发酵工程实践课程体系改革初探

张建国 熊双丽 陈晓明 段 宁

摘要西南科技大学生命科学与工程学院为了深化发酵工程课程相关实践体系,进行了改革与实践。通过对实践内容和开设形式以及考核方式进行改革,提高了学生理论联系实际的能力,获得了良好的效果。

关键词发酵工程;实践教学;改革

中图分类号G420文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)22-0349-02

随着现代生物技术的快速发展,对作为工业生物技术核心的发酵技术提出了新的要求,促进了发酵工程的发展,丰富了发酵工程的内涵。发酵工程是在人为控制的条件下,通过微生物或动植物细胞的生命活动而获得人们所需物质的技术过程,课程的技术性决定了其实践课程的重要性,如何加深学生对发酵工程理论课的认识和提高动手能力是各高校相关专业关注和讨论的热点。西南科技大学对发酵工程课程实践内容、开设方式以及教学方法进行了多次讨论与实践,初步形成了较为科学的体系,明显提高了学生对发酵工程的认识与动手能力以及学生参与的积极性,初步形成了具有该校特色的发酵工程实践体系。

1围绕发酵工程课程体系建立实践项目体系

发酵工程作为生物工程专业的必修课程,其授课内容过去以典型生产工艺为主。经过改革后,课程讲授内容以共性为主,在章节顺序上按照发酵生产单元工艺与操作过程的先后顺序编排:绪论、菌种、发酵机制与代谢调控、培养基、灭菌与无菌空气的制备、发酵动力学、发酵工艺过程控制、典型生物发酵工艺。这样安排有利于各个章节的衔接,使学生更清楚、更完整地掌握发酵工艺全过程。为了适应理论课程的改革,在设计实践体系时,尽量包含理论课程所授内容,提高学生动手能力和增长学生的见识。实践内容包含了工厂参观实习、生物工艺学实验、发酵生产实习。

2层次安排实验内容,充分提高实践教学效果

发酵工程是一门应用性和实践性很强的课程,学生恰恰在实践知识和经验方面缺乏,几乎为空白,因而实践教学在发酵工程教学活动中非常关键。发酵生产过程是单元工艺与操作相互独立又相互依存、各种因素和多种参数相互制约又相互促进的动态过程。为此,建立多层次实践教学体系,有利于学生从整体观念出发,分析问题和解决问题,培养他们解决实际问题和创新的能力。

2.1工厂参观实习

在发酵工程开课后第3周进行参观实习,为必修环节。一方面,学生对课程有了一定的了解,产生了较强的求知欲,学生带着问题进行参观,加深了对工艺流程的了解,同时对设备也有了感性认识;另一方面,通过实习,学生可以产生很多疑问,把这些疑问带到课堂上来,提高了学习的积极性和主动性,渲染了课堂气氛,同时也激发了老师上课的激情。目前,该专业在绵阳禾本生物工程有限公司、绵阳塔子坝污水处理厂、丰谷酒业有限公司等相关企业建立了良好的教学科研实习基地。

2.2生物工艺实验

将发酵过程按工艺流程整合为菌种选育、培养条件优化、发酵培养、产物分析、产物提取等五大单元实验模块,与理论课程同步开设,作为课程实验的基本环节。

菌种的选育包括菌种的筛选,解决菌种从无到有、从劣到优的问题。本课程为学生提供几个适于实验教学的项目,学生可以根据自身的喜好从大自然中选出目的菌株进行实验。目前可选内容主要是产淀粉酶菌株的筛选、产纤维素酶菌株的筛选、产柠檬酸酶的筛选。学生通过参考一些资料有目地的对自己感兴趣的生产菌株进行筛选。学生以自己筛选的菌株作为出发菌株诱变,诱变内容包括了最佳剂量条件的选择和突变菌株的筛选。

有了良好的菌株,欲使其优良性状得到表达,就要有优化的培养条件。安排学生进行优化试验,学生可选择的优化实验方法主要有单因素实验、正交试验、均匀设计、回归正交试验等。利用优化结果进行发酵生产并对产物提取与分析,最终获得产品。

通过生物工艺学实验的训练,学生学习的激情会大大提高,有利于把学到的理论知识融入到实践中来,有利于提高学生探索能力,有利于理顺学生对理论课程学习的思路,从而达到教学目的,产生良好的教学效果。

2.3发酵生产实习

发酵生产实习是一门综合设计实验,是课程实验的提高环节。实验内容涵盖抗生素发酵、有机酸发酵、酶制剂发酵等诸多领域,以及教师的相关课题,学生自由选择其中部分内容从而调动学生参与实验的积极性。目前教学资源有限,仅有3台生物反应器,不能满足所有学生的需求。此环节学生自愿选择,在第7学期最后2周集中开设。课程选课人数1次不超过20人,组数不超过3组,每组学生以不少于4人、不大于8人为原则。实习前,学生首先要查阅资料、制定实验方案,然后和同学以及老师进行讨论和修改。根据学生掌握情况安排组长,由组长组织发酵生产。指导教师负责对学生进行安全、操作培训,在实验过程中一般不过分干预学生的实验过程,只对学生的实验进行引导,以鼓励学生充分发挥想象力和创造力。

3完善考核指标,提高管理水平

发酵工程实践课程学生感兴趣的多,但是学习过程和实践报告往往令人不满意。分析原因主要是实践前对所要接触的内容缺乏深入了解;学生不能将学过的实验技术有机融入到实验中来;教师在讲解实验时往往高估学生的实践能力;高年级学生分心太重,没有一心用到实验中来。针对以上原因,在考核指标和管理上进行了改进,主要体现在以下几个方面:

(1)实践前必须完成实验预习报告,预习报告占总分的30%。对于发酵生产实习必须完成试验方案的制定,否则不能进入下一个环节。

(2)老师对操作要领进行演示,操作过程以监督和纠正为主,一般占实验(实习)成绩的10%。

(3)加强学生对实验技术的灵活应用。例如学生在微生物实验中,微生物涂布平板生长菌落一般以100个左右为最佳。但是在选育菌种时尤其是选育有透明圈生成的菌株时,一般以10个左右为最佳,避免了微生物菌落过多造成透明圈相互影响,干扰了透明圈的测量。

(4)加强实验纪律。对由于学生特殊情况而缺少的实验必须补齐。对于生产实习,在实习前1天反复强调纪律和规章制度,实习过程没有机会进行补做。

(5)实践报告占总成绩的50%,其中结果10%,分析与讨论占到40%。对于分析与讨论有雷同的进行批评教育且返回重新进行分析与讨论。

(6)按照得分标准进行打分,加强实践成绩的透明度。以往成绩不公布,时常有学生前来说情,加分的情况也未发生,充分体现了公开、透明、公正。

通过以上改进,明显感觉到学生在做实验时能够更加主动和积极,学生在实践过程中以各种形式请假的现象没有发生,实践报告质量明显提高。

4结语

对发酵工程实践课程体系进行改革,学生学习的积极性和能动性大大提高,理顺了学生的研究思路,增强了学生对专业的信心。实践预习成绩由10%提高到30%,使学生实验目的性更强。加强老师的实践过程指导作用,减少学生在操作过程环节的得分压力,打破了以往同组同学往往1人操作其他学生观看的现象,使学生感到有所收获和提高。管理水平的提高消除了学生以往以各种理由缺课或迟到以及说情加分的困扰。总之,改革的效果是良好的,有利于教学和学生素质的提高。

5参考文献

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