基于STS教育理念的发酵工程课程教学改革探索*

张　琴，李艳宾

(塔里木大学生命科学学院，新疆　阿拉尔　843300)



基于STS教育理念的发酵工程课程教学改革探索*

张琴，李艳宾

(塔里木大学生命科学学院，新疆阿拉尔843300)

基于STS教育理念对发酵工程课程教学进行了改革探索，从教学内容、教学重点、教学手段、教学方法、实践教学、考核方式等方面介绍了STS教育理念的引入手段。改革旨在提高学生的理论基础和技术能力，加以在实践过程中的应用，服务于社会，促进科学技术与经济社会的可持续发展。通过改革实践取得了良好的教学效果。

STS教育；发酵工程；教学改革

STS是Science、Technology、Society的简称，是20世纪70年代以来兴起的一种新的教育理念[1-2]，它重视科学、技术与社会之间的相互作用，强调学生把所学的科学知识转化为技术能力，并在学习、实践过程中产生社会责任感，从而促进科技与经济社会的可持续发展[3]。STS教学方式方法多样，其模式实践性与可操作性强，因此在国内外各大高校和教育研究机构得到广泛研究推广[4]。

发酵工程是利用微生物或动植物细胞的生命活动，通过现代工程技术来生产人们所需产品的技术体系，是现代生物技术四大工程的核心，也是现代生物技术产业化的关键，起着连接生物技术上游技术和下游技术的桥梁与纽带作用，因此它是高校生物技术专业一门非常重要的专业课[5]。该课程的特点是内容丰富、涉及面宽，实践性极强[5-6]。自2008年以来，我们一直承担塔里木大学生物技术专业发酵工程课程的教学任务，在长期教学实践中，积累了一定的经验。同时，为激发学生学习的主动性，提高学生分析问题与解决问题的能力，为学生今后职业发展奠定坚实的基础，我们根据课程特点，结合实际情况，在理论与实践教学等方面对该课程开展了改革探索，将STS教育理念贯穿其中，取得了良好的效果。

1　STS教育理念在发酵工程教学中的引入手段

1.1优化教学内容，突出教学重点

教学内容和课程体系是教学改革的关键[7]。我校生物技术专业发酵工程课程共60学时，其中理论40学时，实验20学时，课程内容包括发酵菌种的选育、培养基设计、发酵无菌技术、发酵种子制备、发酵动力学、发酵过程控制、发酵产物分离纯化、发酵设备、发酵清洁生产技术、发酵技术应用等。此外，还另有为期一周的发酵工程实习课程，另计学分。教材是教学内容的主要载体，因此选择知识体系完整并且适合于本校特点的教材尤为重要。目前我们选用的是华中科技大学余龙江教授主编的普通高等教育“十一五”国家级规划教材——《发酵工程原理与技术应用》，同时推荐《新编生物工艺学》、《发酵工程关键技术及其应用》、《生化生产工艺学》等作为参考书。

在教学内容方面，本专业作为理科专业缺少工程类学科的基础，所以对一些复杂的数学推理内容，我们在保证科学系统的前提下给予了简化，重点以发酵产品的工艺生产为主线，讲解生产中的共性技术与控制措施，使学生能更好地理解相关理论知识，熟悉发酵工艺流程。此外，对在其它课程中已涉及的部分内容，如发酵菌种选育的原理与方法、发酵培养基组分、灭菌原理等，在普通微生物学中已有全面介绍，故本课程不作详细的讲解，而是以讨论式的教学方法进行，以突出本课程的重点。

在章节顺序上，基本按照工业生产操作的流程安排，并结合一些典型发酵产品的工艺过程进行讲解，有机结合了发酵工艺的各个流程，也使学生能更加清楚地认识并掌握工业发酵整个过程。

1.2更新教学手段，改进教学方法

发酵工程学科应用型较强，具有内容广泛、知识点多、发酵参数多等特点[8]，加上一些理论比较抽象、枯燥，单凭书面讲解学生难以完全理解，影响教学进程。采用多媒体教学，可有效节省板书时间，扩大信息量。并且我们整理了大量的动画、视频、图片等材料，避免多媒体课件中的文字罗列，给学生视觉和感官刺激，使课堂教学变得生动形象，激发了学生的学习热情。

为了提高学生的学习兴趣，我们充分利用讨论式、案例式、启发式等多种教学方法，让学生积极参与到教学当中来。在前述其它课程已学的部分章节，比如发酵菌种的选育一章，让学生分别针对新种筛选、高产菌育种等方面查找文献，然后拿到课堂上共同分析其中涉及到的原理、技术，比较各种方法的特点，以及菌种的特点与应用前景。在发酵技术应用的章节，除了给学生讲授经典的发酵产品案例外，还让学生选择感兴趣的内容自己动手做课件到讲台讲解，不仅提高了学生学习的积极性，也锻炼了学生自主学习和口头表达能力。在清洁生产技术环节，清洁生产的概念、政策法规等不作重点阐述，而是对近些年国内外重大的环境污染事件进行介绍分析，通过大量的图片、视频冲击，让学生留下深刻印象，进而树立起社会责任感，这样自然对清洁生产有了更好的理解。

1.3加强实践教学，提高综合能力

发酵与生产实际紧密相关，其课程教学的最终目的是由理论学习转向实际操作，因此实践教学尤为重要[9]。实验教学是实践教学体系的基础，我们在充分开展调研的基础上，根据教学大纲要求，结合我校实验条件，编写了《发酵工程实验指导》校内教材。主要内容包括发酵菌种选育、发酵基本单元操作(包括种子制备、小型通用发酵罐的构造与使用、发酵罐空消与实消、发酵过程检测与控制、发酵产物分离纯化等)、发酵工程综合实验三大部分，前两部分是设计性、验证性实验，综合实验的内容主要依据本区域发酵产业类别及发展趋势所设置，主要涉及酒类发酵、氨基酸发酵、酸乳发酵、微生物油脂生产、抗生素生产等。

综合性实验在摇瓶中完成产品的全部生产流程，重点要求学生掌握条件优化和发酵参数检测。而在发酵工程实习中，则利用10 L通用机械搅拌式发酵罐，模拟发酵工厂的实际生产过程，让学生独立操作发酵罐，分析发酵过程中所出现的各种情况，完成产品生产，从而提高学生解决实际问题的能力。课堂之外，还鼓励学生积极利用发酵实验室平台，申报各级大学生科研项目，或开展毕业论文实验、参与教师科研项目。

此外，我们还利用生物技术专业参观实习的机会，积极联系相关企业，如啤酒厂、氨基酸厂、酸奶厂、油脂厂、生物肥料、生物制药企业等，带领学生到相关工厂实地学习，深入发酵生产车间，了解整个发酵过程，让学生真正理解发酵生产的具体内容和操作规程。对生产中发现的问题，要求学生认真思考，查阅相关文献，提交一份问题分析和解决方案的报告，作为平时成绩考核指标之一。这极大地激发了学生学习的积极性，提高了学生解决问题的能力，也为他们毕业后从事相关工作做好了思想和专业能力准备。

1.4完善考核体系，优化考评方式

课程考核既是对学生学习效果的检验，也是对教师教学效果的衡量[10]。对学生的评价应该灵活多样，不能仅是书面的考试，也要注重学生分析解决问题和创新能力的考核[10-11]。我们将发酵工程课程的考核分成3部分：平时成绩20%、实验成绩30%、期末闭卷考试成绩50%。其中平时成绩有10%是考核学生出勤率、平时表现等，另有10%是针对上述参观实习所提交报告的考核。期末考试则全面考察学生对基础知识和重点内容的掌握情况，题型有名词解释、填空、单选、多选、简答、论述或案例分析等。

2　实施效果与体会

通过积极引入STS教育理念，优化课程知识体系，吸收多元化教学手段与方法的优点，加强实践教学，使得学生的学习兴趣与学习效率得到极大提升，学生的动手能力、分析和解决问题的能力显著提高。同时对发酵行业与社会可持续发展的关注，也增强了学生的社会责任感。本课程改革实践受到师生们的一致好评，根据学生、同行、校视导组专家共同评教，发酵工程课程获我校首批“优课优酬”奖励。此外，发酵工程实验获我校首届实验教学竞赛三等奖。在多年改革与实践基础上，发酵工程获得了校级教学改革项目1项。课程组教师共指导与发酵工程有关的大学生创新创业训练计划项目4项，其中国家级项目2项，均结题验收优秀。学生以第一作者发表论文4篇，获“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛国家三等奖2项、省级一等奖1项、三等奖2项，1篇学术论文入选参与第八届全国大学生创新创业年会交流。

总之，以STS教育理念指导的发酵工程课程改革成效初现，学生的综合能力得到较大的提升。但发酵行业发展迅速，新技术、新工艺日新月异，这也要求授课教师也要不断学习，并积极开展相关科研工作，教研结合，才能进一步提高教学效果，培养出基础扎实、技能过硬的高素质应用型人才。

[1]贾竹君.STS教育及其在大学物理教学中的渗透策略[J].湖南科技学院学报,2006,27(5):300-302.

[2]刘俊红,王福梅,刘瑞芳.STS教育理论在发酵工程教学中的应用[J].实验室科学,2011,14(6):46-49.

[3]王鑫,肖化,张军朋.大学物理实验教学应渗透STS教育[J].物理实验,2006,26(1):21-23,26.

[4]孙海滨.STS教育概论——科学教育改革的新理念[J].内蒙古师范大学学报(教育科学版),2004,17(3):12-14.

[5]张祥胜,许德军.地方院校发酵工程实验课改革与实践体会[J].实验室研究与探索,2013,32(4):124-127.

[6]黄金林,耿斌,潘志明,等.生物技术本科专业《发酵工程》课程实施研究性教学的探索与思考[J].课程教育研究,2012,(9):182.

[7]潘进权.发酵工程课程教学改革的设想[J].酿酒,2005,32(2):17-19.

[8]明红,刘涌涛,聂国兴.发酵工程教学体系的改革实践与探索[J].基础医学教育,2012,14(10):761-763.

[9]邹娟,付明,吴镝,等.发酵工程教学中培养学生专业能力的探索[J].化工高等教育,2011(6):85-87,91.

[10]李赛男,李充璧.高校发酵工程课程教学改革探索[J].广东化工,2010,37(11):204-205.

[11]李力群,杨梅,谢莹.在发酵工程课程中培养创新思维能力的探索与实践[J].吉林化工学院学报,2012,29(8):94-97.

Exploration on Teaching Reform of Fermentation Engineering Based on STS Theory*

ZHANGQin,LIYan-bin

(College of Life Science, Tarim University, Alaer Xinjiang, 843300, China)

The teaching reform of fermentation engineering based on STS theory was explored. The STS theory importing way was introduced from teaching contents, key points, means, methods, practical teaching and evaluation methods. The reform was aimed to improve student’s theoretical foundation and technical skills to apply to practice process serving for society, and promote the sustainable development of science and society. On the whole, the good teaching effects were obtained via the reform practice.

STS theory; fermentation engineering; teaching reform

塔里木大学高教研究项目(TDGJ1403)。

张琴(1980-)，女，副教授，博士，主要从事生物化工方向研究。

李艳宾，男，副教授，研究方向为微生物发酵。

G642.0

A

1001-9677(2016)07-0207-02