发酵工程课程教学改革初探

摘 要：发酵工程是一门与生产联系密切、实践性极强的课程，是生物学与化工的交叉学科。我院自开课十余年来，根据课程特点和授课专业，不断进行课程改革，引入下企业生产实习优化课程设置，通过改革教材、PPT等丰富授课内容，通过引入课堂演讲等形式活跃课堂气氛，并且大力改革了评价体系，增加了评分主体，提高了公平性。授课经验和学生反馈显示，改革取得了一定的成效。

关键词：发酵工程 课程改革 课堂演讲

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）01（c）-0148-03

Abstract： Fermentation engineering is a very practical course in which the production is closely related. This course is a cross discipline of biology and chemical engineering. In the past 10 years since the commencement of this course， continuous reforms were carried on in our college， including the course optimization through the introduction of enterprise production practice， the eichment of the teaching content through the reform of teaching material and teaching PPT， and the activation of classroom atmosphere through the introduction of class presentations as well as other ways. Meanwhile， the evaluation system of the course was also reformed， with increasing the evaluation subject in order to enhance the fairness in evaluation. According to our teaching experience and the feedback from the students， the reform has achieved some good results.

Key Words： Fermentation engineering； Course reform； Class presentation

發酵工程是利用微生物或其他生物细胞，在特定的生物反应器内生产某种特定的产品的工业化生产过程和技术体系。发酵工程与基因工程、细胞工程、酶工程和生物分离工程并称为生物产业的五大工程。随着新世纪以来各种生物技术的突飞猛进，发酵工程课程以其能够将实验室研究（上游技术）和工业生产实践（中下游技术）联系到一起的特点而受到各大高校的越来越多的重视，成为三生专业（生物科学、生物技术、生物工程）中生物技术和生物工程专业的重要课程[1]。

我院自2001年成立微生物与生物工程教研室以来，就为本院的生物工程专业和生物技术专业开设发酵工程课程，其中生物技术专业的发酵工程课程曾用名“微生物与发酵工程”，后更名为发酵工程。其后，随着课程教学水平的不断提高，教学方法的不断改革，教学体系的日趋完善，我们又将该门课程推向全校，作为全校相关专业的一门专业基础选修课，包括葡萄酒、资源与环境、创新等学院都有不少学生选修这门课程，反响良好。这也体现了发酵工程这门学科本身广交叉、多融合的特点。在不断扩大课程授课面的同时，我们也没有忘记开设这门课程的初衷；为本院的生技和生工专业服务。随着课程的不断完善和发展，针对不同授课专业群体也越来越有各自独立的特点；生工专业是主干课程、重点课程，课时量大，配备专门的为期1周的进驻发酵工厂的实习，教学内容与前置课程化工原理联系密切，主要倾向于发酵工程中下游部分，以工科知识为主，表现为数学公式多，计算复杂；生物技术专业本身不是工科，未开设化工原理，学习发酵也主要是为了他们能更好的用分子生物学、基因工程等手段改造生物细胞，即发酵工程的上游菌种选育技术，因此发酵工程不是主干课程，但作为主干课程的重要补充，课时量适中，没有工厂实习但有相应的发酵实验课程，教学内容与前置课程微生物学和生物化学密切联系，主要倾向于发酵工程上游部分，以理科知识为主，表现为数学公式少，但是生化代谢途径多；其他专业的发酵工程课程，则以课程的通识理论为主，辅以授课专业的相对应的特色知识，如葡萄酒专业的学生就会专门讲一下葡萄酒发酵的相关原理等，课时量较少，同样开设相应的实验课，没有实习。通过这种针对不同专业、不同教学目的的课程设置的区分，达到了按需施教、差异化教学的目的，经过近几年的不断实践和总结，取得了一定的成果，也积累了一定的经验，逐步形成了适合我校情况的发酵工程教学课程体系。

1 发酵工程课程的特点

发酵（fermentation）这个词最初的起源是指人们观察到的葡萄酒发酵中发酵醪起泡翻涌的现象，后来引申为一种食品的制作方法。而在微生物学中，发酵的含义则是指三种生物细胞电子传递链受氢方式的一种：不同于有氧呼吸和无氧呼吸，发酵的电子传递链末端受氢体为内源性中间代谢物。而我们给学生开设的发酵工程中的发酵，则是指利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程，这实质上是一种工业生产层面的概念。发酵工程这门课程的显著特点有两个，一是与工业生产实践联系非常紧密，而且发酵产品涉及日常生活的方方面面，覆盖面非常广。二是这门课程对学生的动手能力要求较高，其中涉及的发酵原理和各个单元操作光靠课本讲其实是不够的，需要学生亲自动手做才能理解掌握。这也直接导致了发酵工程实验技术课程后来从发酵工程理论课中分离了出来。因此，发酵工程课程的教学需要兼顾系统性、基础性、科学性、实用性和先进性[2-3]。

2 发酵工程教学方法改革

2.1 优化课程设置

课程开设之初，仅面向本学院的学生，课程设置为理论课加一个赖氨酸发酵实验。在进行了几届学生的授课之后，随着教学大纲的不断改革，对课程授课计划的要求的不断提高和细化，以及在授课过程中积累的经验和发现的问题，我们对课程设置进行了优化。众所周知，发酵工程是一门实践性非常强的课程，与生产实践联系紧密。根据这个特点，我们将实验部分从课程主体中分离出来，单独开设一门课程，定名为发酵工程实验技术，实验内容和课时量都大幅增加，并且针对不同的专业设置不同的内容。生技专业进行包括你柠檬酸发酵、虫草固体发酵、酸奶发酵等8项内容的实验课，内容覆盖了发酵工程在食品、轻工等的几个主要领域；生物工程专业则在实验的同时进入一线生产企业陕西省太白酒厂进行下企业锻炼实习。一个星期吃住在企业，与工人师傅一起制曲、蒸酒、包装、检验，在学到实打实的发酵工程实践知识的同时也感受了企业的生产生活、起到了绝佳的锻炼效果。外院其他专业与生技专业实验内容相近，根据专业特点略作调整。经过几年的授课实践，优化后的课程设置取得了不错的效果，学生中的反响也越来越好。

2.2 丰富授课内容

教材是课程的基础，在发酵工程课程的不断改革发展中，教材也几经更换。课程开设伊始，使用的教材为李艳主编，轻工业出版社出版的《发酵工业概论》，这本书为32开，仅有400多页，内容不够充实。后来，在生工专业和生技专业采用了不同的教材，前者参考兄弟院校发酵工程专业的课程采用了《生物工艺学原理》，后者采用了熊宗贵主编的《发酵工艺原理》。经过几年授课后，我们发现前者虽然采用较多，内容也较全面，但是作为农林院校的生物工程专业，我们的课时没有专门的工科院校那么多，且也没有结合我们自己的特色；后者则内容偏向微生物代谢较多，在其他方面则显得不足。经研讨后我们决定采用自编教材。由韦革宏、杨祥老师牵头，代课老师全部参与，按照自身的大纲要求，结合授课经验，我们编写了《发酵工程》，由科学出版社出版。目前，所有专业学生均使用这本自编教材，授课时根据专业由授课老师做出详略重点等安排。这样既解决了教材问题，又方便了不同專业的发酵工程课程作为一个整体进行命题、考核等工作。另一方面，授课教师的ppt也不断改进，紧跟前沿，内容方面注重新的发酵方面研究成果的介绍，形式方面也大大丰富，图片、视频、flash动画等都被采用。例如为了讲授分批灭菌的步骤，把在同兄弟院校华东理工大学交流中得到的《发酵设备》分批灭菌步骤互动flash引入了本课程的课堂教学。

2.3 活跃课堂气氛

在发酵工程的授课实践中，我们发现一个问题一直存在，就是总论和各论的矛盾。总论讲授的是发酵工程的基本原理、基本知识，各论讲授是发酵工程不同代表性领域的知识。作为农林院校发酵工程课程，课时量本就不多，而且随着教学大纲的不断修订，课程不断细化，授课门数不断增加，本课程的课时量也就一再压缩。为了在有限的课时里尽量涵盖总论各论的内容，更重要的是为了活跃课堂气氛，提升学生的参与感和学习兴趣，拓展学生的知识面和视野，我们引入了课堂演讲的形式。总论部分由教师讲授，而发酵的产品覆盖面非常广，可以说涉及社会生活的方方面面，所以各论部分，针对不同发酵领域的不同发酵产品，设置一系列题目供学生选择，每名学生或每个小组选择一个题目，进行准备，在每次课中固定的时间以ppt等形式展示给大家。在每一个题目讲完后，我们会组织学生就该题目展开讨论，并由演讲者进行回答。经过几年授课后我们发现，学生对这种形式非常感兴趣，这从其准备的ppt中就可以看出来。例如讲腐乳生产，学生就把网上找到的腐乳生产的视频加到ppt里，并结合所学的总论内容给予了解释。而且，学生的思维有时比教师活跃，例如在讲授白酒生产时，有的小组还把酒文化部分加了进去，而且现场展示了一些饮酒的礼仪，非常有趣。有时对某个很多人都感兴趣的题目，讨论会过于热烈，这时教师需要控制时间，并且进行引导，使讨论不要偏离主题，同时提醒大家在开阔了视野的同时思考其中蕴含的发酵基本原理。课堂演讲属于交互式教学，是一种教学方法的探索，与传统的教学方法相比，这种教学方法体现了以学生为主体的教学思想，提倡了真正的人才素质培养[4]。

2.4 改革评价体系

评价体系是一门课程能否取得成功，获得学士认可的重要组成部分。课程刚开设时，主要评价方式为期末闭卷考试。随着课程的不断改革，评价方式改为总评由2部分组成，30%平时成绩加70%期末成绩，与培养计划中绝大多数课程一样。随后我们在教学中发现，这门课程实践性非常强，所以我们调整了比例，平时成绩增加到40%。平时成绩包括出勤、作业、演讲等，其中演讲占了非常大的比重。这体现了变学生为教学中主体的翻转教学的思路[5，6]，充分发挥了学生的主观能动性，是学生明白，只要你积极参与，你就有不错的平时成绩，而不是像以前一样死板的只靠期末考试前的突击。而且，演讲成绩的评价也采用民主的方式，每个学生都为一个演讲进行打分，教师评价只占一部分，而学生自己的评价则占更大的比重。

3 发酵工程课程发展展望

发酵工程作为一门和生产实际结合密切的课程，是生工专业课程体系的重要组成部分，同时也是其他专业主干课程的重要补充。在未来的发展中，我认为有两个点是必须紧紧抓住的。一是一定要紧紧抓住该门课程实践性强的特点，这是它区别于其它课程的显著特点。目前，我校投资了超过1000万建设了生工实训中心，购买了大量发酵设备，同时派遣教师到发酵工程方向国内领先的华东理工大学培训了专门的抗生素发酵工艺，旨在为全校本科生开设发酵工程的公选课，这无疑是该门课程发展的重要方向和契机。同时，增强与相关企业的合作，扩大下企业实习锻炼的专业覆盖面，增加实习企业的种类和数目也是增强该门课程实践性特色的有效举措。二是也要抓紧该门课程知识覆盖面广，与社会生活联系密切，适于进行启发式、互动式教学的特点，把课堂演讲的形式进一步办好，并且发掘更多的新的互动教学的形式。

参考文献

[1]陈菁菁.生物技术专业《发酵工程》课程教学方法探索[J].教育教学论坛，2014（26）：221-223.

[2]安登第，曾献春，张瑞，等.发酵工程课程的立体化教学探索与实践[J].微生物学通报，2014，41（7）：1443-1447.

[3]冯惠勇，仪宏.发酵工程教学的体会与设想[J].微生物学通报，2002，29（6）：98-101.

[4]任晓莉，赵润柱，梁保红.发酵工程课程的教学改革与实践[J].微生物学通报，2011（1）：127-130.

[5]万敏.翻转课堂模式在大学英语教学中的实证研究[J].高教探索，2016（5）：69-72.

[6]汪晓东，张晨婧仔.“翻转课堂”在大学教学中的应用研究——以教育技术学专业英语课程为例[J].现代教育技术，2013，23（8）：11-16.

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