发酵工程课程教学改革在高素质应用型人才培养中的实践

师艳秋　林范学　冯磊　王超　刘静

摘  要：发酵工程由于应用性强和实践性强的特点，成为我校酿酒工程、生物工程和生物制药三门专业的一门核心课程。为了顺应当前行业格局变化，找好理论教学与实践相结合的切入点，让学生在有限时间内掌握课程的基本内容及实践技能，培养出符合时代要求的创新型，应用型和综合型人才，课程组成员一直致力于教学改革和实践，取得了一定的成果，逐步形成了适应专业和时代要求的课程体系。

关键词：发酵工程;教学改革;高素质;应用型人才

中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）15-0110-03

Abstract： Fermentation engineering has the characteristics of strong applicability and practice. It has become a core course in the three majors of brewing engineering， bioengineering and biopharmaceutical. In order to adapt to current patterns of fermentation industry， it is important to find an entry point to combination of theory and practice. Students could master the basics of the course and practical skills， and become innovative， applied and inter-disciplinary talent. Task force members of the course are committed to exploration and practice. Some results have been achieved. At last， the system of course was formed to adapt the requirements of professional and the times.

Keywords： fermentation engineering; exploration; high-quality; applied talents

发酵工程是一门利用微生物的生长繁殖和代谢活动，通过现代化工技术，大量生产人们所需产品的工程技术课程，内容涉及到数学、化学、生物学和工程学等学科，产品跨越了农业、医药、化工、食品、能源等领域，涉及面广，内容丰富。近年来，世界范围的人口、资源（包括能源和粮食）与环境问题日益尖锐，对于我国工业生物技术提出了更高的要求。而我国生物技术及其相关产业呈现出蓬勃发展态势，发酵工程由于应用性强和实践性强的特点，成为生物工程技术在农业、医药、化工和食品等领域实现工业化的必要保障[1]。

李克强总理在2015年政府工作报告中明确提出引导部分地方本科高校向应用型转变。近年来教育部多措并举，引导和推动转型发展向政策保障、深度转型、示范引领上迈进，应用型高校建设呈现良好势头。而我校一直致力于向应用型大学转型，在2010年就确立了办学定位是“应用型、地方性、开放式、国际化”，在人才方案中明确提出培养高素质应用型人才。为了成功向应用型大学转型，完成对高素质应用型人才的培养已成为高校刻不容缓的工作。从推动学生就业和社会发展的双重角度出发，做好发酵工程课程的建设与改革，培养发酵领域的高素质应用型人才，对于振兴工程教育、为国家工业化发展输送人才具有重要而深远意义。

我校于1997 年设立生物工程专业，开设了发酵工程并成为了专业核心课程。随着学校办学规模扩大及专业扩充，发酵工程陆续成为酿酒工程和生物制药的专业核心课程。为了顺应当前行业格局变化，找好理论教学与实践相结合的切入点，让学生在有限时间内掌握发酵工程的基本内容及实践技能，培养出符合时代要求的创新型，应用型和综合型人才，近几年来课程组成员一直致力于教学改革和实践，取得了一定的成果。课程性质从合格课程提升到优质课程，到现在的精品课程，得到了教学部门的充分认可。发酵工程课程的开设激发了学生的学习、科研兴趣，培养学生的创造性思维以及动手实践能力，提高了学生科研素养，逐步形成了适应专业和时代要求的课程体系。

基于此，以酿酒工程专业为例，从课堂教学、实践教学、考核体系、效果评价机制四个方面，对近年来进行的教学改革工作做了总结（见图1）。

一、课堂教学

（一）课堂教学内容根据专业特色进行优化与调整

应用型人才培養要重视学生的自主性和互动性，带着兴趣学习，突出培养学习吸收转化应用的能力。在“夯实基础知识，加强基本技能，适应社会需求，提升综合素养”课程体系构建思路的指导下，对课程内容体系进行了改革。按照发酵工业的一般流程和特点进行内容优化和整合，最后确定作为重点讲解内容的章节。给酿酒工程专业的学生制定教学大纲时，根据本专业的特点，总体讲解酒类酿造的流程，结合相关视频让学生直观地对于酒类发酵有总体轮廓认识，然后重点突出了酒类酿造的几个关键环节，包括菌种选育、培养基制备、无菌空气的制备、发酵罐及条件控制，下游的分离纯化工艺，当整个体系都讲完时，让学生结合专业的特点，进行酒类发酵生产的学习，以白酒为例，进行系统学习酒类产品的整个发酵生产过程，做到学以致用。由于教学参考教材内容更新速度较慢，而相关科学研究进展日新月异，为了做到内容更新的时效性和专业的强对接性，自编符合本校学生和本专业学生用的教材，每年都要更新教学内容和补充该领域在相关专业方面的新技术、新方法和新成果的相关内容，及时向学生介绍发酵工程发展的前沿信息，以达到扩大学生的知识面和视野。

为了让学生在学到理论知识的基础上，及时了解本学科前沿的科技动态和最新相关行业信息，课程组成员积极参与全国发酵工程学术研讨会，及时传送最新信息。

（二）教学方法

为了达到更好的教学效果，在授课时采用多种教学方法并用[2]，摈弃了一节课老师从开始一直讲到最后，学生不感兴趣最后效果甚微的现象。在上课时灵活采用教学方法，案例式教学与问题式驱动教学方法为主，其它方式为辅的方式进行。比如在讲绪论时，为了让他们真正意识到发酵工程这门课的重要性，先让他们带着问题：与发酵工程相关的发酵产品有哪些？带着问题思考和同学讨论，然后让他们一一列举出来，为了进一步验证重要性，结合案例，观看短片：舌尖上的中国——转化的灵魂，再让他们直接接受发酵工程在食品中做贡献的过程，再让他们提炼问题，既加深了认识，还为以后的理论学习提供帮助。菌种的分离与筛选这一节课时，开始采用问题驱动式教学方式，让大家带着问题“工业化生产白酒时，如何解决酒曲的问题？”先去思考，通过多种渠道寻找答案，这样对于这一节课的主要内容和应用都有了较为整体和笼统的认识，然后让他们看短片：白酒的酿造工艺，然后让他们从短片中找答案，最后系统学习，都会带着兴趣和找答案的方式积极投入到新课中去。过程中为了让大家关注点一直集中在教学内容上，我们采用案例式、讨论式、启发式，让学生参与进来，到最后结束时，除了总结本节课的主要内容，还要提前布置下节课的内容，比如进行生产工艺内容教学时，采用案例的方式，每节课设定目标，提前一周将某一产品生产工艺流程的视频发放给学生，课前由学生分成小组进行讨论、分析，课上，由每组推荐一名同学对总结内容进行发言，由全班进行讨论，对于个别的问题，任课教师单独说明，对于共性的问题，任课教师在下次课中重点讲解，提高授课的针对性。

为了做到教学方法与时俱进，课题组适时进行尝试新的教学方式，翻转课堂教学方法[3]在尝试与应用中，也取得了不错的教学效果。

善于利用当前各种教学设备和信息工具，用多媒体教学，结合大量的动画、视频、图片等材料，穿插在教学中，既提高了教学效率，又达到了教学的目的。引进一套发酵工程设备及产品分离方面的教学仿真软件，结合自制的多媒体教学课件，在学习相关单元知识时，使用仿真软件播放相关内容，如过滤原理、发酵罐结构与灭菌操作等，将工艺原理以及设备结构特点动态展现出来，形成理论知识与形象感受交叉互动，加深学生的理解的同时活跃课堂学习氛围。

在教学方法改进中，大胆尝试让学生参与教学，参与教学改革，充分调动学生的参与积极性，调动学习的积极性，一学期随机安排1-2次的学生教学内容。在基本理论知识授课完毕之后，让他们真正认识到理论指导实践的重要作用，可选取发酵工程在食品的应用章节，让学生自行组成几个团队，从白酒、啤酒、葡萄酒、黄酒的酿造工艺教学中选取一个案例，进行备课讲课。通过这种方式，可以让学生体验一下老师上课的不容易，同时学生学习积极性明显提高，学习参与度提高，并且通过自身的授课提出教学改进的一些好方法，达到一举两得的效果。到这个环节，有的同学告诉我：老师，以后可以多提供这种模式教学的机会。

为了提高教学效果，课题组老师会安排到相关的发酵行业企业进行一线实践锻炼，丰富生产实践经验，这样才能做好教学与实验的指导工作。同时，主动请发酵行业经验丰富的专家，课堂上进行面对面与学生授课，他们丰富的一线生产实践经验可有效弥补专业教师在此方面的不足。酿酒工程专业与当地孔府家酒业有限公司建立了长期的产学研合作关系，老师可以根据专业要求进入酒厂进行学习，酒厂专家根据课程需要可以进入课堂授课和专业技能的指导。

这几年的学生回馈的信息，一致认为：企业专家讲的很多都是课堂上听不到的，也肯定了这一形式的重要性，通过“走出去”与“请进来”相结合，发酵工程的课堂教学不再枯燥乏味，极大地提高课程的趣味性与有效性。

二、实践教学改革

（一）调整教学计划，优化实践教学内容

为了突出酿酒工程专业特点，加深课程学习，让学生可以自由选择时间出入实验室，进行果酒产品的研制，最后研发出来的产品大家分享与讨论。在这期间，老师可以适当给予指导和建议。这种自主选择的模式激发了他们对于做实验的兴趣。在尝试中，锻炼动手能力、思考问题的能力，促进课堂的知识学习的吸收与转化。根据本系的教学条件，结合项目组成员老师的科研项目编写实验教材，免费給学生使用。

（二）改革实践教学模式，增强学生实践能力

在实践教学中，抛弃了先上理论课再上实验课的教学模式。进行了开课前的实践教学，进行工厂参观学习，到授课中的实践教学-实验验证环节，到结课后的实践教学-设计性实验的综合应用。

在正式上课之前，让学生进入发酵工厂（孔府家酒、正大菱花）进行参观学习，通过实地观察，可了解发酵工艺的基本流程和相关设备，直观认识的同时，学生会带来很多不懂的问题，然后让学生带着渴求知道答案的愿望下把这些问题带到课堂的理论学习中，对课堂授课有很大的帮助。同时将参观学习的过程制作成图片或视频，在课堂理论教学时播放，帮助学生回忆实习时的直观认识，加深理论知识的学习，看到自己的实习音像资料，提高学生的学习兴趣。

学生经过工厂的参观学习，再进行相关的理论学习，可以进行验证性实验的开设，加深相关知识点的学习，比如：培养基配制学习中，会提供实验室的开放时间，利用现有菌种，让学生自查资料怎么进行这种菌种培养基配方的选择，自行或者小组形式到实验室中进行培养基的配制工作;工业菌种筛选和制备中，为学生提供菌种，学生进行菌种扩大培养的实验;发酵工艺控制模块中，在实验室中利用仿真软件的学习进行全自动发酵罐培养演示和操作，学生可直观认识各个参数的控制情况;从而将理论知识和实践教学有机结合，提高教学质量。

在理论课结束后，适时引入项目教学法，进行设计性实验项目的实践教学模式。学生自主探索为基础，教师指导为辅，让学生在团队协作下主动接受知识和技能的教学方式[4]。首先进行项目设计阶段，设计性实验前提是没有给学生一个具体的实验方案，教师指导学生以小组或团队协作方式对实验方案进行交流讨论，包括原材料预处理，溶液配制，工艺条件优化，检测方法，设备的使用等，分析操作的程序，方法，可行性及可能存在的问题。其次进行实验项目实施阶段，学生操作和分析讨论为主，教师指导为辅，每组根据目的任务和目标，自行设计实验方案并完成操作，得到结果，针对结果进行组间对比分析，找出差距，经过讨论，发现问题、分析问题并解决问题。最后进行实验项目的评价阶段，以教师评定为主，教师对每组进行过程性考核，包括动手能力、小组协作能力和自主创新能力进行点评，并提出指导性意见。通过这种形式，可以培养学生的创造性、自主性和责任心，既巩固了基础理论知识，也提高了实验操作技能和严谨的科研态度。

三、改進考核方法，完善教学评价体系

由于发酵工程是一门实践性很强的科目，单纯靠期末考试很难评价学生知识掌握的情况，所以我们会从多个方面考核学生的综合能力。根据多年教学经验，以及针对学生的调研结果，改革完善了实践教学的考核评价体系，既注重过程，又注重结果，对学生态度、能力和成绩进行全面的考核。我们将发酵工程课程的考核分成3部分： 平时成绩10%，实验成绩20%，期末闭卷考试成绩70%，其中平时成绩是考核学生出勤率、平时表现、作业完成情况、课堂表现等，实验成绩包括实验报告、实践操作技能、产品效果表现，以及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。

四、教学效果评价

为了全面评价项目实施效果，进行学评教、教学成果、学生科研成果等方面。学评教就是根据校内学生评教指标和校内管理部门提供的近三年的学生评价结果进行分析，并跟踪学生进行访问，及时收集他们的反馈信息。积极进行发酵工程课程教学改革，相关教师指导学生参与开放性实验项目，指导学生各类科研立项，指导学生完成毕业论文，学生和指导老师合作发表文章。

总之，学校的高素质应用型人才的培养目标是本科教育达到四个回归的有力保障。课程教学进行高质量和与时俱进的改革，才能为国家和人民建设提供高素质的创新人才。最后，作为发酵工程的授课教师，不仅要不断提高自身的综合素质，夯实专业知识，还需要我们及时与专业特点和学科前沿信息相结合，不断进行课程内容的调整，结合日新月异的现代教育技术手段，紧跟时代前沿，让理论和实践结合，让学生在学习中，不仅学到专业知识，锻炼实践技能，还能提高他们的专业素养。

参考文献：

[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]谷新晰，卢海强，桑亚新，等.多种教学方法的应用探讨[J].河北农业大学学报，2018，20（2）：63-65.

[3]程爱芳，邓政东，周念波，等.翻转课堂教学法在《发酵工程》教学中的应用探究[J].广东化工，2015，73（7）：159-160.

[4]迟明梅.项目教学法在发酵工程课程实践教学中的应用[J].农产品加工，2018（5）：99-101.