“工业发酵分析”课程的教学改革

张硕

摘 要：文章从应用型高校的特色和优势出发，结合现代生物技术专业特点，分析了“工业发酵分析”在我校特色学科香料香精专业教学背景中的现状与存在的问题，通过改进教学方法、优化教学内容，引用创新教学手段，增进校企联合，激发学生自主学习的兴趣，以及培养其独立解决问题的能力，从而提高教学质量。也为相关实践类课程的教学改革提供了一定的理论基础。

关键词：工业发酵分析;教学改革;实践教学

“工业发酵分析”的教学内容主要是指应用化学分析法和仪器分析法对工业发酵中的各种物质成分含量及有关参数进行测定，对产品的质量进行检测的一门学科。此门课的主要研究内容为原料分析、中间过程产物分析、产品质量分析等，是培养学生动手能力和科研能力的重要课程，是生物工程、生物技术、发酵工程、食品工程等专业重要的专业必修课程。其在化学工程、生物工程、食品工程以及环境工程等领域有着举足轻重的地位。

香料香精的使用与我国的传统文化及现代工业需求息息相关，随着生活水平的提高，人们对于天然香料的需求日益增多，而利用生物技术生产天然香料是对从天然原材料来源提取有限的瓶颈问题的有效解决办法，是现代香料香精行业的发展趋势，有着巨大的市场潜力。其中发酵是最常用的生物技术，例如最传统的食品的风味发酵，香料单体化合物β-苯乙醇的制备等。因此，我校香料香精科学与工程学院的生物工程专业开设了“工业发酵分析”这门课程，其教学内容及教学目的也需要与本校特色“天然香料”的生产与制备紧密地联系起来。

一、优化教学内容

在授课过程中，我们一直采用吴国峰等主编的普通高等教育“十三五”规划交材《工业发酵分析》，该教材对分析方法及产品的分析介绍较为详细，而对于本科专业的学生来说，知识点过与分散，缺乏系统性。总的来说，“工业发酵分析”课程具有以下特点：

（一）注重专业知识基础

课程中知识点比较多，需要学生将以前所学的微生物、生物化学和仪器分析等的背景知识相互联系起来，对于这些知识的理解对后续知识的学习有很大影响。比如对于微生物教材中“酶活“定义的理解，直接影响课程中对于糖化酶以及α-淀粉酶活测定的原理以及实验步骤的掌握。

（二）內容较为宽泛

由于教材中内容较为分散。介绍了发酵生产过程中水分、还原糖、粗蛋白、有机酸、乙醇、脂肪、酶活及蛋白质等的测定，酒精硫酸实验色度的测定，酒精氧化时间的测定等;另外还加入了部分色谱仪器分析方法，如紫外分光、原子吸收光谱、气相及液相色谱。各个检测指标与方法之间缺少联系，难于学生记忆。

（三）实践性强

发酵体系较为复杂，工艺千差万别，为了加深学生对于专业知识的理解，需要引入大量的实验和实践教学内容，验证课堂所传授的理论知识，并启发学生思考。同时，新技术新检测指标的不断推陈出新，预示着发酵工艺的进步，代表着本行业的发展方向，有必要让学生有所了解。丰富学生课堂所学，增加课堂知识的新颖性和前沿性，是理论联系实际，教学联系生产的客观需要。

二、教学改革的方向及措施

（一）在授课前期

我们的企业认识实习中，增添了多个以发酵为技术基础的企业，让学生深入生产第一线，了解以发酵制品为主的企业在工业化生产中从原料、中间产品到成品的主要控制参数以及分析方法。了解现代工业化生产的全程监控分析，为工业发酵分析的授课奠定了基础。体现了“任务驱动、项目导向”也使学生能够提前接触专业、强化实践意识，在后续的学习过程中带着问题学习。在企业认识实习过程中，企业导师更多地介绍工艺流程，如对工艺参数等的设置进行阐述，对生产细节进行介绍，但是缺少对于科学问题的凝练，以及与基础学科背景的衔接，让学生带着问题回到课堂，从更深层次去理解工艺选择的依据。教师不直接从事企业生产，缺少工艺生产经验，应该延长其在产学研实践中的时间，更好地搭建高校与企业间的协同创新合作平台。

（二）对于教学内容的改革

既要包括分析检测的基础理论知识，又要体现现代化工业对分析技术的新要求，以及新技术新方法对现代发酵分析新标准的影响。淘汰验证性实验和其他课程教学中已经做过的实验。比如紫外分光光度检测法，酶活的检测等都在基础分析化学，微生物学等专业课中学习过，应避免重复性内容的学习。另外，增添学生感兴趣的新型发酵产品的介绍。比如转基因工程菌的使用，转基因食品的定义，以及国内外对于此类产品的界定和定义等。通过查阅相关文献，结合现有的实验条件，补充一些新进展、新技术和新方法的分析研究方面的教学内容。如增加气相色谱与质谱联用，高效液相色谱与质谱联用技术、原子吸收光谱分析技术等较为先进的实验内容。同时，根据学科特色加入电子鼻，电子舌测定仪、脂肪测定仪等风味检测仪器的使用。实验可以分为演示实验、小组循环实验和探索性试验等。在实验教学的过程中，挑选有代表性的实验内容，规范实验操作，培养学生细心观察实验现象，设置一定难度的思考题，培养学生综合分析的能力以及严谨求实的科学作风。

（三）在授课形式上也要有所改进

传统的授课方式以老师讲授理论内容为主，实验内容有限，跟不上现代发酵企业迅速发展的生产检测技术的进步。另外，加上学生对于传统教学模式的倦怠，排斥枯燥的授课模式，因此我们改为“以学生为中心”，突出了学生的主导地位，在介绍完课程的主旨以及经典的理论之后，加入了学生的互动环节，让学生根据所布置的范围及关键词，进行电子资源的文献检索，了解最新的发酵分析技术与手段的报道，以4-5人为一组，进行汇报，为同学扩展知识面，按照各组汇报的情况评判各组内组员的平日成绩。比如，在测定Vc含量的实验教学过程中，我们对市面上不同的Vc饮料进行分析测定，学生通过指定方案过程，对所需检测的项目有了较深的了解，不止局限于实验报告，独立进行检测之后，学生还需根据国家、行业和企业检测标准进行结果分析，老师最后对分析结果进行评价。课程的最终成绩按照30%的平日成绩和70%的期末考试成绩计入总分。这充分发挥了学生的积极主动性，培养学生查阅资料的技能，自我解决问题的能力与互助协作的能力，且有助于更深刻地理解和掌握所学的理论知识。

（四）现代科学技术的迅猛发展为我们提供了多种技术手段

利用各种教学资源，调动学生的学习主动性。例如，为了深入贯彻落实新时代本科教育工作会议精神和《教育部关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知》（教高函[2018]5号），不断提升应用型人才培养能力和教学质量，在平时多媒体教学的过程中，推进把VR虚拟仿真技术运用到课堂的实验教学中，把枯燥、晦涩的理论知识和直观的操作技能结合起来，让学生更直观地沉浸式体验实际的操作过程，提高了课堂效率。同时发展网络课程，实现资源共享，使学生可以随时学习本课程的知识。

三、结语

“工业发酵分析”课程的实践性和应用性较强，重点培养学生的基本实验操作能力以及理论联系实践的能力，分析问题及解决问题的能力。开展综合性实验，结合实际生产来设计实验并开展相关检测工作，让学生掌握整个发酵工程的控制以及通过具体的检测，培养其综合能力和团队协作能力。培养学生运用所学专业知识发现问题并解决问题，具备一定的创新能力和探索精神。本门课程以分析、检测与鉴定为主要目的，初步培养学生的科学分析及研究能力，合理的实验教学内容能更好地让学生掌握其所学理论知识，随着时代的发展和要求培养出满足现代工业生产需要的现代化、技能型和应用型人才。这种教学模式的改革，为实现 “理论联系实际，根据职业岗位的实际需要培养学生的职业能力“的目标提供了具体方法和措施，也为相关的实践性课程的改革提供了一定的理论基础。

参考文献

[1] 刘涵玉，何腊平，李翠芹，等.贵州传统自然发酵牛干巴中风味品质与细菌群落多样性分析[J].食品研究与开发，2019（16）：80-88.

[2] 丁保妹，付艳丽，张晓丽，等.发酵法合成天然2-苯乙醇的香气品质分析[J].食品与发酵工业，2011，37（11）：198-202.

[3] 袁静宇.发酵分析课程教学改革探索[J].创新教育，2014（02）：148.

[4] 王庆.基于生产实际的《工业发酵分析》实验课程教学改革[J].高教学刊，2016（17）：148-150.