“混合式”教学改革在发酵过程原理课程中的应用与研究

马小彦，朱国飞，刘晓柱

(1.贵州理工学院 食品药品制造工程学院，贵州 贵阳 550003；2. 贵州大学 生命科学院，贵州 贵阳 550025)

几千年前，人们不自觉的应用发酵这项技术，后随着纯培养技术、深层搅拌技术以及生物技术在发酵中的融合应用，极大的推进了发酵工程产业的发展。发酵工程是利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需要的产品过程的理论和工程技术体系，是生物工程与生物技术学科的重要组成部分。发酵工程是现代生物技术的重要组成部分。21世纪是生命科学与生物技术的世纪，现代生物技术可以解决人类在发展过程中所面临的人口、粮食、资源、能源、环境、健康等问题，而发酵过程作为中下游的生物技术，具有连接上下游的纽带作用，是现代生物技术实验成果产业化的关键技术[1]。

发酵工程原理是微生物、食品、生物制药、生物工程、生物技术等专业的重要专业课 , 课程内容丰富、涉及面宽。人类已经进入生命科学的时代,面对蓬勃发展的生物技术,如何使发酵工程适合时代发展的需要,培养和造就高素质、创造性人才 ?如何在有限的课时内使学生掌握发酵工程学最基本的内容,提高他们在实践中分析问题、解决问题的能力,并为今后的发展打下坚实的基础,是教师需要认真思考的问题[2]。本课题组采用“混合式"教学改革模式，在以下几个方面针对《发酵工程原理》课程进行了教学改革。

1 甄选教学内容，体现制药特色

教材是教学内容的知识载体，学生对课程知识的预习和复习很大程度上依靠教材。 好的教材不仅是学生遇到问题后寻找答案的重要工具，同时也能够激发学生的学习激情和兴趣[3]。《发酵工程原理》这门课程虽没有深奥难解的原理 , 却有极强的逻辑性。它是一门严密的工程学 , 各个工艺操作步骤密切关联、互相配套 , 从培养基的配制到发酵乃至产物提纯等一系列流程是一个次序井然、丝毫不能出错的严密过程[4]。因此我们选择了余龙江主编的《发酵工程原理与技术》为主要教材，该教材严格按照发酵工艺操作进行章节内容排序，逻辑严密，我们在此基础上，适当调整内容形成：发酵工业菌种、发酵培养基的设计与优化、发酵工业主要装备、发酵动力学、发酵过程氧的供需、发酵过程优化与控制、发酵产物分离纯化、发酵工厂工艺设计一条内容主线，与此同时我们在内容上注重将各个单元工艺操作有机结合 , 强调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影响的动态过程。这样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的能力和创新精神。另外，该教材包含《发酵工程在医药领域中的典型应用》等章节，体现制药的特色[5]。

2 优化教学模式，提高实践能力

传统的教学模式为老师的一言堂，过分强调书本上的内容，往往存在以下的弊端：学生缺乏主动性与积极性，在授课过程中体会不到主动解决问题的乐趣；理论与实际生产过程存在巨大的鸿沟，学生往往会出现卷面成绩高，但是解决实际生产中存在的问题的能力较弱,缺少团队合作意识等。针对以上问题，我们在教学模式上做了如下的改革：

2.1 采用分组模式，培养学生团队意识

每个班级3～5人分为一个小组，小组以内协作分工，小组之间形成竞争关系来共同完成答题、项目等教学内容。小组所有成员的表现组成整个小组的平时成绩，比如小组中有一人课堂表现出色，整个小组所有成员均加分，同时如小组中有一人迟到，整个小组成员全部被扣分。最终结果是小组成员合作良好，较出色的完成了教学任务。这项机制培养了学生主人翁的精神，学生团队合作的意识有了较大程度的提高。

2.2 以项目为导向，强调理论结合实际

在授课过程中，我们选取了几个有代表的章节以学生做项目代替了传统的理论教学，更强调学生通过查阅资料、自学等方式解决问题和完成项目的能力。以《发酵工业菌种》这个章节为例进行描述。我们课题组选取了十种通过发酵大规模生产的抗生素如：青霉素、链霉素、四环素、两性霉素等，每个小组选择其中一种抗生素(不要重复，防止抄袭)，完成该抗生素发酵工业菌种的项目。完成该项目需具体解决以下问题：确定该产品发酵所应用的微生物种类；对该微生物进行分离筛选鉴定；选择适合该微生物的菌种选育方法并进行选育；对该微生物菌种进行保藏。完成该项目首先需要充分了解课本中的理论知识，其次需要查阅大量文献，该环节对理论知识进行了升华，强化了理论与实践的结合，培养了学生实际解决问题的能力。最终每个小组以答辩的形式展示项目成果，并需要强调小组分工，强化团队合作意识，防止有成员不作为的现象发生。

2.3 引入竞赛机制，增加课堂趣味性

为了让学生更好的利用课余时间进行预习，充分调动学生预习的积极性，本课题组设计了一系列与预习内容相关的题目，题目形式多样，难度按梯度分布，在问答过程中，以小组为单位，分为必答环节与抢答环节，既保证了绝大多数同学都经历了预习的环节，又充分调动了学生预习好，预习深的积极性。结果证明，学生在答题过程中情绪高涨，能充分调动学生预习的热情，确保了预习的质量。

2.4 完成课程项目，整合各个章节内容

当讲授完所有章节时，我们会针对整本书的内容为学生设计一个课程项目，学生通过完成该课程项目，将《发酵工程原理》的所有内容进行整合，融会贯通，并且该项目所训练的基础

知识、基本技能能同步迁移到毕业设计环节中，最终结果显示，学生在毕业设计中普遍思路较清晰，设计环节均能较顺利的完成。

3 完善考核制度，增强综合素质

在“混合式”教学方式的基础上，我们还形成了独特的考核方式。

3.1 强化平时成绩，弱化期末考试

在授课的过程中，我们发现部分学生存在这样的情况，平时上课不听讲，考试前两周背重点，结果顺利通过考试。针对以上现象，我们课题组将平时成绩提高到70%，末考成绩变为30%，(原平时成绩30%，末考成绩70%)，改革后，更加注重过程化管理，让更多的学生参与到课堂中来。

3.2 优化平时成绩构成，全面提升学生素质

于此同时，我们课题组优化了70%的平时成绩的构成。平时成绩按照小组来打分，其中包括考勤、章节项目成绩、知识竞赛成绩、课程项目成绩等，这些平时成绩的考核较全面的提升了学生的综合素质，能有效的把控整个课堂环节。

4 改革成果

我们课题组综合对比了改革组与未改革组的掌握知识的情况。(1)末考成绩分析：经统计改革组末考成绩平均高于未改革组8.7分，并且在论述题、计算题等需要较强分析、逻辑推理、计算等能力的题目中，改革组明显优于未改革组，具有统计学差异。(2)毕业设计成绩分析：经统计改革组毕业设计成绩平均高于未改革组6.9分，并且改革组学生毕业设计成绩“优”、“良”的比例明显高于未改革组，具有统计学差异。

5 今后努力的方向

《发酵工程原理》是一门实践性和应用性都很强的课程，我们课题组发现我们学生实践过程较弱，因此在今后我们将逐渐建立起认识实习、课带实验、课程实验三层次的实验体系，充分帮助学生加深对知识的了解、增强基本的技能，培养学生创新的精神。1.认识实习：一般安排在大二上学期，在开课之前的一个学期。我们利用认识实习，组织学生参观发酵工厂，让学生对发酵形成一个整体概念，对发酵的一些基本内容有所了解；2.课带实验：在授课的过程中，会根据讲授的内容设计相关的实验，理论与实验相结合，帮助学生更有效的掌握理论知识。在实验过程中，对学生进行充分指导，培养学生良好的实验习惯；3.课程实验：当课程接近尾声时，安排学生进行一个综合性并且带一定设计性的实验，将《发酵工程原理》所有内容进行整合。在实验过程中，只是对学生进行适当的引导，充分发挥学生的想象力和创造力，遇到问题，不直接回答学生，而是引导学生自己努力解决问题，充分发挥学生的主观能动性。

[1] 余龙江.《发酵工程原理与技术》[M].北京：高等教育出版社，2016.

[2] 黄金林,潘志明,焦新安.“发酵工程”课程教学的思考与探索[J].生物学杂志,2005,22(5)：46-50.

[3] 穆晓清,王 栋,徐 岩.“发酵工程”课程教学改革的探索与实践[J].教育改革与实践,2012,4(1):69-71.

[4] 杨 柳,叶永康,叶 明,郑 志.“发酵工程”课程教学改革探讨[J]. 合肥工业大学学报,2007,21(1)：44-46.

[5] 廖 威.发酵工程教学改革的实践与思考[J].中山大学学报论丛,2003, 23(1):155-157.