發(fā)酵工程課程教學(xué)創(chuàng)新方法探索

發(fā)酵工程課程教學(xué)創(chuàng)新方法探索張斌

（惠州學(xué)院生命科學(xué)系，廣東惠州516007）

【摘要】發(fā)酵工程課程作為高等院校生物工程專業(yè)的核心課程深受各高校的重視，本文從發(fā)酵工程課程教學(xué)存在的一些問題入手，探索分析了發(fā)酵工程課程教學(xué)的創(chuàng)新方法，為業(yè)內(nèi)同行提供參考。

關(guān)鍵詞 發(fā)酵工程；創(chuàng)新方法；理論；實(shí)踐

作者簡介：張斌（1979.06—），男，博士，惠州學(xué)院生命科學(xué)系，講師，主要研究方向?yàn)榘l(fā)酵工程。

發(fā)酵工程是一級(jí)學(xué)科“輕工技術(shù)與工程”中的一個(gè)重要分支和重點(diǎn)發(fā)展的二級(jí)學(xué)科，在生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過程中起著關(guān)鍵作用。已經(jīng)從過去簡單的生產(chǎn)酒精類飲料、生產(chǎn)醋酸和發(fā)酵面包發(fā)展成為生物工程的一個(gè)極其重要的分支，成為一個(gè)包括微生物學(xué)、化學(xué)工程、基因工程、細(xì)胞工程、機(jī)械工程和計(jì)算機(jī)軟硬件工程的一個(gè)多學(xué)科工程。發(fā)酵工程以物理化學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、化工原理等理論為基礎(chǔ)，覆蓋了傳統(tǒng)釀造工業(yè)、抗生素工業(yè)、酶制劑工業(yè)、氨基酸工業(yè)和新興生物制品、生物制藥等領(lǐng)域，其廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域。發(fā)酵技術(shù)涉及到解決人類所面臨的食品與營養(yǎng)、健康與環(huán)境、資源與能源等重大問題，為人類社會(huì)帶來巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，因而發(fā)酵技術(shù)被譽(yù)為工業(yè)生物技術(shù)的核心[1-2]。

發(fā)酵工程課程作為高等院校生物工程專業(yè)的核心課程，一直倍受各相關(guān)高校的關(guān)注和重視。由于發(fā)酵工程課程內(nèi)容屬于偏應(yīng)用型的知識(shí)，各高校主要以課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主，大都缺乏理論聯(lián)系實(shí)際，造成了教學(xué)過程中的諸多問題，大體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）理論教學(xué)方面

教學(xué)方法基本上還是傳統(tǒng)的講授式教學(xué)，基本采用以教師為中心的灌輸式和以單純傳授知識(shí)為主的教學(xué)方法。這種以教師為主體的教學(xué)，學(xué)生處于被動(dòng)接受地位。一堂課下來教師很辛苦，學(xué)生也昏昏欲睡，教學(xué)效果不好。學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏興趣，在學(xué)習(xí)中沒有積極性和主動(dòng)性。

由于學(xué)科的知識(shí)、技術(shù)不斷得到完善和豐富，使得課堂上需要講授的內(nèi)容不斷增多，隨著教學(xué)改革的不斷深入，專業(yè)課的學(xué)時(shí)又不斷被壓縮，使教學(xué)時(shí)間不足問題日益突出。發(fā)酵工程類的專業(yè)課教學(xué)要求教師需要有淵博的知識(shí)，也應(yīng)具有一定的生產(chǎn)應(yīng)用和科研經(jīng)歷，這樣就能深入淺出地聯(lián)系生活的實(shí)際問題講解專業(yè)課程相關(guān)知識(shí)，而目前高校教師大都缺乏生產(chǎn)應(yīng)用經(jīng)歷，繁雜的純理論教學(xué)內(nèi)容難以引起學(xué)生的興趣。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，由于受到課時(shí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等條件的限制，開設(shè)的課程多為獨(dú)立的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，教學(xué)過程中以教師為主體，學(xué)生在模仿照搬的基礎(chǔ)上完成實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)模式極大地束縛了學(xué)生的思維，限制了學(xué)生的視野，不利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏知識(shí)深化與升華的過程。

（3）理論聯(lián)系實(shí)際方面

學(xué)生對(duì)生物發(fā)酵技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用方面了解少，不能把握生物發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展前景，認(rèn)識(shí)不到發(fā)酵工程在生物產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域所處的重要地位，由于忙于繁雜理論課程的學(xué)習(xí)，很少去工廠參觀和實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，所學(xué)知識(shí)很難得到相應(yīng)的實(shí)踐應(yīng)用。

基于以上存在的種種問題，為了激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和分析問題的能力，從而使學(xué)生的表達(dá)能力、組織協(xié)調(diào)能力和處理生產(chǎn)實(shí)際的綜合能力得到提升，發(fā)酵工程的課程教學(xué)應(yīng)該采取一些改進(jìn)措施。

1）創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容

創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容不僅能提高教學(xué)效果，激勵(lì)教師自覺加快自身知識(shí)更新，提高教學(xué)水平，還有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，拓展學(xué)生的知識(shí)視野等。在課程的教學(xué)前，要設(shè)計(jì)好教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)講授中應(yīng)盡量避免單純羅列標(biāo)題和枯燥無味的敘述，在內(nèi)容的組織上多下功夫，同時(shí)也應(yīng)盡可能把復(fù)雜的問題通俗化，以便于學(xué)生理解與掌握。講解理論知識(shí)時(shí)，采用基本理論和典型工藝講授相結(jié)合，理論與生產(chǎn)實(shí)際密切結(jié)合，理論與學(xué)科前沿相結(jié)合，使學(xué)生能夠較好地將理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，使學(xué)生能夠深入的掌握理論知識(shí)。

（1）課前參觀工廠-建立直觀認(rèn)識(shí)

直觀認(rèn)識(shí)往往不能真實(shí)地反映事物的本質(zhì)特征，但可以作為理性概括的基礎(chǔ)。在發(fā)酵工程課程開課之前，先帶領(lǐng)學(xué)生到工廠進(jìn)行參觀，使學(xué)生了解發(fā)酵車間的控制操作，初步了解發(fā)酵工藝的基本流程和設(shè)備等，使學(xué)生對(duì)發(fā)酵工程課程有個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。此時(shí)學(xué)生頭腦中會(huì)產(chǎn)生很多的問題，將這些問題帶到課堂的理論學(xué)習(xí)中時(shí)，就會(huì)有一種渴求知識(shí)的愿望，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（2）采用“走出去和請(qǐng)進(jìn)來”教學(xué)模式

單元操作控制是發(fā)酵工程在生產(chǎn)應(yīng)用中的關(guān)鍵因素，相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)一線技術(shù)人員擁有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。為此，可以采用將課堂設(shè)在發(fā)酵生產(chǎn)車間的走出去教學(xué)方式，針對(duì)發(fā)酵控制過程中的關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行逐一實(shí)地學(xué)習(xí)，帶領(lǐng)學(xué)生到包括葡萄酒、水果酒、果醋和啤酒等發(fā)酵生產(chǎn)車間實(shí)地參觀，由教師和工廠技術(shù)人員現(xiàn)場講授發(fā)酵工藝與控制技術(shù)。聘請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的發(fā)酵工程師作為特聘教師，進(jìn)入學(xué)校課堂進(jìn)行發(fā)酵控制關(guān)鍵技術(shù)的授課，使講授內(nèi)容更加生動(dòng)和貼近生產(chǎn)實(shí)際。通過這種教學(xué)方式實(shí)現(xiàn)高校和企業(yè)的優(yōu)勢互補(bǔ)[2]。

（3）樹立學(xué)生的實(shí)驗(yàn)主體地位

為了讓學(xué)生更好地掌握發(fā)酵工程的理論知識(shí)，提高其解決產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵問題的能力，使學(xué)生在掌握發(fā)酵工程基本理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)到更多的實(shí)踐知識(shí)，提高其動(dòng)手能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，就要?jiǎng)?chuàng)新學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作。在學(xué)生學(xué)習(xí)了一定的理論知識(shí)后，要在此基礎(chǔ)上加深理解，就要選擇關(guān)鍵性的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)作為實(shí)踐教學(xué)的手段。如可為學(xué)生提供菌種，讓其進(jìn)行菌種擴(kuò)大培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)，在發(fā)酵工藝控制中進(jìn)行全自動(dòng)發(fā)酵罐培養(yǎng)和操作，學(xué)生可直觀認(rèn)識(shí)各個(gè)參數(shù)的控制情況，從而將理論知識(shí)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合。也可將實(shí)驗(yàn)中原來由教師提前準(zhǔn)備好的有些步驟，例如材料的預(yù)處理、培養(yǎng)基的制備、菌種的活化和擴(kuò)大培養(yǎng)等，讓學(xué)生來完成，使學(xué)生接觸更多的儀器設(shè)備，獲得更多的實(shí)驗(yàn)技能。使學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主體，學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)情況和教師示教，在頭腦中形成完整的實(shí)驗(yàn)架構(gòu)，包括目的、原理、材料、方法以及步驟，通過操作來完成自己的設(shè)計(jì)并達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)數(shù)量，適當(dāng)增加設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。通過精心選擇少量基本技能訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，便于學(xué)生掌握。加大綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)的比重，實(shí)驗(yàn)之前讓學(xué)生自己收集相關(guān)涉及題目的資料，再組織學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的評(píng)比，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的論證比賽，再根據(jù)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。在過程中強(qiáng)調(diào)問題分析與結(jié)果討論的重要性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。學(xué)生在撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)按照正規(guī)畢業(yè)論文的格式，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)論文的寫作能力。

2）創(chuàng)新教學(xué)方法和手段

（1）應(yīng)用“啟發(fā)、討論和非指導(dǎo)性”的教學(xué)方法

采用“啟發(fā)式”和“討論式”的教學(xué)模式，以及教學(xué)互動(dòng)和相互轉(zhuǎn)換的“自主教學(xué)”模式，使課堂從傳統(tǒng)的單向傳授轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向活動(dòng)過程。首先講重點(diǎn)、難點(diǎn)，難懂的問題講深講透，易懂的內(nèi)容則指出關(guān)鍵，留下問題。其次要善于提出問題，讓學(xué)生多思考，多反問，使學(xué)生在積極思考中接受知識(shí)。對(duì)于內(nèi)容相近的只講授其中一部分，其它部分引導(dǎo)學(xué)生自己學(xué)習(xí)。給學(xué)生多指定參考書和相關(guān)參考文獻(xiàn)，鼓勵(lì)學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力[3-4]。

采用課堂討論的方式教學(xué)，課堂討論主要強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的自學(xué)，學(xué)生間的討論以及教師的指導(dǎo)三方面的作用。針對(duì)學(xué)生在聽課和學(xué)習(xí)過程中可能遇到的問題或萌生的一些新見解安排3-5次課堂討論。將課程中較簡單的章節(jié)安排學(xué)生準(zhǔn)備，由學(xué)生自己講解、提問和討論，以此培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

采用非明示性和間接性的“非指導(dǎo)性”語言，提升指導(dǎo)的藝術(shù)性而促進(jìn)學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生達(dá)到更大程度的個(gè)人的統(tǒng)合、有效性和現(xiàn)實(shí)的自我鑒定。教學(xué)過程中創(chuàng)造一種學(xué)習(xí)環(huán)境，以利于激發(fā)、考核和評(píng)價(jià)種種新出現(xiàn)的知覺的過程，幫助學(xué)生理解他們自己的需要和價(jià)值，以便能有效地指導(dǎo)他們自己的學(xué)習(xí)決策[5-6]。

（2）采用現(xiàn)代化教學(xué)手段

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代化的多媒體教學(xué)在我國高校得到迅速發(fā)展和應(yīng)用。教師可在有限的時(shí)間內(nèi)，借助結(jié)合文字、圖像、動(dòng)畫及聲音等多媒體向?qū)W生傳遞豐富的教學(xué)信息，使得教學(xué)生動(dòng)活潑?，F(xiàn)代化教學(xué)手段可實(shí)現(xiàn)校內(nèi)課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，在校園網(wǎng)上構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，擺脫傳統(tǒng)的面授教育，突破時(shí)間和空間的限制，提升教學(xué)的靈活性。將發(fā)酵工程的生產(chǎn)工藝過程的視頻穿插于課堂多媒體教學(xué)中，使整個(gè)工藝過程變得形象直觀，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提高教學(xué)效果[6]。

（3）結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際教學(xué)

將理論教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際密切結(jié)合，在教學(xué)上進(jìn)行發(fā)酵過程基本原理與單元操作講授強(qiáng)化的同時(shí)，結(jié)合前沿的科研動(dòng)態(tài)，精選案例進(jìn)行分析。例如教學(xué)中可將發(fā)酵工程設(shè)備部分，包括原料制備、發(fā)酵罐、通風(fēng)設(shè)備和發(fā)酵控制設(shè)備等單獨(dú)進(jìn)行講解；以典型的發(fā)酵工藝流程為主線，將發(fā)酵工程中各研究對(duì)象共性的規(guī)律提煉出來，按照發(fā)酵工藝過程的主線來教學(xué)，采用基本理論和典型工藝講授相結(jié)合，典型到一般再到應(yīng)用，使各個(gè)章節(jié)相互緊密銜接，使學(xué)生更清楚、更完整地掌握發(fā)酵工藝的全過程。使學(xué)生在掌握生物學(xué)基本原理的基礎(chǔ)上能對(duì)發(fā)酵過程中的工程問題進(jìn)行全面的認(rèn)識(shí)。

3）密切理論聯(lián)系實(shí)踐

實(shí)踐是創(chuàng)新的源泉。通過自主實(shí)驗(yàn)、參觀工廠和工廠實(shí)習(xí)等培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)踐的目的。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上盡量多組織學(xué)生參觀一些果醋廠，果酒廠、味精廠、有機(jī)酸廠等。參觀前使學(xué)生提前了解生產(chǎn)工藝和重要的生產(chǎn)設(shè)備，在參觀過程中鼓勵(lì)學(xué)生多提問題，參觀后再對(duì)參觀內(nèi)容進(jìn)行概括性講授，引導(dǎo)學(xué)生把感性知識(shí)提升到理性認(rèn)識(shí)。通過理論與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)方式，使學(xué)生真正了解利用微生物進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)的實(shí)際內(nèi)容和具體操作流程及生產(chǎn)中尚待解決的問題。安排學(xué)生到相關(guān)工廠實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)周期為1-3個(gè)月，從生產(chǎn)工藝的最初階段到成品階段的崗位依次進(jìn)行操作，通過實(shí)習(xí)使學(xué)生真正接觸工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)，提高學(xué)生的適應(yīng)能力，以及發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

綜上所述，發(fā)酵工程課程教學(xué)除了教學(xué)方法的改進(jìn)外，還應(yīng)加強(qiáng)任課教師隊(duì)伍建設(shè)，請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的教師通過言傳身教對(duì)新教師進(jìn)行傳、幫、帶；通過深入的教學(xué)研究不斷提高教學(xué)水平；多為教師創(chuàng)造條件參加國內(nèi)外深造機(jī)會(huì)。堅(jiān)持教學(xué)與科研結(jié)合，依托發(fā)酵工程學(xué)科背景，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)學(xué)研互動(dòng)，使得發(fā)酵工程課程的建設(shè)始終保持與學(xué)科發(fā)展相適應(yīng)。在傳授知識(shí)的同時(shí)更應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、解決問題的能力、交流能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新能力，使他們能更快地適應(yīng)未來工作的需求。

參考文獻(xiàn)

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