《发酵工程与工艺》课程改革的思考与探讨

李 凛，邓 建，谢鸿观，雷泞菲，李 璟，彭书明，阳小成，罗 涛

（1．成都理工大学 材料与化学化工学院，成都 610059；2．成都理工大学 图书馆，成都 610059）

《发酵工程与工艺》课程改革的思考与探讨

李 凛1，邓 建2，谢鸿观1，雷泞菲1，李 璟1，彭书明1，阳小成1，罗 涛1

（1．成都理工大学 材料与化学化工学院，成都 610059；2．成都理工大学 图书馆，成都 610059）

《发酵工程与工艺》课程是发酵工程的核心课程，该课程的教学效果在一定程度上影响毕业生的就业。成都理工大学在开设《发酵工程与工艺》课程以来存在着课程顺序不合理、工科特色不足、教学内容重复、实验教学薄弱等一系列问题，为此，应从理论教学、实验教学、生产实习和考核方式四个方面进行改进，使学生能具备较广阔坚实的知识基础，掌握较全面的实验技能和动手能力，进一步提高人才培养质量。

发酵工程；课程改革；理论教学；实验教学；生产实习；考核方式

成都理工大学于2002年建立生物工程系，自2005年开设《发酵工程与工艺》课程时就将其确定为本专业的核心课程，并花费大量精力对该课程进行建设。但由于师资缺乏，经验不足，在该课程近6年的教学过程中出现了以下问题：

第一，课程顺序不合理。该课程的先导课程是《工业微生物遗传育种》，在之前的教学大纲中，该课程被设置在《工业微生物遗传育种》后面，导致该课程的学时被《工业微生物遗传育种》占用，致使该课程的内容被压缩。

第二，工科特色不足。该课程的应用性和实践性非常强，学生也希望在学习理论知识的基础上更多的联系生产实际，但该课程之前选用的教材重理论轻生产，导致学生动手能力较弱。

第三，教学内容重复。该课程在之前选用过几种不同的教材，内容分别与《微生物学》、《生物化学》等重复，重复学习降低学生学习的积极性，并且使本就紧张的学时使用不合理，减少了有效内容的讲授。

第四，实验教学薄弱。该课程之前缺乏实验教材，并且实验课时偏少，缺乏综合性、创新性的实验项目，有些实验项目与《微生物学》重叠，导致学生不能完全掌握该课程的实验技能。

第五，实习基地建设亟待加强。该课程虽然有参观实习但效果有限，一些重要的实践环节无法深入了解和体会。导致学生缺乏对发酵工程产业化领域的全面认识，缺乏对发酵工艺流程的整体掌握。

针对以上出现的问题，我们提出从理论教学、实验教学、生产实习和考核方式四个方面进行如下改革：

一、对《发酵工程与工艺》课程进行理论教学改革

（一）调整课程体系，优化教学内容

1．修订教学大纲

我们对教学大纲进行了多项修订，如自2010年起将该课程设置在《工业微生物遗传育种》之后，避免了占用该课程学时讲述育种知识，同时增加了4个实验学时，进一步加强实践环节训练。利用生产实习加强该课程教学效果，开课之前参观实习，确立对发酵工业的感性认识，结课之后下厂实习，将理论与生产实际相结合；利用课程设计加强该课程教学效果，通过“青霉素的发酵生产”仿真软件的使用强化学生的知识体系。

2．选择合适的教材

根据学生的专业背景和基础选择合适的教材是非常重要的。该课程可以使用的教材很多，每本教材都从不同角度对“发酵工程”这门学科进行阐述，但侧重点不同、讲述的逻辑顺序不同、学术思想也不尽相同。如俞俊棠主编的《新编生物工艺学》需要学生具备良好的高等数学基础，适合工科背景的学生选用［1］；张星元主编的《发酵原理》侧重于介绍发酵的原理和代谢产物的产生和调控机制，适合纯生物背景的学生选用；白秀峰主编的《发酵工艺学》侧重于介绍发酵工艺的反应动力学参数和参数控制原理。结合自身特点和学时限制，我们选择张星元的《发酵原理》和白秀峰的《发酵工艺学》组合，这样的组合不仅有发酵的生产模式和理论基础，也有各种不同生产工艺的具体实例，使学生能全面系统地了解发酵生产的理论和应用。

3．优化教学内容

该课程要求学生了解工业发酵的全过程，但只有24个理论学时，所以必须优化教学内容。为此，我们进行如下调整：将《发酵原理》绪论及第一章与《发酵工艺学》的绪论部分整合作为一个总的绪论，使同学们初步了解发酵工程的沿革和应用领域；删除《发酵原理》第二章的生物氧化还原和代谢能转换机制部分，第三章的葡萄糖降解和合成代谢部分，第四章的蛋白质表达和调控部分，删除《发酵工艺学》第二章菌种选育部分，第三章培养基配制部分，第四章灭菌部分，第五章菌种制备和保藏部分，避免教学内容重复；将《发酵原理》第二、三、四章的剩余内容整合到《发酵工艺学》第七章发酵过程控制部分。经过优化调整，教学内容环环相扣，教学体系更加清晰，使学生能够更好的理论联系实际，兼顾了理论学习和实际应用两方面。

（二）改进教学方法，提高教学效率

1．激发学生的学习兴趣

学习兴趣是提高教学质量的关键。根据我们的经验，学生对发酵工艺在生产实际中的应用了解甚少，更没有认识到发酵工程在生物产业中的重要地位。针对这种情况，我们结合日常生活中的具体实例在该课程的绪论部分介绍现代发酵工业的发展历史、产业概况、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．采用PBL（Problem－based learning）教学法

PBL教学法是引导学生自主解决问题的一种教学方法。它的基本模式是：教师在讲述相关知识背景之后，设定与该知识背景相关的问题，引导学生通过自主思维利用相关知识背景来解决设定的问题。PBL教学与传统的“讲授式”教学方式的区别在于后者是强调知识背景的传授，前者在传授知识背景之后马上让学生进行应用。这种方法可以调动学生的学习积极性，有利于培养他们利用所掌握的知识解决相关问题的能力，提高他们的思维能力、分析能力和表达能力［2］。在采用PBL教学法时可以辅以课堂讨论，课堂讨论强调学生的思考，学生间的讨论以及教师的指导三方面的作用，在该课程的教学中，我们可以将学生分组，通过设置问题——学生思考——学生讨论——教师总结的过程提高教学效果。在设置问题阶段，教师要考虑问题的难度、与知识背景的相关度等因素，尽量使学生在解决该问题的过程中能最大程度的锻炼思维能力、分析能力和表达能力；在教师总结阶段，教师除了从学生答案的正确性、完整性、逻辑性等方面进行总结之外，还应注意对学生的鼓励和表扬，进一步提高他们的积极性，并且可以通过阐明学术思想来影响学生的学习态度。

3．采用多媒体教学

多媒体的运用，可以将知识以文本、图像、动画、视频音频等方式生动形象地来表达，不仅扩大了信息量，也提高了学生的学习兴趣，更有助于学生对知识的理解和接受［3］。从我们的经验来看，学生对多媒体载体的接受程度依次为视频、动画、图片、表格和文本，因此在课堂上引进大量的视频资料并辅以讲解会提高学生的学习效率。

4．利用网络辅助教学工具

目前高校教育普遍存在的问题是教师与学生的交流局限于课堂，而学生将大部分业余时间花在网络上。如何利用网络的吸引力来加强学生与教师的交流，从而提高学生的学习效率，这是我们一直在思考的问题。2010年我们尝试使用某教学辅助平台，在该平台上开展答疑、讨论、作业的布置与批改等工作，并对使用该平台的学生进行问卷调查，结果表明：90．31%的学生认为通过使用该平台提高了学习积极性；80．97%的学生认为学习效果有所提高。

二、对《发酵工程与工艺》课程进行实验教学改革

（一）确定实验教材，优化实验内容

我们查阅了大量文献编写了一本《发酵工程与工艺实验指导手册》，内容包括发酵工程的基本操作单元、自动化发酵罐的认知与操作、液体发酵的工艺流程以及几种不同的发酵模式等。该教材的使用可以让学生了解发酵工艺的概况，发酵工艺的流程，发酵过程的原理，掌握发酵过程中的关键工艺参数，掌握各参数影响发酵工艺过程的机理，认识并了解基本的发酵设备。我们将所有的实验项目分为3个类型：验证性实验、综合性实验及生产实践性实验。验证性实验使学生掌握发酵工程的基本技能和基本操作技术。该部分内容为发酵工程的基本操作单元，包括培养基配制、灭菌、接种等项目，通过该实验使学生对发酵生产中最基本的环节建立统一认识。综合性实验具有浓厚的专业色彩，使学生基本掌握生产实践中需要的技能。该部分内容为全自动发酵罐的认识与操作，通过该实验使学生建立工业生产的基本概念，提高学生解决实际问题的能力，为今后走上工作岗位打下良好基础。生产实践性实验使学生了解发酵在生产实践中的作用。该部分内容为酒精的发酵罐发酵及三种发酵模式的对比。通过该实验使学生掌握发酵生产的实际内容和具体操作流程，引导学生把各门知识融会贯通，培养学生良好的专业素质。

（二）强化实验教学中的理论指导

之前的实验教学重实验操作指导而轻原理说明，我们发现如果学生不对实验过程进行深入思考的话，就会机械的按实验步骤操作，无法从实验过程和现象中对理论知识进行再理解和升华。为此在实验指导书中增加这方面的内容，把每一步的基本原理和操作条件的确定都做了说明，并以设置问题的形式引导学生思考，使学生通过课程实验既能掌握基本操作，又能把握实验涉及的基本原理及实验操作条件确定的依据。

（三）进行科研式教学的尝试

在教师的指导下，设定实验目的，要求学生通过思考和讨论，自己拟定实验方案、准备实验材料、动手操作、分析和讨论实验结果并最后写出实验报告。这种教学方式具有研究性质，学生以研究者的身份工作，教师则以导师的身份进行指导、回答学生的疑问并对学生的每一步实验结果进行评价和把关。我们在进行了一学期的尝试之后，学生反映较好。

三、对《发酵工程与工艺》课程进行生产实习改革

我们将生产实习分为两个阶段。第一阶段在该课程开课之前，安排学生参观几个不同类型的发酵生产企业，使学生对发酵工业有整体的概念，这样在授课过程中学生就容易理解和掌握；第二阶段是该课程结束后，再安排发酵相关企业的下厂实习，这一次是分组到车间，比较详细的熟悉各个工艺单元的操作，巩固课堂所学的理论知识和技术。我们先后在西藏药业、沱牌酒厂及汇源果汁建立了实习基地，使学生了解工厂的生产工艺流程、设备情况，实习结束后对实习内容进行总结，并以实习报告的形式引导学生把感性知识提升到理性认识。

四、对《发酵工程与工艺》课程进行考核方式改革

考试是教师评定学生成绩、进行教学诊断、取得教学反馈信息的主要方法，也是督促学生全面、系统复习所学课程的重要手段。我们采用复合式考核方式对学生进行评价：理论成绩占70%，实验成绩占20%，平时成绩占10%。理论考试的形式以期末闭卷笔试为主，主要考核学生知识深度、广度与应变能力。实验成绩参考学生做实验时的表现和实验报告完成的情况进行评分。而平时成绩包括学生课堂表现、课堂纪律、参与课堂讨论和讨论报告完成情况等。这种复合式考核模式能够比较对学生进行比较全面的评价。发酵工程是一门发展迅速的学科，随着计算机技术的发展、装备制造工艺的进步，新型生物反应器的不断出现，生产流程的不断优化，我们的教学内容和实验内容也要不断的改进和更新。我们必须通过进一步改革和探索，使学生具备较广阔坚实的知识基础，掌握较全面的实验技能和动手能力，培养更多更好的具创新精神和实践能力的高素质人才。

［1］谈重芳．发酵工程课程教学和实践改革的探索［J］．洛阳理工学院学报（自然科学版），2010，（2）：82－84．

［2］陈震，王静．PBL教学法在外科理论教学中的应用［J］．Chinese Journal of Current Hospital Administration．2009，（9）：61－63．

［3］赖李明．目前高校多媒体教学存在的问题及其对策［J］．广东药学院学报，2005，（4）：492－495．

Thinking and Discussion about the Curriculum Reform of Fermentation Engineering

LI Lin1，DENG Jian2，XIE Hong－guan1，LEI Ning－fei1，LI Jing1，PENG Shu－ming1，YANG Xiao－cheng1，LUO Tao1
（1．Department of Bioengineering，College of Materials and Chemical Engineering ＆Chemistry，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China 2．Li brary of Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

CDUT has offered the course“fermentation engineering”for several years，some problems occurred and need to be solved gradually．This paper analyses these problems and proposes improving measures on theory teaching，experiment teaching，production practice and evaluation method．It will make a great progress on bioengineering teaching effect and students training quality．

Fermentation Engineering；curriculum reform；theory teaching；experiment teaching；production practice；evaluation method

G642 < class="emphasis_bold">文献标志码：A文章编号：

1672－0539（2011）06－113－04

2011－04－17

四川省教育厅课题“材料化工类学科专业群建设的研究与实践”（909184）；成都理工大学教改重点课题“材料化工高新技术类学科专业群建设研究与实践”（2009－XJ8－08）

李凛（1980－），男，湖北黄石人，讲师，博士，研究方向为发酵工程。

韩冬苗