“混合式”教學改革在發酵過程原理課程中的應用與研究

馬小彥，朱國飛，劉曉柱

(1.貴州理工學院 食品藥品制造工程學院，貴州 貴陽 550003；2. 貴州大學 生命科學院，貴州 貴陽 550025)

幾千年前，人們不自覺的應用發酵這項技術，后隨著純培養技術、深層攪拌技術以及生物技術在發酵中的融合應用，極大的推進了發酵工程產業的發展。發酵工程是利用微生物的生長繁殖和代謝活動來大量生產人們所需要的產品過程的理論和工程技術體系，是生物工程與生物技術學科的重要組成部分。發酵工程是現代生物技術的重要組成部分。21世紀是生命科學與生物技術的世紀，現代生物技術可以解決人類在發展過程中所面臨的人口、糧食、資源、能源、環境、健康等問題，而發酵過程作為中下游的生物技術，具有連接上下游的紐帶作用，是現代生物技術實驗成果產業化的關鍵技術[1]。

發酵工程原理是微生物、食品、生物制藥、生物工程、生物技術等專業的重要專業課 , 課程內容豐富、涉及面寬。人類已經進入生命科學的時代,面對蓬勃發展的生物技術,如何使發酵工程適合時代發展的需要,培養和造就高素質、創造性人才 ?如何在有限的課時內使學生掌握發酵工程學最基本的內容,提高他們在實踐中分析問題、解決問題的能力,并為今后的發展打下堅實的基礎,是教師需要認真思考的問題[2]。本課題組采用“混合式"教學改革模式，在以下幾個方面針對《發酵工程原理》課程進行了教學改革。

1 甄選教學內容，體現制藥特色

教材是教學內容的知識載體，學生對課程知識的預習和復習很大程度上依靠教材。 好的教材不僅是學生遇到問題后尋找答案的重要工具，同時也能夠激發學生的學習激情和興趣[3]。《發酵工程原理》這門課程雖沒有深奧難解的原理 , 卻有極強的邏輯性。它是一門嚴密的工程學 , 各個工藝操作步驟密切關聯、互相配套 , 從培養基的配制到發酵乃至產物提純等一系列流程是一個次序井然、絲毫不能出錯的嚴密過程[4]。因此我們選擇了余龍江主編的《發酵工程原理與技術》為主要教材，該教材嚴格按照發酵工藝操作進行章節內容排序，邏輯嚴密，我們在此基礎上，適當調整內容形成：發酵工業菌種、發酵培養基的設計與優化、發酵工業主要裝備、發酵動力學、發酵過程氧的供需、發酵過程優化與控制、發酵產物分離純化、發酵工廠工藝設計一條內容主線，與此同時我們在內容上注重將各個單元工藝操作有機結合 , 強調發酵生產過程是單元工藝與操作相互獨立又相互依存、各種因素和多種參數相互制約又相互影響的動態過程。這樣有利于學生從整體觀念出發, 分析問題和解決問題 , 培養他們解決實際問題的能力和創新精神。另外，該教材包含《發酵工程在醫藥領域中的典型應用》等章節，體現制藥的特色[5]。

2 優化教學模式，提高實踐能力

傳統的教學模式為老師的一言堂，過分強調書本上的內容，往往存在以下的弊端：學生缺乏主動性與積極性，在授課過程中體會不到主動解決問題的樂趣；理論與實際生產過程存在巨大的鴻溝，學生往往會出現卷面成績高，但是解決實際生產中存在的問題的能力較弱,缺少團隊合作意識等。針對以上問題，我們在教學模式上做了如下的改革：

2.1 采用分組模式，培養學生團隊意識

每個班級3～5人分為一個小組，小組以內協作分工，小組之間形成競爭關系來共同完成答題、項目等教學內容。小組所有成員的表現組成整個小組的平時成績，比如小組中有一人課堂表現出色，整個小組所有成員均加分，同時如小組中有一人遲到，整個小組成員全部被扣分。最終結果是小組成員合作良好，較出色的完成了教學任務。這項機制培養了學生主人翁的精神，學生團隊合作的意識有了較大程度的提高。

2.2 以項目為導向，強調理論結合實際

在授課過程中，我們選取了幾個有代表的章節以學生做項目代替了傳統的理論教學，更強調學生通過查閱資料、自學等方式解決問題和完成項目的能力。以《發酵工業菌種》這個章節為例進行描述。我們課題組選取了十種通過發酵大規模生產的抗生素如：青霉素、鏈霉素、四環素、兩性霉素等，每個小組選擇其中一種抗生素(不要重復，防止抄襲)，完成該抗生素發酵工業菌種的項目。完成該項目需具體解決以下問題：確定該產品發酵所應用的微生物種類；對該微生物進行分離篩選鑒定；選擇適合該微生物的菌種選育方法并進行選育；對該微生物菌種進行保藏。完成該項目首先需要充分了解課本中的理論知識，其次需要查閱大量文獻，該環節對理論知識進行了升華，強化了理論與實踐的結合，培養了學生實際解決問題的能力。最終每個小組以答辯的形式展示項目成果，并需要強調小組分工，強化團隊合作意識，防止有成員不作為的現象發生。

2.3 引入競賽機制，增加課堂趣味性

為了讓學生更好的利用課余時間進行預習，充分調動學生預習的積極性，本課題組設計了一系列與預習內容相關的題目，題目形式多樣，難度按梯度分布，在問答過程中，以小組為單位，分為必答環節與搶答環節，既保證了絕大多數同學都經歷了預習的環節，又充分調動了學生預習好，預習深的積極性。結果證明，學生在答題過程中情緒高漲，能充分調動學生預習的熱情，確保了預習的質量。

2.4 完成課程項目，整合各個章節內容

當講授完所有章節時，我們會針對整本書的內容為學生設計一個課程項目，學生通過完成該課程項目，將《發酵工程原理》的所有內容進行整合，融會貫通，并且該項目所訓練的基礎

知識、基本技能能同步遷移到畢業設計環節中，最終結果顯示，學生在畢業設計中普遍思路較清晰，設計環節均能較順利的完成。

3 完善考核制度，增強綜合素質

在“混合式”教學方式的基礎上，我們還形成了獨特的考核方式。

3.1 強化平時成績，弱化期末考試

在授課的過程中，我們發現部分學生存在這樣的情況，平時上課不聽講，考試前兩周背重點，結果順利通過考試。針對以上現象，我們課題組將平時成績提高到70%，末考成績變為30%，(原平時成績30%，末考成績70%)，改革后，更加注重過程化管理，讓更多的學生參與到課堂中來。

3.2 優化平時成績構成，全面提升學生素質

于此同時，我們課題組優化了70%的平時成績的構成。平時成績按照小組來打分，其中包括考勤、章節項目成績、知識競賽成績、課程項目成績等，這些平時成績的考核較全面的提升了學生的綜合素質，能有效的把控整個課堂環節。

4 改革成果

我們課題組綜合對比了改革組與未改革組的掌握知識的情況。(1)末考成績分析：經統計改革組末考成績平均高于未改革組8.7分，并且在論述題、計算題等需要較強分析、邏輯推理、計算等能力的題目中，改革組明顯優于未改革組，具有統計學差異。(2)畢業設計成績分析：經統計改革組畢業設計成績平均高于未改革組6.9分，并且改革組學生畢業設計成績“優”、“良”的比例明顯高于未改革組，具有統計學差異。

5 今后努力的方向

《發酵工程原理》是一門實踐性和應用性都很強的課程，我們課題組發現我們學生實踐過程較弱，因此在今后我們將逐漸建立起認識實習、課帶實驗、課程實驗三層次的實驗體系，充分幫助學生加深對知識的了解、增強基本的技能，培養學生創新的精神。1.認識實習：一般安排在大二上學期，在開課之前的一個學期。我們利用認識實習，組織學生參觀發酵工廠，讓學生對發酵形成一個整體概念，對發酵的一些基本內容有所了解；2.課帶實驗：在授課的過程中，會根據講授的內容設計相關的實驗，理論與實驗相結合，幫助學生更有效的掌握理論知識。在實驗過程中，對學生進行充分指導，培養學生良好的實驗習慣；3.課程實驗：當課程接近尾聲時，安排學生進行一個綜合性并且帶一定設計性的實驗，將《發酵工程原理》所有內容進行整合。在實驗過程中，只是對學生進行適當的引導，充分發揮學生的想象力和創造力，遇到問題，不直接回答學生，而是引導學生自己努力解決問題，充分發揮學生的主觀能動性。

[1] 余龍江.《發酵工程原理與技術》[M].北京：高等教育出版社，2016.

[2] 黃金林,潘志明,焦新安.“發酵工程”課程教學的思考與探索[J].生物學雜志,2005,22(5)：46-50.

[3] 穆曉清,王 棟,徐 巖.“發酵工程”課程教學改革的探索與實踐[J].教育改革與實踐,2012,4(1):69-71.

[4] 楊 柳,葉永康,葉 明,鄭 志.“發酵工程”課程教學改革探討[J]. 合肥工業大學學報,2007,21(1)：44-46.

[5] 廖 威.發酵工程教學改革的實踐與思考[J].中山大學學報論叢,2003, 23(1):155-157.