“青霉素发酵仿真”课程教学探讨

王宫南　王明瑞　陈金峰

摘要：针对 “青霉素发酵仿真” 课程教学中所存在的问题，在教学方法、教学内容及上机实践等方面提出了一些改进的设想。目的是想通过这些改革，最终营造一种宽松和谐、能够激发学生创新意识的教学氛围，调动学生获取知识的积极性和主动性，从而取得良好的教学效果。

关键词：青霉素发酵计算机仿真教学改革多媒体

0 引言

系统仿真是根据被研究的真实系统的数学模型研究系统性能的一门学科，随着仿真技术的迅猛发展，其应用已经渗透到工程技术的各个领域。近几年各高校纷纷开设仿真类课程，作为面向21世纪的高等教育，如何在教学中运用先进的教学内容、教学方法和教学手段，培养符合时代要求的复合型创新实用型人才，是开设仿真类课程所需承担的十分重要和迫切的任务。

“青霉素发酵仿真”是一门建立在仪器分析、计算机技术、微生物学、发酵技术等诸多学科基础上的综合性课程，该课程不同于一般的以理论和案例为主的理论教学课程，而是一种实操式的实践学习，是生物化工工艺、发酵工程及化工类等专业的专业课，也是上述专业学生必须掌握的基础知识和基本技能。如何使该门课程在人才培养中更好地发挥其作用，本文就作者近年来担任该课程中的一些教学经验和改革设想在此做一简单介绍。

1 传统教学模式存在的问题

传统纯理论教学模式存在如下问题：一是未能妥善解决知识传授与能力、素质培养的矛盾，片面强调知识的传授，忽视将知识内化为学生能力与素质的提高；二是未能妥善处理理论与实践的矛盾，片面强调理论教学，忽视实践教学与理论的应用；三是未能妥善处理教与学的矛盾，教学活动的设计与组织强调以教为中心，而不是以学为中心，忽视学生学习的自主性、主动性与创造性的发挥。

2 课程开设现状与内容安排

课程名称为“青霉素发酵仿真”，是在学生完成了基础化学、生物化学、微生物学以及生化生产工艺学等专业课程的基础上开设的一门实践课，总学时数14学时，课程安排在第5学期。

2.1 课程的性质、目的与任务 本课程是生物化工工艺类专业的职业必修课。其目的在于使学生了解青霉素发酵过程的工艺及设备， 掌握青霉素发酵的基本原理与方法，掌握发酵过程的控制、发酵设备的使用与维护，为从事生化产品生产工艺的设计与发酵生产操作打下基础。本课程的基本任务是系统 讲授青霉素发酵的基本原理与方法，讲授仿真软件的使用方法，具体解决自动控制系统中发酵过程的监控及参数调节。

2.2 课程教学基本要求 教学基本要求：了解青霉素发酵的工艺过程及主要设备，掌握主要工艺参数指标的控制调节方法，掌握发酵单元操作， 学会用软件控制系统进行分析调控。

3 课程教学中存在的问题

该课程以综合训练的方式开设之后，取得了较为理想的教学效果，学生通过训练不仅掌握了青霉素发酵的相关原理与方法，同时也学会了如何利用并结合其它课程的相关知识解决具体发酵过程中出现的一系列问题。但随着课程知识近年来的迅速发展，以及学生人数的急剧增加，教学中仍然存在着一些问题，影响了最终的训练质量。

3.1 背景知识与实践教学脱离 该课程是在学生深入理解并掌握基础化学、仪器分析、生物化学、微生物学及生化生产工艺学等专业课的基础上进行的一项综合训练，目的是巩固以往所学的相关知识并加以整合，使学生能够运用所学处理实际过程中遇到的问题。由于目前的背景课程大都沿用传统课堂纯理论教学+实验的模式，缺少实际意义上的综合实训，因此在该课程实际开课的时候，学生并不能建立对发酵工艺及设备的系统的概念和认知，使得学生在课堂上所学到的理论知识不能很快的在上机时加以应用，从而也就不利于学生对本课程利用仿真软件所做的实际操作深入理解。

3.2 上机实践中指导不到位 不言而喻，计算机仿真仅凭课堂上讲授原理及操作方法是不行的，那无异于纸上谈兵，既引不起学生的兴趣，也无法让学生真正理解知识、掌握技能。因此该课程的上机实践部分是学习本门课的重要环节。然而由于一般上机实践中往往学生多、指导教师相对较少，一方面上机过程中对学生所遇到的各种问题，教师无法很详细的给与一一解答；另一方面造成管理及组织上的困难，很难保证每个学生都认真独立完成上机任务。

3.3 仿真内容不够完善 青霉素发酵过程仿真软件主要针对正常的发酵过程进行，而在实际生产过程当中，往往会

因为诸如环境因素等原因需要对一些紧急情况进行操作处理，或对现有的工艺过程进行改良。学生对这部分内容很有兴趣，但目前课堂所用仿真软件暂时达不到以上要求。

4 提高仿真课综合训练质量的几点设想

针对在教学中存在的以上问题，笔者根据自己的教学实践体会，提出了以下几点提高教学质量的设想，以期达到良好的教学效果。

4.1 补充综合实训项目，增强工程背景 学生所需背景课程除介绍基本的理论知识外，还应选一些有代表性的综合性实训项目让学生进行实践，以此引导学生更深刻地理解综合训练中系统分析、工艺调试、参数优化、结果分析等各个具体环节的过程和意义，以便更加深入理解发酵工艺过程。这样通过理论与实践相结合，加深学生对基本原理的理解和掌握程度，从而使学生对该门课程的学习更易上手。

4.2 多媒体教学、互动教学与上机同步，加强对学生的指导 针对上机实践中指导不到位的问题，可将多媒体授课与上机实操结合起来，对学生在实操环节中出现的代表性问题，及时利用多媒体进行演示、分析、讲解，学生通过观察其操作步骤及仿真结果，有助于深刻的理解理论知识，并迅速的掌握实践技能。同时对课程中出现的典型问题，以专题讨论形式，作为课后作业布置给学生。学生通过课外收集、准备资料，通过互动式的课堂讨论，对原来认识比较模糊的问题，有了更加清晰的思路，进一步激发了学生主动学习的学习兴趣。

4.3 进行专题仿真，扩充仿真内容 课程最后的考核通过布置大作业来完成，根据不同情境选择仿真对象，进行专题仿真， 学生可根据该复杂环境进行一些相关仿真研究及工艺过程的改良，这样不仅有利于学生综合能力的培养，而且由于和现实环境更加贴近，也会引起学生的重视和兴趣。除此之外，平常还要安排出一些有针对性的仿真习题，以促进学生自己思考、处理较复杂问题。

4 结论

以上是针对“青霉素发酵仿真”课程中所存在的问题，在教学内容、方法及上机实践等方面提出的一些改进的设想，目的想通过此来营造一种宽松和谐、能够激发学生创新意识的教学氛围，提高学生发现问题、分析问题、解决问题能力以及实际动手能力，调动学生获取知识的积极性和主动性，从而取得良好的教学效果。

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