谢海伟　陈勇智　尹艳　孙键　毛露甜

摘  要：发酵工程课程是一门实践性强、应用性广的课程，是生物技术专业必修课程，是理论学习与工程实践相结合的典型课程。该文重点介绍发酵工程课程教学过程中存在的问题，针对目前教学过程中的问题采取教学改革措施，主要从发酵工程的课程目标建设、教学内容调整、教学体系构建和教学模式革新等方面，对发酵工程课程应用型人才培养模式进行改革探索。通过发酵工程课程教学改革的实施，可以提升学生的工程化、应用型的能力，提高学生的就业竞争力。

关键词：发酵工程；应用型；课程改革；教学模式；就业竞争力

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）17-0135-05

Abstract： Fermentation Engineering is a course with strong practicality and wide application. It is a compulsory course and a typical course combining theoretical learning and engineering practice of biotechnology major. This paper focused on the problems existing in the teaching process of fermentation engineering course， and took teaching reform measures for the problems in the current teaching process. It mainly explored the reform of the training mode of applied talents in fermentation engineering course from the aspects of the construction of Fermentation Engineering course objectives， the adjustment of teaching contents， the construction of teaching system and the innovation of teaching mode. The implementation of fermentation engineering teaching reform could improve students' engineering and application-oriented ability and improve students' employment competitiveness.

Keywords： Fermentation Engineering; application type; curriculum reform; teaching model; employment competitiveness

发酵工程课程是生物技术、生物制药、生物工程和食品科学与工程等专业的核心课程、必修课程，是理论学习与工程实践相结合的桥梁与纽带。本课程教学目的是使学生掌握发酵工程的基本理论知识、最新研究进展和行业发展趋势，使学生掌握发酵的工艺原理，并可以分析和解决现代发酵工业生产中的具体问题，同时使学生具备菌种分离、筛选、选育和保藏能力，过程控制与优化发酵条件；具有探求发酵工程新工艺、新设备能力；从事发酵工程研发与设计的能力；使学生对发酵过程有一个全面的、具有工程意识的认识；要求学生有一定的自学能力，能自主获取知识对发酵工程的知识进行系統化，以提高发酵工程实验动手能力、工程实践能力。

一  本校现有发酵工程课程教学过程中弊端

（一）  重理论，轻实践

发酵工程课程涉及微生物学理论、生物技术原理、工程原理和机械设备设计等多学科交叉，是一门技术性、应用性、实践性较强的综合性课程。发酵工程的传统教学模式是主要重视课程理论教学，忽视实践实验环节；生物技术专业学生无工科基础，往往忽略工程原理、工厂设计；教材中理论性内容过多，实践案例中涉及工程实践章节，可操作性较差；课堂教学中只讲理论，不讲工程实践，导致理论教学和实践教学存在脱节现象；学生习惯理论知识的学习，理论结合实践的能力较差，解决生产实践中存在的问题能力较弱，缺少团队合作意识等问题[1]。

（二）  教学模式传统，缺乏自主学习能力

学生的主动学习能力较差，没有养成自主学习习惯；课堂教学效果差，教师授课以理论讲解为主，采用传统的PPT课件展示，以板书演示、口头讲解为主，教学内容空洞，现代信息化教育手段应用较少，导致学生缺乏学习兴趣；教材内容陈旧、不新颖，理论内容生涩难懂，教材内容更新与生产实践脱节，导致学生学习兴趣不高；课堂教学模式单一，存在满堂灌现象，与学生互动交流较少，学生被动学习，导致学生学习兴趣不高；发酵工程课程思政建设不够，课程思政内容、课程思政元素、课程思政示范案例融入不顺畅，存在生搬硬套现象，导致学生学习兴趣不高。

（三）  课程考核体系不科学

发酵工程课程考核方式不够科学，重结果、轻过程，目前主要采用传统的期末闭卷考试形式，虽有过程性考核，但过程性考核单一、比例较低，平时成绩占比30%，期末成绩占比70%；考核环节主要以期末考试试卷形式考核，主要考理论知识，实践综合题型较少；平时过程性考核形式单一，实践操作性环节较少。目前的考核方式不适应发酵工程课程应用性强的特点，不利于培养学生创造性的能力，不能满足工程化教育认证指标的要求[2]。

二  发酵工程课程目标的确定

在工程教育认证的背景下，面对发酵工程课程教学中存在的问题，急切需要对发酵工程课程进行教学模式创新，以提高课程教学质量，提升学生对发酵工程课程的学习积极性，从而实现课程目标支撑毕业要求，实现生物技术专业人才培养目标的达成。

根据工程教育专业认证的“学生中心，产出导向，持续改进”理念，发酵工程的课程目标应该以毕业要求为导向，根据毕业要求的具体指标点来设计课程目标。所有教学环节（课堂教学模式、教学设计、教学实施、教学考核及教学评价）均围绕课程目标来进行，并基于课程目标达成度进行持续改进。

生物技术专业学生的培养目标包括系统掌握生命科学的基础理论、基本知识及基本技能，熟悉生物技术产业及其相关方针、政策和法规，能在生物医药与健康、食品、现代农业等行业从事与生物技术相关的生产管理与质量监控、应用技术与开发等工作，具有创新精神的高素质应用型人才。

课程体系设置要能满足培养目标达成、毕业要求达成，明确发酵工程课程在生物技术专业人才培养中的作用。结合工程教育认证的要求，对发酵工程课程教学大纲进行了重新修订，明确课程教学目标与课程目标、毕业要求的支撑关系，使课程目标从“传授知识”转变为“培养能力”，为能力培养的课程评价方法提供依据。完成生物技术专业人才培养目标达成度调查报告、生物技术专业毕业要求达成度调研报告、课程目标达成度调研报告，三者有机结合，相互支撑，实现应用型人才培养达成。发酵工程课程设置4个课程目标。

目标1：掌握发酵工业所必需的理论知识和实践技能，能运用所学的知识对发酵工程领域中问题进行分析，并解决工程应用问题。

目标2：熟练运用发酵工程的基本理论，理论结合实践，培养学生“工程化”知识理念；培养学生解决实践遇到问题的能力。

目标3：加强实践技能训练与培训，使学生学会发酵设备、仪表、仪器的使用和工艺流程操作，具备较强的实操能力。

目标4：使学生树立正确的自然观、发展观、生命观及生态保护观念、工程理念，培养学生的社会责任感和担当，培养学生的家国情怀。

三  发酵工程课程教学内容优化

坚持选择国家规划教材，使用优质教材，根据惠州学院人才培养的实际需要，发酵工程课程组选用余龙江教授主编的《发酵工程原理与技术应用》作为教材，并对选用教材的知识体系、结构框架和教材内容进行归纳、模块化整理。通过以“学生为中心，产出为导向”的理念，对发酵工程教学大纲进行重新修订，融入课程思政元素；以选用教材为基本授课框架，结合最新课程前沿，对教材的内容进行适度的增减，把与学生专业发展、就业技能不相关的内容进行删除，把与学生专业发展和就业需求关系密切的内容进行增加。教学内容紧跟前沿，联系生产实际，注重发酵工程方面新研究成果的融合。同时，课程实践教学结合工业发酵生产应用，使学生了解发酵工业行业的新興科学技术。

余龙江主编的《发酵工程原理与技术应用》教材，共分16章，以现代发酵工业应用为主线，以系统介绍发酵工业所必需的基本理论和基本实践知识为框架，我们将发酵工程内容分成七个模块：模块1——菌种选育；模块2——发酵原料；模块3——发酵过程；模块4——产物分离；模块5——废物处理；模块6——发酵实验；模块7——发酵实例。如图1所示。

按照发酵工程模块化课程建设分类：模块1——菌种选育，包括第2章工业微生物菌种；模块2——发酵原料，包括第3章发酵工业的培养基设计、第4章无菌技术；模块3——发酵过程，包括第5章种子扩大培养、第6章发酵动力学、第7章氧的供需、第8章发酵生理及其过程控制、第9章发酵罐的放大与设计；模块4——产物分离，包括第11章发酵产品的提取与精制；模块5——废物处理，包括第12章发酵工业的清洁生产、第14章发酵经济学；模块6——发酵实验，包括第4章发酵工业无菌技术、第10章基因工程菌发酵、第13章发酵工厂设计；模块7——发酵实例，包括第15章发酵产品生产原理与技术应用、第16章发酵工程在现代发酵工业中的应用。在给学生授课时，将现有教材进行分模块教学，按照现代发酵工业产业需求，进行知识结构分类，可以使得学生在接受发酵工程知识体系更合理、更全面，有利于学生对发酵工程实践操作，掌握发酵工程理论与实践。

四  现代教学手段、教学模式的运用

（一）  线上、线下同步课堂

受新型冠状病毒感染疫情影响，2021年第1学期开学部分学生未能返校，为保证教学工作能够正常开展，实施常规的课堂教学与线上教学相结合的同步授课方式是非常必要的[3]。针对疫情导致的突发状况，发酵工程课程组做好了多种应急教学手段，一是课程组通过超星尔雅网络课程平台——学习通建立了发酵工程在线教学课程，及时上传教案、课件、教学视频和教学资料等，学生可以通过自建发酵工程在线教学课程进行课前预习、课中练习、课后复习，解决未返校学生的学习问题；二是在进行常规课堂教学时，实施同步视频直播，可以兼顾返校生与未返校生，这要求学校提供相应的教学设备，可以通过腾讯会议、钉钉会议等实现线上线下同步授课，教学效果较好[4]。

（二）  翻转课堂

在发酵工程教学中尝试了翻转课堂教学模式[5]。在教学中引入基于超星尔雅教学平台，通过课前的教学资料、教学视频、教学动画等让学生自学完成课程基本知识的预习；利用课中的研讨交流来帮助学生实现知识内化；利用课后复习练习加深巩固知识的全新教学理念和方式，体现了教师的教学主导性及学生学习的主体性。发酵工程翻转课堂具体实施过程：首先制作教学课件、录制教学视频，课件与教学视频是发酵工程翻转课堂的重要载体，直接影响学生课前预习知识传递和课内教学活动的效果。其次要选择合适的在线学习平台，发酵工程采用超星尔雅教学平台，发酵工程课程组构建了基于学习通的课程教学平台[6]。实施翻转课堂中组织和利用学习通教学平台的功能见表1。

最后，学生在课堂上的学习效果，要以学生PPT汇报、小组研讨、心得体会为主要形式体现，采取小组交流学习、案例讨论等教学方法，师生在双向的交流协作中完成教学任务。基于学习通平台的翻转课堂在发酵工程课程中的应用模式，如图2所示。

（三）  发酵工程实操与虚拟仿真实验室平台协同教学模式

发酵工程虚拟仿真实验教学资源建设，主要是借助现代计算机和网络技术对虚拟仿真实验教学进行优化，能够充分满足现代发酵工业发展需求。发酵工程虚拟仿真实验资源主要来自国家虚拟仿真实验教学项目共享服务平台（http：//www.ilab-x.com/），其中可共享的实验中心有2 079个，以及网上公开共享平台（https：//bfe.hist.edu.cn/jxzy/fzjxzy.htm）等。虚拟仿真实验教学可以解决发酵工程实操制约因素，在发酵工程真实的实验环境中，由于受到材料质量、外部环境和实验设备、实验操作人员的素质等各项因素的影响，在重复性和熟练操作上不如虚拟仿真实验[7]。加大对发酵工程虚拟仿真实验教学资源建设的力度，利用信息化教学和实验模拟能够充分发挥现代信息化技术优势，提升实验的准确度、重复性、针对性，实现发酵工程的现代化教学。在对发酵工程课程虚拟仿真实验教学优化时，要从教学内容安排、教学单元制定、授课模式和设备使用等多方面考虑[8]。为保证模拟仿真教学效果，学生应提前预习基础实验操作过程、实验原理、实验设备构造与运行、实验技术和工艺流程等基本实验操作环节。虚拟仿真实验与发酵工程实操结合具有协同效果，学生进行虚拟仿真实验后再进行实体实验，具有良好的学习效果，主要表现在：虚拟实验可以降低学生在实际操作中产生的心理恐惧感。如，发酵工程实验中涉及的高温蒸汽、高压气体、高压设备和复杂管路系统。虚拟仿真实验可以对关键实验进行反复操作，熟练操作后，大大减少了误操作的次数。虚拟仿真实验操作更逼真，更接近实际场景，通过虚拟实验训练以后，学生对实验原理和操作步骤的掌握，远比以前通过文字讲解学习要扎实得多，在实验操作中出现错误的次数明显减少。虚拟实验大大减轻了学生实验过程中对老师的依赖，提高了自主完成实验的自信心[9]。

五  结束语

应用型本科院校人才培养的目标与方向是将创新性、应用性的人才培养目标与地方经济特色及社会需求相结合，并根据学校自身办学条件和科学研究情况，不断调整学科方向、专业设置及相关课程的教学内容，重点使学生养成创新性、应用性、工程化的能力素质，不断提高学生的社会实践能力与就业竞争力。目前，在工程教育认证背景下，结合学校生物技术专业人才培养目标和就业需求[10]，对发酵工程课程进行课程综合改革，包括教学课程目标、教学内容、教学模式等。教师要转变教學理念，将以“成果导向、学生中心、持续改进”的教学理念融入到整个教学环节过程中去，提升本课程的教学效果，达到工程教育认证标准，更好促进学生能力素质的提升。发酵工程是一门实践型、应用型、工程化较强的课程，探索发酵工程课程教学改革是提高应用型人才培养落地的重要举措[11]。作为发酵工程课程组教学团队的一名教师，要不断提高自身的综合素质，夯实专业知识，要加强与企业联系，进行联合技术攻关，提升自身工程化能力素养；要根据专业特色和学科前沿最新进展，及时进行课程内容的调整；要结合现代信息化的教育技术手段，虚拟仿真与现实实操相结合，让理论和实践结合，使学生学到最新专业知识，锻炼实践技能，提高专业素养。

参考文献：

[1] 苑园园，吴荣荣.基于应用型人才培养模式下的课程教学改革与实践探索——以食品质量与安全专业《发酵工程》课程为例[J].现代农村科技，2020（10）：93-94.

[2] 王丽娟，谢文海，刘文.基于工程教育专业认证的《发酵工程》课程综合改革探索[J].教育现代化杂志，2019（80）：50-51.

[3] 林标声，陈小红，沈绍新，等.疫情常态化下“发酵工程”线上线下混合式教学模式的改革与探索[J].微生物学通报，2021，48（11）：4450-4458.

[4] 郎亚军，聂春雨，曲丽娜，等.基于超星学习通的混合式教学模式应用研究——以发酵工程课程为例[J].绿色科技，2021，23（5）：223-224.

[5] 程爱芳，邓政东，周念波，等.翻转课堂教学法在《发酵工程》教学中的应用探究[J].广东化工，2015，43（7）：159-160.

[6] 任晓莉，刘丽艳.翻转课堂在发酵工程教学中的应用及思考[J].黑龙江教育（理论与实践），2020（4）：68-69.

[7] 倪芳，刘洋，熊强，等.“互联网+”发酵工程实操与虚拟仿真中试实验室平台的建设与探索[J].微生物学通报，2020，47（11）：3725-3732.

[8] 梁剑光，韩曜平，朱东兴，等.新建应用型本科高校仿真教学实践与探讨——以常熟理工学院《发酵工程》仿真教学为例[J].广东化工，2016，43（8）：203-205.

[9] 鲁明波，刘亚丰，杨英，等.虚实结合的发酵工程实验教学模式探索与实践[J].高校生物学教学研究，2019，9（6）：41-45.

[10] 张海龙.“发酵工程”课程思政教学改革的探索与实践[J].微生物学通报，2021，48（4）：1394-1401.

[11] 师艳秋，林范学，冯磊，等.发酵工程课程教学改革在高素质应用型人才培养中的实践[J].高教学刊，2019（15）：110-112.