《發(fā)酵工程》課程教學(xué)大綱

《發(fā)酵工程》課程教學(xué)大綱一、課程信息課程代碼319B3303課程名稱發(fā)酵工程課程性質(zhì)專業(yè)必修課學(xué)分2.5學(xué)時(shí)40先修課程微生物學(xué)、生物化學(xué)、化工原理適用專業(yè)生物工程課程簡介（300字左右）：《發(fā)酵工程》課程教學(xué)目的是使學(xué)生掌握發(fā)酵工程的基本知識，并能利用發(fā)酵工程知識去解決相關(guān)的生物工程復(fù)雜問題。課程主要內(nèi)容包含：發(fā)酵工業(yè)菌種、培養(yǎng)基設(shè)計(jì)、無菌技術(shù)、種子制備、發(fā)酵動力學(xué)、發(fā)酵工業(yè)中氧的供需、發(fā)酵過程控制等。該課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生能利用發(fā)酵工程原理及技術(shù)有效解決生物工程復(fù)雜問題，為學(xué)生將來繼續(xù)深造或工作崗位上的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和工程應(yīng)用等打好理論基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備以下幾方面的目標(biāo)：1.掌握發(fā)酵生產(chǎn)相關(guān)知識，包括微生物育種、培養(yǎng)基優(yōu)化、無菌技術(shù)、氧傳遞、發(fā)酵動力學(xué)和發(fā)酵優(yōu)化控制等，能利用這些知識對復(fù)雜發(fā)酵過程問題進(jìn)行比較、分析和綜合；2.熟練掌握滅菌動力學(xué)、發(fā)酵動力學(xué)等發(fā)酵過程相關(guān)模型并求解，能利用發(fā)酵工藝相關(guān)知識表達(dá)相關(guān)復(fù)雜發(fā)酵過程問題；3.課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系表課程目標(biāo)畢業(yè)要求觀測點(diǎn)1.4能將工程和專業(yè)知識用于復(fù)雜生物工程問題解決方案的比較2.2能夠基于數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和生物工程專業(yè)知識，建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，正確表達(dá)復(fù)雜生物工程問題3.1掌握生物工程工藝設(shè)計(jì)及產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)和方法，并了解影響設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)方案的各種因素課程目標(biāo)1.√課程目標(biāo)2.√課程目標(biāo)3.√三、教學(xué)內(nèi)容與預(yù)期學(xué)習(xí)成效知識單元對應(yīng)課程目標(biāo)知識點(diǎn)預(yù)期學(xué)習(xí)成效實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)1.緒論課程目標(biāo)1、31）發(fā)酵工程的定義及其與其他相關(guān)學(xué)科的關(guān)系；2）發(fā)酵工程的發(fā)展史；3）發(fā)酵工業(yè)的特點(diǎn)及其研究范疇；4）工業(yè)發(fā)酵的類型與工藝流程；5）發(fā)酵工程的應(yīng)用前景知識目標(biāo)：掌握發(fā)酵工程定義、熟悉發(fā)加工成的發(fā)展史、了解發(fā)酵工程的發(fā)展趨勢、熟悉發(fā)酵工業(yè)的特點(diǎn)及流程；能力目標(biāo)：能利用發(fā)酵工程的發(fā)展史去分析發(fā)酵過程問題。教學(xué)方法：課堂講授、案例分析；教學(xué)手段：多媒體課件。4課程思政元素：探索精神、工匠精神和使命擔(dān)當(dāng)。課程思政教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)：分析發(fā)展史的來龍去脈，激發(fā)學(xué)生探索精神；對應(yīng)用前景的廣度和深度講解，培養(yǎng)學(xué)生探知未來的工匠精神和科技報(bào)國的使命擔(dān)當(dāng)。2.發(fā)酵工業(yè)菌種課程目標(biāo)1、2、3發(fā)酵工業(yè)菌種類型發(fā)酵工業(yè)菌種的分離篩選發(fā)酵工業(yè)菌種鑒定發(fā)酵工業(yè)菌種改良發(fā)酵工業(yè)菌種保藏知識目標(biāo)：了解發(fā)酵工業(yè)常用的微生物菌種及要求、熟悉發(fā)酵工業(yè)微生物菌種的分離和選育工作并掌握分離和育種的原理和技術(shù)、熟悉發(fā)酵工業(yè)微生物菌種的衰退的原因、復(fù)壯的措施和保藏的方法；能力目標(biāo)：能通過各種途徑獲得菌種，利用合理的方法對菌種進(jìn)行改良、菌種鑒定和保藏。教學(xué)方法：講授、案例分析、歸納總結(jié)；教學(xué)手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合。課外作業(yè)6課程思政元素：探索精神、愛國情懷。課程思政教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)：通過菌種選育流程的詳細(xì)講解并通過課后作業(yè)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生篩選優(yōu)良菌種的探索精神；借助亞硝基胍誘變育種案例，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷。3.發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1、21）發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基的基本要求2）發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基的成分及來源3）發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化4）重組產(chǎn)品發(fā)酵培養(yǎng)基知識目標(biāo)：了解培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的來源和配制培養(yǎng)基的基本原則、了解發(fā)酵生產(chǎn)培養(yǎng)基的組成成份及其在發(fā)酵中的作用、掌握培養(yǎng)基的優(yōu)化方法；能力目標(biāo)：能識別發(fā)酵培養(yǎng)基組成并進(jìn)行合理選用，能進(jìn)行培養(yǎng)基的優(yōu)化及分析。教學(xué)方法：講授、案例分析、歸納總結(jié)；教學(xué)手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合6課程思政元素：工匠精神。課程思政教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)：通過培養(yǎng)基的優(yōu)化方法及過程詳細(xì)講解，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神。4.發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)課程目標(biāo)1、2、31）發(fā)酵工業(yè)污染的危害及防治策略2）發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)3）發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌4）空氣除菌知識目標(biāo)：了解的滅菌的原理及方法、掌握染菌對不同發(fā)酵過程的影響、染菌發(fā)生的不同時(shí)間對發(fā)酵的影響、熟悉染菌的檢查和判斷、掌握發(fā)酵染菌原因分析及其防治、掌握微生物熱死動力學(xué)、了解無菌空氣的制備方法、掌握空氣介質(zhì)過濾除菌的工藝過程；能力目標(biāo)：能對發(fā)酵染菌進(jìn)行合理分析、解決問題，設(shè)計(jì)滅菌時(shí)間和空氣除菌的工藝流程。教學(xué)方法：講授、例題分析、討論歸納總結(jié)；教學(xué)手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合課外作業(yè)5課程思政元素：工匠精神。課程思政教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)：通過對發(fā)酵過程染菌及其染菌控制、空氣除菌流程設(shè)計(jì)等講解，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神。5.發(fā)酵工業(yè)的種子制備課程目標(biāo)11）種子制備原理與技術(shù)2）種子質(zhì)量的控制措施3）種子制備的放大原理與技術(shù)知識目標(biāo)：掌握種子擴(kuò)大培養(yǎng)的任務(wù)，制備的過程、熟悉種子培養(yǎng)和種子質(zhì)量的控制；能力目標(biāo)：初步能進(jìn)行所需的菌種進(jìn)行擴(kuò)大化培養(yǎng)。教學(xué)方法：講授、歸納總結(jié)；教學(xué)手段：多媒體課件。16.發(fā)酵動力學(xué)課程目標(biāo)1、21）分批發(fā)酵動力學(xué)2）連續(xù)發(fā)酵動力學(xué)3）分批補(bǔ)料發(fā)酵動力學(xué)知識目標(biāo)：了解不同發(fā)酵模式的特點(diǎn)及方法、掌握分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵動力學(xué)及其應(yīng)用、了解分批培補(bǔ)料發(fā)酵動力學(xué)；能力目標(biāo)：能對發(fā)酵動力學(xué)進(jìn)行分析、求解并解決實(shí)際發(fā)酵過程動力學(xué)問題。教學(xué)方法：講授、案例分析、歸納總結(jié)；教學(xué)手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合課外作業(yè)6課程思政元素：機(jī)遇與挑戰(zhàn)的哲學(xué)觀。課程思政教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)：通過分析稀釋率的控制及其帶來的影響，加深學(xué)生對機(jī)遇與挑戰(zhàn)的認(rèn)識。7.發(fā)酵工業(yè)中氧的供需課程目標(biāo)1、21）發(fā)酵過程中氧的傳遞2）影響氧傳遞的因素3）溶解氧、攝氧率和kLa的測定知識目標(biāo)：掌握氧在溶液中的傳遞理論——雙膜理論、掌握影響供氧和氧傳遞速率的主要因素及其控制方法、了解溶解氧的測定方法；能力目標(biāo)：能合理進(jìn)行氧傳遞的優(yōu)化，并能分析計(jì)算氧傳遞相關(guān)系數(shù)。教學(xué)方法：講授、課堂習(xí)題、討論歸納總結(jié)；教學(xué)手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合48.發(fā)酵過程控制課程目標(biāo)1、21）發(fā)酵過程控制概述2）發(fā)酵工程參數(shù)測定3）溫度對發(fā)酵的影響及其控制4）pH對發(fā)酵的影響及其控制5）溶解氧對發(fā)酵的影響及其控制6）泡沫對發(fā)酵的影響及其控制7）C02和呼吸商對發(fā)酵的影響及其控制8）基質(zhì)濃度對發(fā)酵的影響及其控制9）高密度發(fā)酵及過程控制知識目標(biāo)：了解發(fā)酵過程的主要控制參數(shù)及代謝的變化規(guī)律、掌握溫度、pH值、溶解氧濃度、基質(zhì)濃度、補(bǔ)料和泡沫等對發(fā)酵的影響及其控制方法；能力目標(biāo)：能對發(fā)酵過程中的各種重要參數(shù)進(jìn)行分析、控制，并形成一定的發(fā)酵控制優(yōu)化意識。教學(xué)方法：講授、案例分析、討論歸納總結(jié)；教學(xué)手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合6課程思政元素：工匠精神、愛國情懷。課程思政教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)：通過對發(fā)酵過程參數(shù)控制案例分析，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神；引入某一國內(nèi)生物產(chǎn)物戰(zhàn)勝外資企業(yè)案例，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國的愛國情懷。9.清潔生產(chǎn)技術(shù)課程目標(biāo)3清潔生產(chǎn)的概念及主要內(nèi)容實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的有效途徑知識目標(biāo)：掌握清潔生產(chǎn)的概念和實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的途徑、了解清潔生產(chǎn)技術(shù)的主要研究內(nèi)容及開展清潔生產(chǎn)的重要意義和必要性；能力目標(biāo)：在研究及生產(chǎn)中能主動的利用清潔生產(chǎn)技術(shù)去思考問題。教學(xué)方法：講授；教學(xué)手段：多媒體課件110.發(fā)酵經(jīng)濟(jì)學(xué)課程目標(biāo)3影響發(fā)酵產(chǎn)品成本的主要因素發(fā)酵過程的經(jīng)濟(jì)學(xué)評價(jià)知識目標(biāo)：了解發(fā)酵經(jīng)濟(jì)學(xué)基本內(nèi)容、了解影響生產(chǎn)成本的因素及其控制方法、了解發(fā)酵過程的經(jīng)濟(jì)學(xué)評價(jià)；能力目標(biāo)：初步能形成發(fā)酵經(jīng)濟(jì)學(xué)的概念并能應(yīng)用到以后的生產(chǎn)教學(xué)方法：講授；教學(xué)手段：多媒體課件1四、考核及成績評定（一）考核及成績評定方式考核與成績評定表課程目標(biāo)觀測點(diǎn)考核與評價(jià)方式及成績比例（%）合計(jì)（%）形成性過程考核終結(jié)性考核平時(shí)表現(xiàn)作業(yè)期末考試課程目標(biāo)11.42153552課程目標(biāo)22.2252835課程目標(biāo)33.115713匯總52570100本課程總評成績由以下方式給出，即：總評成績=考試成績×70%+作業(yè)成績×25%+平時(shí)成績×5%，其中：考試成績：根據(jù)課程的理論知識考試成績給出，考試采用閉卷形式進(jìn)行。滿分100分，占總評成績的70%。作業(yè)成績：按照教學(xué)進(jìn)度，教學(xué)過程中布置4次作業(yè)（包括3次小作業(yè)和1次課程小論文），其中支撐課程目標(biāo)1的作業(yè)包括1次小作業(yè)和1次課程小論文；支撐課程目標(biāo)2的作業(yè)包括1次小作業(yè)；支撐課程目標(biāo)3的作業(yè)包括1次小作業(yè)。每次小作業(yè)滿分為100分，各占作業(yè)成績的20%；課程小論文滿分為100分，占作業(yè)成績的40%。作業(yè)成績滿分100分，占總評成績的25%。平時(shí)成績：根據(jù)課程內(nèi)容對學(xué)生在課堂上的回答問題的表現(xiàn)情況給分。其中支撐課程目標(biāo)1的表現(xiàn)占比40%；支撐課程目標(biāo)2的表現(xiàn)成績占比40%；支撐課程目標(biāo)3的表現(xiàn)成績占比20%。滿分100分，占總評成績的5%。（二）評分標(biāo)準(zhǔn)平時(shí)表現(xiàn)評分標(biāo)準(zhǔn)（以滿分100計(jì)）評價(jià)指標(biāo)（100分）優(yōu)（85%-100%）良（75%-85%）中（60%-75%）差（0%-60%）積極程度（50分）積極、踴躍老師鼓勵(lì)后積極、踴躍老師鼓勵(lì)后積極度不高消極回答正確程度（50分）回答正確無誤、分析合理，結(jié)論有效回答問題基本正確，分析比較合理，結(jié)論有效回答問題錯(cuò)誤較多，經(jīng)老師提醒后仍然分析有誤，結(jié)論無效答不對題作業(yè)（課程小論文）評分標(biāo)準(zhǔn)（每項(xiàng)內(nèi)容均以100分計(jì)）內(nèi)容優(yōu)（85%-100%）良（75%-85%）中（60%-75%）差（0%-60%）支撐課程目標(biāo)關(guān)于菌種篩選的作業(yè)按時(shí)完成，菌種篩選步驟合理、可行性高按時(shí)完成，菌種篩選步驟基本合理，具有一定的可行性不能按時(shí)完成，菌種篩選步驟有誤，可行性不高不能按時(shí)完成，菌種篩選步驟錯(cuò)誤，沒有可行性1關(guān)于空氣過濾工藝流程設(shè)計(jì)的作業(yè)按時(shí)完成，設(shè)計(jì)合理，具有很高的可行性按時(shí)完成，設(shè)計(jì)比較合理，具有一定的可行性不能按時(shí)完成，設(shè)計(jì)合理性較差，可行性較差不能按時(shí)完成，設(shè)計(jì)不合理，無可行性3關(guān)于發(fā)酵動力學(xué)的計(jì)算作業(yè)計(jì)算正確，作業(yè)規(guī)范計(jì)算基本正確，作業(yè)基本規(guī)范計(jì)算有較大的錯(cuò)誤，作業(yè)基本規(guī)范計(jì)算錯(cuò)誤，作業(yè)不規(guī)范2課程小論文按時(shí)完成；論文內(nèi)容滿足要求，綜述量大且有邏輯，參考文獻(xiàn)20篇以上；論文寫作及排版標(biāo)準(zhǔn)，參考文獻(xiàn)格式規(guī)范按時(shí)完成；論文內(nèi)容滿足要求，綜述量較大且有邏輯，參考文獻(xiàn)15篇以上；論文寫作及排版比較標(biāo)準(zhǔn)，參考文獻(xiàn)格式比較規(guī)范延時(shí)完成；論文內(nèi)容基本滿足要求，綜述量小且邏輯混亂，參考文獻(xiàn)10篇以上；論文寫作及排版比較亂，較多的參考文獻(xiàn)格式不規(guī)范未完成；論文內(nèi)容不能滿足要求，綜述量小且混亂無章，參考文獻(xiàn)5篇以下；論文寫作及排版亂，參考文獻(xiàn)格式不規(guī)范1五、課程目標(biāo)達(dá)成評價(jià)依據(jù)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)(評價(jià)依據(jù))期望值平均得分達(dá)成值計(jì)算課程目標(biāo)1期末考試相關(guān)試題期望值A(chǔ)1=50a1=相關(guān)試題實(shí)際平均得分達(dá)成值=作業(yè)1和課程小論文相關(guān)作業(yè)期望值B1=60b1=作業(yè)實(shí)際得分平時(shí)表現(xiàn)相關(guān)上課表現(xiàn)期望值C1=40c1=實(shí)際表現(xiàn)得分課程目標(biāo)2期末考試相關(guān)試題期望值A(chǔ)2=40a2=相關(guān)試題實(shí)際平均得分達(dá)成值=作業(yè)3相關(guān)作業(yè)期望值B2=20b2=作業(yè)實(shí)際得分平時(shí)表現(xiàn)相關(guān)上課表現(xiàn)期望值C2=40c2=實(shí)