發酵工程課程教學改革在高素質應用型人才培養中的實踐

師艷秋　林范學　馮磊　王超　劉靜

摘? 要：發酵工程由于應用性強和實踐性強的特點，成為我校釀酒工程、生物工程和生物制藥三門專業的一門核心課程。為了順應當前行業格局變化，找好理論教學與實踐相結合的切入點，讓學生在有限時間內掌握課程的基本內容及實踐技能，培養出符合時代要求的創新型，應用型和綜合型人才，課程組成員一直致力于教學改革和實踐，取得了一定的成果，逐步形成了適應專業和時代要求的課程體系。

關鍵詞：發酵工程;教學改革;高素質;應用型人才

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：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

發酵工程是一門利用微生物的生長繁殖和代謝活動，通過現代化工技術，大量生產人們所需產品的工程技術課程，內容涉及到數學、化學、生物學和工程學等學科，產品跨越了農業、醫藥、化工、食品、能源等領域，涉及面廣，內容豐富。近年來，世界范圍的人口、資源（包括能源和糧食）與環境問題日益尖銳，對于我國工業生物技術提出了更高的要求。而我國生物技術及其相關產業呈現出蓬勃發展態勢，發酵工程由于應用性強和實踐性強的特點，成為生物工程技術在農業、醫藥、化工和食品等領域實現工業化的必要保障[1]。

李克強總理在2015年政府工作報告中明確提出引導部分地方本科高校向應用型轉變。近年來教育部多措并舉，引導和推動轉型發展向政策保障、深度轉型、示范引領上邁進，應用型高校建設呈現良好勢頭。而我校一直致力于向應用型大學轉型，在2010年就確立了辦學定位是“應用型、地方性、開放式、國際化”，在人才方案中明確提出培養高素質應用型人才。為了成功向應用型大學轉型，完成對高素質應用型人才的培養已成為高校刻不容緩的工作。從推動學生就業和社會發展的雙重角度出發，做好發酵工程課程的建設與改革，培養發酵領域的高素質應用型人才，對于振興工程教育、為國家工業化發展輸送人才具有重要而深遠意義。

我校于1997 年設立生物工程專業，開設了發酵工程并成為了專業核心課程。隨著學校辦學規模擴大及專業擴充，發酵工程陸續成為釀酒工程和生物制藥的專業核心課程。為了順應當前行業格局變化，找好理論教學與實踐相結合的切入點，讓學生在有限時間內掌握發酵工程的基本內容及實踐技能，培養出符合時代要求的創新型，應用型和綜合型人才，近幾年來課程組成員一直致力于教學改革和實踐，取得了一定的成果。課程性質從合格課程提升到優質課程，到現在的精品課程，得到了教學部門的充分認可。發酵工程課程的開設激發了學生的學習、科研興趣，培養學生的創造性思維以及動手實踐能力，提高了學生科研素養，逐步形成了適應專業和時代要求的課程體系。

基于此，以釀酒工程專業為例，從課堂教學、實踐教學、考核體系、效果評價機制四個方面，對近年來進行的教學改革工作做了總結（見圖1）。

一、課堂教學

（一）課堂教學內容根據專業特色進行優化與調整

應用型人才培養要重視學生的自主性和互動性，帶著興趣學習，突出培養學習吸收轉化應用的能力。在“夯實基礎知識，加強基本技能，適應社會需求，提升綜合素養”課程體系構建思路的指導下，對課程內容體系進行了改革。按照發酵工業的一般流程和特點進行內容優化和整合，最后確定作為重點講解內容的章節。給釀酒工程專業的學生制定教學大綱時，根據本專業的特點，總體講解酒類釀造的流程，結合相關視頻讓學生直觀地對于酒類發酵有總體輪廓認識，然后重點突出了酒類釀造的幾個關鍵環節，包括菌種選育、培養基制備、無菌空氣的制備、發酵罐及條件控制，下游的分離純化工藝，當整個體系都講完時，讓學生結合專業的特點，進行酒類發酵生產的學習，以白酒為例，進行系統學習酒類產品的整個發酵生產過程，做到學以致用。由于教學參考教材內容更新速度較慢，而相關科學研究進展日新月異，為了做到內容更新的時效性和專業的強對接性，自編符合本校學生和本專業學生用的教材，每年都要更新教學內容和補充該領域在相關專業方面的新技術、新方法和新成果的相關內容，及時向學生介紹發酵工程發展的前沿信息，以達到擴大學生的知識面和視野。

為了讓學生在學到理論知識的基礎上，及時了解本學科前沿的科技動態和最新相關行業信息，課程組成員積極參與全國發酵工程學術研討會，及時傳送最新信息。

（二）教學方法

為了達到更好的教學效果，在授課時采用多種教學方法并用[2]，擯棄了一節課老師從開始一直講到最后，學生不感興趣最后效果甚微的現象。在上課時靈活采用教學方法，案例式教學與問題式驅動教學方法為主，其它方式為輔的方式進行。比如在講緒論時，為了讓他們真正意識到發酵工程這門課的重要性，先讓他們帶著問題：與發酵工程相關的發酵產品有哪些？帶著問題思考和同學討論，然后讓他們一一列舉出來，為了進一步驗證重要性，結合案例，觀看短片：舌尖上的中國——轉化的靈魂，再讓他們直接接受發酵工程在食品中做貢獻的過程，再讓他們提煉問題，既加深了認識，還為以后的理論學習提供幫助。菌種的分離與篩選這一節課時，開始采用問題驅動式教學方式，讓大家帶著問題“工業化生產白酒時，如何解決酒曲的問題？”先去思考，通過多種渠道尋找答案，這樣對于這一節課的主要內容和應用都有了較為整體和籠統的認識，然后讓他們看短片：白酒的釀造工藝，然后讓他們從短片中找答案，最后系統學習，都會帶著興趣和找答案的方式積極投入到新課中去。過程中為了讓大家關注點一直集中在教學內容上，我們采用案例式、討論式、啟發式，讓學生參與進來，到最后結束時，除了總結本節課的主要內容，還要提前布置下節課的內容，比如進行生產工藝內容教學時，采用案例的方式，每節課設定目標，提前一周將某一產品生產工藝流程的視頻發放給學生，課前由學生分成小組進行討論、分析，課上，由每組推薦一名同學對總結內容進行發言，由全班進行討論，對于個別的問題，任課教師單獨說明，對于共性的問題，任課教師在下次課中重點講解，提高授課的針對性。

為了做到教學方法與時俱進，課題組適時進行嘗試新的教學方式，翻轉課堂教學方法[3]在嘗試與應用中，也取得了不錯的教學效果。

善于利用當前各種教學設備和信息工具，用多媒體教學，結合大量的動畫、視頻、圖片等材料，穿插在教學中，既提高了教學效率，又達到了教學的目的。引進一套發酵工程設備及產品分離方面的教學仿真軟件，結合自制的多媒體教學課件，在學習相關單元知識時，使用仿真軟件播放相關內容，如過濾原理、發酵罐結構與滅菌操作等，將工藝原理以及設備結構特點動態展現出來，形成理論知識與形象感受交叉互動，加深學生的理解的同時活躍課堂學習氛圍。

在教學方法改進中，大膽嘗試讓學生參與教學，參與教學改革，充分調動學生的參與積極性，調動學習的積極性，一學期隨機安排1-2次的學生教學內容。在基本理論知識授課完畢之后，讓他們真正認識到理論指導實踐的重要作用，可選取發酵工程在食品的應用章節，讓學生自行組成幾個團隊，從白酒、啤酒、葡萄酒、黃酒的釀造工藝教學中選取一個案例，進行備課講課。通過這種方式，可以讓學生體驗一下老師上課的不容易，同時學生學習積極性明顯提高，學習參與度提高，并且通過自身的授課提出教學改進的一些好方法，達到一舉兩得的效果。到這個環節，有的同學告訴我：老師，以后可以多提供這種模式教學的機會。

為了提高教學效果，課題組老師會安排到相關的發酵行業企業進行一線實踐鍛煉，豐富生產實踐經驗，這樣才能做好教學與實驗的指導工作。同時，主動請發酵行業經驗豐富的專家，課堂上進行面對面與學生授課，他們豐富的一線生產實踐經驗可有效彌補專業教師在此方面的不足。釀酒工程專業與當地孔府家酒業有限公司建立了長期的產學研合作關系，老師可以根據專業要求進入酒廠進行學習，酒廠專家根據課程需要可以進入課堂授課和專業技能的指導。

這幾年的學生回饋的信息，一致認為：企業專家講的很多都是課堂上聽不到的，也肯定了這一形式的重要性，通過“走出去”與“請進來”相結合，發酵工程的課堂教學不再枯燥乏味，極大地提高課程的趣味性與有效性。

二、實踐教學改革

（一）調整教學計劃，優化實踐教學內容

為了突出釀酒工程專業特點，加深課程學習，讓學生可以自由選擇時間出入實驗室，進行果酒產品的研制，最后研發出來的產品大家分享與討論。在這期間，老師可以適當給予指導和建議。這種自主選擇的模式激發了他們對于做實驗的興趣。在嘗試中，鍛煉動手能力、思考問題的能力，促進課堂的知識學習的吸收與轉化。根據本系的教學條件，結合項目組成員老師的科研項目編寫實驗教材，免費給學生使用。

（二）改革實踐教學模式，增強學生實踐能力

在實踐教學中，拋棄了先上理論課再上實驗課的教學模式。進行了開課前的實踐教學，進行工廠參觀學習，到授課中的實踐教學-實驗驗證環節，到結課后的實踐教學-設計性實驗的綜合應用。

在正式上課之前，讓學生進入發酵工廠（孔府家酒、正大菱花）進行參觀學習，通過實地觀察，可了解發酵工藝的基本流程和相關設備，直觀認識的同時，學生會帶來很多不懂的問題，然后讓學生帶著渴求知道答案的愿望下把這些問題帶到課堂的理論學習中，對課堂授課有很大的幫助。同時將參觀學習的過程制作成圖片或視頻，在課堂理論教學時播放，幫助學生回憶實習時的直觀認識，加深理論知識的學習，看到自己的實習音像資料，提高學生的學習興趣。

學生經過工廠的參觀學習，再進行相關的理論學習，可以進行驗證性實驗的開設，加深相關知識點的學習，比如：培養基配制學習中，會提供實驗室的開放時間，利用現有菌種，讓學生自查資料怎么進行這種菌種培養基配方的選擇，自行或者小組形式到實驗室中進行培養基的配制工作;工業菌種篩選和制備中，為學生提供菌種，學生進行菌種擴大培養的實驗;發酵工藝控制模塊中，在實驗室中利用仿真軟件的學習進行全自動發酵罐培養演示和操作，學生可直觀認識各個參數的控制情況;從而將理論知識和實踐教學有機結合，提高教學質量。

在理論課結束后，適時引入項目教學法，進行設計性實驗項目的實踐教學模式。學生自主探索為基礎，教師指導為輔，讓學生在團隊協作下主動接受知識和技能的教學方式[4]。首先進行項目設計階段，設計性實驗前提是沒有給學生一個具體的實驗方案，教師指導學生以小組或團隊協作方式對實驗方案進行交流討論，包括原材料預處理，溶液配制，工藝條件優化，檢測方法，設備的使用等，分析操作的程序，方法，可行性及可能存在的問題。其次進行實驗項目實施階段，學生操作和分析討論為主，教師指導為輔，每組根據目的任務和目標，自行設計實驗方案并完成操作，得到結果，針對結果進行組間對比分析，找出差距，經過討論，發現問題、分析問題并解決問題。最后進行實驗項目的評價階段，以教師評定為主，教師對每組進行過程性考核，包括動手能力、小組協作能力和自主創新能力進行點評，并提出指導性意見。通過這種形式，可以培養學生的創造性、自主性和責任心，既鞏固了基礎理論知識，也提高了實驗操作技能和嚴謹的科研態度。

三、改進考核方法，完善教學評價體系

由于發酵工程是一門實踐性很強的科目，單純靠期末考試很難評價學生知識掌握的情況，所以我們會從多個方面考核學生的綜合能力。根據多年教學經驗，以及針對學生的調研結果，改革完善了實踐教學的考核評價體系，既注重過程，又注重結果，對學生態度、能力和成績進行全面的考核。我們將發酵工程課程的考核分成3部分： 平時成績10%，實驗成績20%，期末閉卷考試成績70%，其中平時成績是考核學生出勤率、平時表現、作業完成情況、課堂表現等，實驗成績包括實驗報告、實踐操作技能、產品效果表現，以及針對上述參觀實習所提交報告的考核，期末考試則全面考察學生對基礎知識和重點內容的掌握情況，題型有名詞解釋、填空、單選、多選、簡答、論述或案例分析等。

四、教學效果評價

為了全面評價項目實施效果，進行學評教、教學成果、學生科研成果等方面。學評教就是根據校內學生評教指標和校內管理部門提供的近三年的學生評價結果進行分析，并跟蹤學生進行訪問，及時收集他們的反饋信息。積極進行發酵工程課程教學改革，相關教師指導學生參與開放性實驗項目，指導學生各類科研立項，指導學生完成畢業論文，學生和指導老師合作發表文章。

總之，學校的高素質應用型人才的培養目標是本科教育達到四個回歸的有力保障。課程教學進行高質量和與時俱進的改革，才能為國家和人民建設提供高素質的創新人才。最后，作為發酵工程的授課教師，不僅要不斷提高自身的綜合素質，夯實專業知識，還需要我們及時與專業特點和學科前沿信息相結合，不斷進行課程內容的調整，結合日新月異的現代教育技術手段，緊跟時代前沿，讓理論和實踐結合，讓學生在學習中，不僅學到專業知識，鍛煉實踐技能，還能提高他們的專業素養。

參考文獻：

[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]谷新晰，盧海強，桑亞新，等.多種教學方法的應用探討[J].河北農業大學學報，2018，20（2）：63-65.

[3]程愛芳，鄧政東，周念波，等.翻轉課堂教學法在《發酵工程》教學中的應用探究[J].廣東化工，2015，73（7）：159-160.

[4]遲明梅.項目教學法在發酵工程課程實踐教學中的應用[J].農產品加工，2018（5）：99-101.