体质量，为社会输送卓越的工程技术人才。

一、发酵工程发展历史和学科特色

人类利用发酵技术生产食品和药物已有几千年历史，随着新技术、新工艺和新设备的不断出现，再加上分子生物技术的建立，已能够通过发酵生产胰岛素、细胞因子和疫苗等多种基因工程药物。随着世界进入资源匮乏时代，经济可持续发展的核心问题是资源的循环和高效利用以及可再生能源的开发，这些问题的解决都涉及到产业化过程。

发酵是系统而非孤立的工程学问题，需要进行生产过程的经济核算和可行性评估。当前发酵工程课程设置，存在实验教学改革明显滞后于理论教学改革，亦明显滞后于行业发展需要，实验教学设置多为静态和孤立的验证性实验，缺乏锻炼学生工程学思维的内容。发酵工业急需的人才严重匮乏，而高校毕业生又很难在对口企业就业，其根源在于教学内容和生产实际的脱节。实验教学不仅为了巩固课程理论知识，掌握必要的操作技能，更要提高学生的科研思维能力，培养学生的探索精神和创新意识，尤其是工程学思维能力，满足行业进步的要求。

二、传统实验教学特点与不足

传统实验教学的特点主要体现在：（1）教学内容相对滞后，验证性实验比重过大，工程设计和创新性实验比重太小。实验之间缺乏有机联系，彼此孤立。新技术难以在教学中体现，如对基因工程菌株的工业化生产工艺流程的设计几乎没有，已不能满足发酵工业发展对人才培养的要求。（2）教学方式单一，绝大部分高校实验准备几乎全部由教师完成，学生按实验指导操作，缺乏学习的主动性和创造性，实验基本操作完成后甚至不清楚基本原理，学生工程学思维模式得不到有效锻炼；（3）缺乏合理的考核评价体系，传统的实验考核一般以老师为中心，大多根据实验报告和平时表现给出实验成绩，这种单一的评价体系不利于工程学思维模式的建立。（4）实操性实验课时数偏少，由于受专业培养计划学时数压缩的影响，发酵工程教学的学时数偏少，课内一般只能完成某些特定的生理生化指标的测定等基本实验技能的训练，探索性、研究性及设计性的实验教学根本无法在课堂教学中完成。

三、基于工程学范式的发酵工程实验教学改革的具体对策

学科范式（Paradigm）决定着学科的价值观、方法论和具体内涵，关系到本学科的课程设置、实验教学创新方向、学科新的生长点和交叉扩张模式，对学科的学术定位和教学定位具有一定的规范力，影响到理论课程、实验课程和第二课程的配置和其内在联系，同时也会影响教学手段的设计、组织和运用。为了解决发酵工程人才培养模式与发酵工业对人才需求的不对称性，教学改革有如下几方面的探索。

1.课程体系调整和完善

发酵工程的人才培养模式要与行业对人才的需求对接，课程设置要兼顾学科发展和产业发展的要求。传统的发酵工程实验设计主要是一些相对独立的验证性实验，彼此缺乏系统联系，需要对实验教学内容做一综合调整，使实验教学形成一个完善体系，并引入工程学设计内容，增加学生整体思维和经济效益的评估以及可行性分析的能力。

2.实验教学模式和手段改革

发酵工程实验教学学生应是主体，教师只是引导者，应增设一些设计性实验内容，在教师引导下选择一些产品，学生通过查阅资料首先提出工程设计方案，并对整个生产过程模拟仿真，并进行经济效益评估，以获得切实可行的完整实施方案。教师负责把关并提出指导性意见，跟踪完成实验过程。通过工程设计性实验，提高学生的主观能动性、动手能力、创新意识和工程学思维能力。

3.科学合理的考核评价体系

合理的考核评价体系是推动学生完成实验的有效动力。实验课程的评价始终是教学中的一大难题。实验教学不仅要教会学生一些基本操作技能，更要培养学生良好的思维模式，教学考核不仅要注重结果，更要注重过程。学生能够从实施过程中总结、分析、归纳和提高，而不仅获得实验结果。对学生实验成绩的评估不应机械性地对结果数据进行评判。工程设计实验的评判也应符合工程设计的特质。工程设计性实验最能反应学生学习的总体效果，在增加这类实验的同时，还要建立与之相适应的考核评估体系。

4.开放性工程设计类实验教学

开放性工程设计实验教学要坚持综合性、选择性和灵活性的原则，以跨学科思维构建学科教育体系，在培养学生动手能力的同时，进一步培养学生综合运用各交叉学科知识的能力，使学生能解决日益宽泛和综合的多学科复杂问题，协调上中下游的工艺技术需求，建立工程学思维模式。工程学是用于企业分析、设计、改进和运作的知识、理论与实践的整体，是将科学基本原理运用于实际用途的应用手段。由于学时有限，学生很难接受和展开相应的训练，发酵工程教学需要延伸到第二课堂，实行开放性教学，通过培养学生的兴趣，充分利用学生的课余时间，进行工程设计性实验的开展。开放性工程设计类实验教学的开展，也有利于培养学生的团队合作精神。

运用工程学范式，培养学生的工程学思维，以更好地适应日益发展的发酵工程领域对人才培养的需求，为我国发酵工业培养卓越的工程技术人员。当然，开放性工程设计教学也带来了诸如教学成本增加和实验室管理困难等一些新问题，这些问题如何解决，还有待进一步研究探索。

参考文献：

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