发酵工程课程教学创新方法探索

　　发酵工程是一级学科“轻工技术与工程”中的一个重要分支和重点发展的二级学科，在生物技术产业化过程中起着关键作用。已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。发酵工程以物理化学、生物化学、微生物学、化工原理等理论为基础，覆盖了传统酿造工业、抗生素工业、酶制剂工业、氨基酸工业和新兴生物制品、生物制药等领域，其广泛应用于医药工业、食品工业和环境科学等领域。发酵技术涉及到解决人类所面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等重大问题，为人类社会带来巨大经济和社会效益，因而发酵技术被誉为工业生物技术的核心[1-2]。

　　发酵工程课程作为高等院校生物工程专业的核心课程，一直倍受各相关高校的关注和重视。由于发酵工程课程内容属于偏应用型的知识，各高校主要以课程理论教学和实验教学为主，大都缺乏理论联系实际，造成了教学过程中的诸多问题，大体表现在以下几个方面。

　　（1）理论教学方面

　　教学方法基本上还是传统的讲授式教学，基本采用以教师为中心的灌输式和以单纯传授知识为主的教学方法。这种以教师为主体的教学，学生处于被动接受地位。一堂课下来教师很辛苦，学生也昏昏欲睡，教学效果不好。学生学习缺乏兴趣，在学习中没有积极性和主动性。

　　由于学科的知识、技术不断得到完善和丰富，使得课堂上需要讲授的内容不断增多，随着教学改革的不断深入，专业课的学时又不断被压缩，使教学时间不足问题日益突出。发酵工程类的专业课教学要求教师需要有渊博的知识，也应具有一定的生产应用和科研经历，这样就能深入浅出地联系生活的实际问题讲解专业课程相关知识，而目前高校教师大都缺乏生产应用经历，繁杂的纯理论教学内容难以引起学生的兴趣。

　　（2）实验教学方面

　　在实验教学过程中，由于受到课时、实验设备等条件的限制，开设的课程多为独立的验证性实验，教学过程中以教师为主体，学生在模仿照搬的基础上完成实验。这种教学模式极大地束缚了学生的思维，限制了学生的视野，不利于学生创新意识和动手能力的培养，实验教学缺乏知识深化与升华的过程。

　　（3）理论联系实际方面

　　学生对生物发酵技术在生产实际中的应用方面了解少，不能把握生物发酵技术的发展前景，认识不到发酵工程在生物产业领域所处的重要地位，由于忙于繁杂理论课程的学习，很少去工厂参观和实习的机会，所学知识很难得到相应的实践应用。

　　基于以上存在的种种问题，为了激发学生浓厚的学习兴趣，充分调动学生的学习积极性，提升学生发现问题和分析问题的能力，从而使学生的表达能力、组织协调能力和处理生产实际的综合能力得到提升，发酵工程的课程教学应该采取一些改进措施。

　　1）创新教学内容

　　创新教学内容不仅能提高教学效果，激励教师自觉加快自身知识更新，提高教学水平，还有助于激发学生的学习兴趣和学习热情，拓展学生的知识视野等。在课程的教学前，要设计好教学环节，同时讲授中应尽量避免单纯罗列标题和枯燥无味的叙述，在内容的组织上多下功夫，同时也应尽可能把复杂的问题通俗化，以便于学生理解与掌握。讲解理论知识时，采用基本理论和典型工艺讲授相结合，理论与生产实际密切结合，理论与学科前沿相结合，使学生能够较好地将理论知识和实际应用相结合，使学生能够深入的掌握理论知识。

　　（1）课前参观工厂-建立直观认识

　　直观认识往往不能真实地反映事物的本质特征，但可以作为理性概括的基础。在发酵工程课程开课之前，先带领学生到工厂进行参观，使学生了解发酵车间的控制操作，初步了解发酵工艺的基本流程和设备等，使学生对发酵工程课程有个直观的认识。此时学生头脑中会产生很多的问题，将这些问题带到课堂的理论学习中时，就会有一种渴求知识的愿望，有利于激发学生的学习积极性。

　　（2）采用“走出去和请进来”教学模式

　　单元操作控制是发酵工程在生产应用中的关键因素，相关企业生产一线技术人员拥有丰富的实践经验。为此，可以采用将课堂设在发酵生产车间的走出去教学方式，针对发酵控制过程中的关键控制点进行逐一实地学习，带领学生到包括葡萄酒、水果酒、果醋和啤酒等发酵生产车间实地参观，由教师和工厂技术人员现场讲授发酵工艺与控制技术。聘请经验丰富的发酵工程师作为特聘教师，进入学校课堂进行发酵控制关键技术的授课，使讲授内容更加生动和贴近生产实际。通过这种教学方式实现高校和企业的优势互补[2]。

　　（3）树立学生的实验主体地位

　　为了让学生更好地掌握发酵工程的理论知识，提高其解决产业化关键问题的能力，使学生在掌握发酵工程基本理论知识的基础上，学到更多的实践知识，提高其动手能力，调动学生的积极性、主动性和创造性，就要创新学生实验操作。在学生学习了一定的理论知识后，要在此基础上加深理解，就要选择关键性的验证实验作为实践教学的手段。如可为学生提供菌种，让其进行菌种扩大培养的实验，在发酵工艺控制中进行全自动发酵罐培养和操作，学生可直观认识各个参数的控制情况，从而将理论知识和实践教学有机结合。也可将实验中原来由教师提前准备好的有些步骤，例如材料的预处理、培养基的制备、菌种的活化和扩大培养等，让学生来完成，使学生接触更多的仪器设备，获得更多的实验技能。使学生成为实验的主体，学生根据预习情况和教师示教，在头脑中形成完整的实验架构，包括目的、原理、材料、方法以及步骤，通过操作来完成自己的设计并达到预期实验目的。

　　减少验证性实验数量，适当增加设计性和创新型实验。通过精心选择少量基本技能训练的实验内容，便于学生掌握。加大综合性实验和创造性实验的比重，实验之前让学生自己收集相关涉及题目的资料，再组织学生进行试验设计方案的评比，进行实验方案的论证比赛，再根据设计的方案进行创新实验。在过程中强调问题 分析与结果讨论的重要性，培养学生分析问题和解决问题的能力。学生在撰写实验报告时按照正规毕业论文的格式，培养学生专业论文的写作能力。 　　2）创新教学方法和手段

　　（1）应用“启发、讨论和非指导性”的教学方法

　　采用“启发式”和“讨论式”的教学模式，以及教学互动和相互转换的“自主教学”模式，使课堂从传统的单向传授转变为双向活动过程。首先讲重点、难点，难懂的问题讲深讲透，易懂的内容则指出关键，留下问题。其次要善于提出问题，让学生多思考，多反问，使学生在积极思考中接受知识。对于内容相近的只讲授其中一部分，其它部分引导学生自己学习。给学生多指定参考书和相关参考文献，鼓励学生课下自主学习，培养学生自主学习的能力[3-4]。

　　采用课堂讨论的方式教学，课堂讨论主要强调的是学生的自学，学生间的讨论以及教师的指导三方面的作用。针对学生在听课和学习过程中可能遇到的问题或萌生的一些新见解安排3-5次课堂讨论。将课程中较简单的章节安排学生准备，由学生自己讲解、提问和讨论，以此培养学生的综合能力。

　　采用非明示性和间接性的“非指导性”语言，提升指导的艺术性而促进学习，帮助学生达到更大程度的个人的统合、有效性和现实的自我鉴定。教学过程中创造一种学习环境，以利于激发、考核和评价种种新出现的知觉的过程，帮助学生理解他们自己的需要和价值，以便能有效地指导他们自己的学习决策[5-6]。

　　（2）采用现代化教学手段

　　随着科技的发展，现代化的多媒体教学在我国高校得到迅速发展和应用。教师可在有限的时间内，借助结合文字、图像、动画及声音等多媒体向学生传递丰富的教学信息，使得教学生动活泼。现代化教学手段可实现校内课程的网络教学，在校园网上构建网络教学平台，学生可以随时随地进行学习，摆脱传统的面授教育，突破时间和空间的限制，提升教学的灵活性。将发酵工程的生产工艺过程的视频穿插于课堂多媒体教学中，使整个工艺过程变得形象直观，加深学生对知识的理解，提高教学效果[6]。

　　（3）结合生产实际教学

　　将理论教学与生产实际密切结合，在教学上进行发酵过程基本原理与单元操作讲授强化的同时，结合前沿的科研动态，精选案例进行分析。例如教学中可将发酵工程设备部分，包括原料制备、发酵罐、通风设备和发酵控制设备等单独进行讲解；以典型的发酵工艺流程为主线，将发酵工程中各研究对象共性的规律提炼出来，按照发酵工艺过程的主线来教学，采用基本理论和典型工艺讲授相结合，典型到一般再到应用，使各个章节相互紧密衔接，使学生更清楚、更完整地掌握发酵工艺的全过程。使学生在掌握生物学基本原理的基础上能对发酵过程中的工程问题进行全面的认识。

　　3）密切理论联系实践

　　实践是创新的源泉。通过自主实验、参观工厂和工厂实习等培养学生的创新精神，达到理论联系实践的目的。在实验的基础上尽量多组织学生参观一些果醋厂，果酒厂、味精厂、有机酸厂等。参观前使学生提前了解生产工艺和重要的生产设备，在参观过程中鼓励学生多提问题，参观后再对参观内容进行概括性讲授，引导学生把感性知识提升到理性认识。通过理论与生产实践结合的教学方式，使学生真正了解利用微生物进行发酵生产的实际内容和具体操作流程及生产中尚待解决的问题。安排学生到相关工厂实习，实习周期为1-3个月，从生产工艺的最初阶段到成品阶段的岗位依次进行操作，通过实习使学生真正接触工业发酵生产，提高学生的适应能力，以及发现问题和解决问题的能力。

　　综上所述，发酵工程课程教学除了教学方法的改进外，还应加强任课教师队伍建设，请有经验的教师通过言传身教对新教师进行传、帮、带；通过深入的教学研究不断提高教学水平；多为教师创造条件参加国内外深造机 会 。坚持教学与科研结合，依托发酵工程学科背景，强调产学研互动，使得发酵工程课程的建设始终保持与学科发展相适应。在传授知识的同时更应培养学生的学习能力、解决问题的能力、交流能力、团队合作能力和创新能力，使他们能更快地适应未来工作的需求。

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