發酵工程課程教學改革與探索

張雁南,劉 剛,李彥國

(1.吉林工程技術師范學院食品工程學院,吉林長春 130052;2.浙江省德清縣第三中學,浙江德清 313201)

發酵工程是現代生物工程的重要組成部分,是生物工程技術走向產業化的主要技術關鍵[1]。發酵工程課程是高校生物工程專業的主干課程,它是一門應用性和實踐性較強的課程,對學生后續專業課程學習起重要作用,為將來從事相關方面的生產和研究打下基礎。

課程內容豐富、涉及面廣,為了在有限學時內使學生掌握發酵工程的基礎理論知識,提高學生解決生物技術產業化中關鍵問題的能力,將其培養成適應社會發展需要的高素質、應用型人才,我們對發酵工程課程進行了教學改革。

1 調整課程體系,優化教學內容

1.1 調整課程體系

發酵工程課程是在修完微生物學、生物化學等課程之后,即本科三年級第二學期開設。發酵工程涉及生物工業的許多領域,如抗生素工業、有機酸工業、酶制劑工業、氨基酸工業、釀酒工業等[2]。在這些生物工業領域中,各種具體的生產工藝有著很大的差異,但其基本生產模式相同、理論基礎相同,學生需要把許多的時間花費在各種具體生產工藝的學習上,而且這些生產工藝在內容上又有大量的交叉重復[3]。

2008年我校教學計劃修訂后,理論課程總學時壓縮,加強了實踐教學環節。本門課程理論維持36學時,開設了課程設計 (2周)。我們對相關課程進行整合,使教學內容和課程體系更有利于人才培養,避免了各工藝課程占用學時多、內容重復的現象。例如,抗生素工藝學并入制藥工藝學課程;氨基酸工藝學、有機酸工藝學并入本課程,以概論的形式介紹典型產品的發酵生產工藝。而教材中“發酵工廠設計概論”這一章的內容并入發酵工廠設計課程 (四年級第一學期)中講授;“發酵產物的提取與精制”這一章的內容在生物分離技術課程 (三年級第一學期)中學習。

本課程主要內容包括菌種的選育和保藏、培養基設計、滅菌技術、種子的擴大培養、發酵動力學、發酵過程工藝控制、發酵罐放大、發酵產物的提取和精制等內容。課程體系構建遵從上中下游一體化的教學理念,注重生物學基礎和工程學基礎的有機結合。

1.2 加強教材建設,選用優秀教材

教材是教師與學生之間教與學的橋梁,是體現教學內容的知識載體,一本好的教材,往往可以在很大程度上提高教學的效率,激發學生的學習興趣和熱情。選擇具有系統、完整的知識體系和反映本學科領域最新成就的優秀教材,是確保教學質量的關鍵[4]。

教材選用上,我們結合自身特點,同時考慮到學時的限制,選擇適合我院學生的教材。2004年我們選用熊宗貴主編的《發酵工藝原理》,2005-2006年選用肖冬光主編的《微生物工程原理》,2007年以來選用余龍江主編的《發酵工程原理與技術應用》作為教材。我們將李艷主編的《發酵工程原理與技術》、錢銘鏞主編的《發酵工程最優化控制》、俞俊堂等編寫的《新編生物工藝學》等作為主要參考書。

1.3 優化教學內容

在安排教學內容時,對所選教材內容進行適當的補充,如固定化細胞發酵、廢水處理等,使教學內容更豐富。教材中涉及的在先修課程 (如微生物學、生物化學、生物分離技術等)中已學習過的內容不再重復講授,這樣便節省了學時。另外,授課時向學生推薦參考資料和相關網站,拓寬了學生的視野,提高了學生的學習興趣。教學內容的優化,促進了學生知識結構的整體優化,為應用型人才的培養創造了基礎條件。

2 改進教學方法,提高教學效率

2.1 培養學生的自學能力

把通過努力能看懂的知識性內容留給學生自學,例如教材中“發酵工廠設計概述”、“發酵經濟學”等章節的內容,學生自學后應用該部分知識進行課程設計,這樣既節約學時又有助于學生自學能力的培養。

2.2 理論聯系實際,突出實踐性

發酵工程課程的教學內容實踐性很強,在課堂教學過程中,教師結合生產實際向學生介紹發酵工程的相關知識,使學生不再感到教學內容枯燥。

每一章內容結束后,利用留課后作業,讓學生針對某一專題深入研究,通過查閱資料寫成綜述后在課堂上報告并開展討論。使學生既掌握了基本理論與知識,又提高學習的積極性、主動性。例如,在學完發酵工業菌種后,以菌種的分離篩選、鑒定、菌種改良、擴大培養等內容為主題撰寫綜述。

3 充分利用多媒體的教學手段,提高教學效果

多媒體教學是以計算機多媒體課件為核心的教學方式,它集聲音、圖像、文字、動畫于一體,通過人機交互作用完成各種教學任務,實現教學過程與教學目標的優化[5]。發酵工程課程教學全部采用多媒體教學,我們制作的課件資料充實,思路清晰,圖文并茂,在增加課堂信息量的同時有效地提高了學生的學習積極性,在教學中起到了積極的作用。

4 加強實踐教學

4.1 堅持教學與科研互動,提升學生的實驗條件和實驗水平

學生參與教師科研項目,把學生所學的理論知識轉化成學生認識和解決實際問題的能力,提高學生的創新能力和動手能力,對基本知識能做到活學活用。

4.2 開展課程設計,對所學過的知識融會貫通

2008年起本課程開設課程設計。課程設計是在學完本門課程之后,綜合運用3年所學的全部知識,以某種發酵產品的生產為主題進行工廠的初步設計。通過課程設計,學生掌握了應具備的基本設計技能,能夠對所學過的知識融會貫通,為今后的工作奠定了基礎。

5 完善考核制度

理論課成績評價依據平時成績和期末考試成績,平時成績占總成績的20%,期末考試成績占總成績的80%。平時成績由作業、課堂討論、出勤等方式進行考核。

課程設計的成績評價依據課程設計期間表現 (占總成績10%)、課程設計說明書 (占總成績70%)、答辯情況 (占總成績20%)等進行綜合成績評定。成績分優秀、良好、中等、及格和不及格五個等級。

總之,通過對發酵工程課程的教學改革,豐富和更新了教學內容、減少了學時少與教學內容豐富的矛盾,提高了學生分析問題、解決問題的能力,提高了學生學習的積極性,提高了教學效果。

[1]李艷.發酵工程原理與技術[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2]余龍江.發酵工程原理與技術應用[M].北京:化學工業出版社,2010.

[3]楊柳,葉永康,葉明,等.“發酵工程”課程教學改革探討[J].合肥工業大學學報:社會科學版,2007,21(1):44-46.

[4]潘進權.發酵工程課程教學改革的設想[J].釀酒,2005,32(2):17-19.

[5]賴李明.目前高校多媒體教學存在的問題及其對策[J].廣東藥學院學報,2005,21(4):492,495.