燕衛(wèi)東

（赤峰學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古赤峰024000）

微生物發(fā)酵工程課程教學(xué)探索與實踐

燕衛(wèi)東

（赤峰學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古赤峰024000）

根據(jù)赤峰學(xué)院轉(zhuǎn)型發(fā)展的戰(zhàn)略方針，結(jié)合生產(chǎn)實踐對微生物發(fā)酵工程教材內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和處理，對教學(xué)策略、教學(xué)方法、教學(xué)手段、成績評定辦法等進(jìn)行多方位改革嘗試，現(xiàn)在對探索和實踐做出總結(jié)與大家交流.

微生物發(fā)酵工程；課程改革；內(nèi)容調(diào)整

1 微生物發(fā)酵課程的自然信息與改革背景

微生物發(fā)酵工程是利用微生物的生長繁殖和代謝活動，來大量生產(chǎn)人們所需產(chǎn)品過程的理論和工程技術(shù)體系，又稱發(fā)酵工程.是生物技術(shù)專業(yè)必修課程，也是生物科學(xué)專業(yè)選修課程，學(xué)時數(shù)為36學(xué)時.微生物發(fā)酵工程是生物技術(shù)主要內(nèi)容之一（生物技術(shù)包括：基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程等領(lǐng)域）.該課程開設(shè)的目的是為學(xué)生將來就業(yè)或深造構(gòu)建比較全面的知識體系.微生物發(fā)酵工程本世紀(jì)剛剛在我國開始進(jìn)入研究領(lǐng)域，陸續(xù)在一些生物技術(shù)或生物工程專業(yè)開設(shè)該課程，但到目前還沒有形成完善的理論體系，也沒有一套權(quán)威的教材，并且，市面上相應(yīng)的書籍也很少.因此，本人根據(jù)赤峰學(xué)院轉(zhuǎn)型發(fā)展的戰(zhàn)略，培養(yǎng)“應(yīng)用型、創(chuàng)新型、復(fù)合型”人才的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合生產(chǎn)實踐對教材內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和處理，對教學(xué)策略、教學(xué)方法、教學(xué)手段、成績評定辦法等方面進(jìn)行大膽改革嘗試，現(xiàn)在對探究做出總結(jié)與大家交流.

2 微生物發(fā)酵工程課程內(nèi)容調(diào)整和要求

微生物發(fā)酵工程教材目前出版的種類不多，只有5種，本人通過分析對比，認(rèn)為高等教育出版社出版的李艷所著《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》、科技出版社出版的曹軍衛(wèi)所著《微生物工程》、化學(xué)工業(yè)出版社出版的余龍江所著《發(fā)酵工程原理與技術(shù)應(yīng)用》，其無論在內(nèi)容上還是在知識體系上比較全面完整.但是，李艷所著《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》內(nèi)容雜而多，里面很多章節(jié)是微生物學(xué)和生物化學(xué)的內(nèi)容，在教學(xué)上是一種重復(fù)；曹軍衛(wèi)所著《微生物工程》內(nèi)容雜而亂，缺乏條理和系統(tǒng)；而余龍江所著《發(fā)酵工程原理與技術(shù)應(yīng)用》內(nèi)容簡明調(diào)理性強，而且知識系統(tǒng).因此，本人最終選擇了余龍江所著《發(fā)酵工程原理與技術(shù)應(yīng)用》一書作為教學(xué)參考教材，其余作為輔助資料，由表及里，去粗取精，按照發(fā)酵工業(yè)的流程和特點進(jìn)行優(yōu)化內(nèi)容，最終確定下列十一章作為教學(xué)重點知識體系講解.

第一章概論

要求學(xué)生掌握發(fā)酵工程概念，發(fā)酵工程的特點；理解發(fā)酵工程的一般流程；了解微生物發(fā)酵工程的主要內(nèi)容、微生物發(fā)酵工程的發(fā)展簡史和現(xiàn)狀、微生物工業(yè)的特點及其范圍、國內(nèi)外微生物工業(yè)概況及其發(fā)展趨向.

第二章發(fā)酵工業(yè)菌種

要求學(xué)生掌握發(fā)酵工業(yè)菌種的類型、應(yīng)具備的特點，菌種分離的步驟、選擇性培養(yǎng)的概念和原理、菌種選育的原理和方法、菌種保藏的原理.理解菌種、菌株、菌種衰退的概念.了解工業(yè)發(fā)酵菌種的類型和菌種改良的進(jìn)展.具有從自然界分離菌種和保藏菌種的能力.

第三章發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基

要求學(xué)生掌握培養(yǎng)基、生長因子、前體、理論轉(zhuǎn)化率、實際轉(zhuǎn)化率的概念，掌握培養(yǎng)基的原材料、淀粉水解糖的制備，工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基配置原則；理解工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基配置原則（要求），斜面培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基的特點，培養(yǎng)基設(shè)計的一般步驟；了解常見天然原料和國內(nèi)外培養(yǎng)基設(shè)計進(jìn)展.培育設(shè)計發(fā)酵培養(yǎng)基的能力.

第四章發(fā)酵工業(yè)種子的制備

要求學(xué)生掌握種子擴大培養(yǎng)的概念、一般步驟、種子罐級數(shù)、接種量、影響種子質(zhì)量的因素及措施、發(fā)酵劑;理解種子具備的條件、種齡、發(fā)酵劑的特點；了解種子制備的過程、影響種子質(zhì)量的因素、質(zhì)量控制措施，了解發(fā)酵劑的特點.具備種子擴大培養(yǎng)的能力.

第五章發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)

要求學(xué)生掌握滅菌、消毒、除菌概念，發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)；理解培養(yǎng)基的分批滅菌法及連續(xù)滅菌法，空氣除菌；了解對數(shù)殘留定律、過濾器的除菌機理及深層通風(fēng)發(fā)酵法常采用的過濾除菌法了解滅菌技術(shù)的新進(jìn)展.培育無菌操作能力.

第六章發(fā)酵設(shè)備

要求學(xué)生掌握通用式發(fā)酵罐的基本結(jié)構(gòu)及發(fā)酵罐的部分部件功能；理解發(fā)酵罐的類型及特點；了解自吸式發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐的特點，了解發(fā)酵罐設(shè)計的基本原則.

第七章發(fā)酵動力學(xué)

企業(yè)引入財務(wù)管理標(biāo)準(zhǔn)化的理念，結(jié)合各業(yè)務(wù)部門工作制定財務(wù)管理流程。各企業(yè)可以根據(jù)本單位的業(yè)務(wù)實際進(jìn)行指標(biāo)分解，結(jié)合各部門的工作特點及費用指標(biāo)的預(yù)算情況制定財務(wù)報銷的業(yè)務(wù)流程，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的單據(jù)及傳遞程序。標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一了、報銷流程設(shè)計好了，再借助于“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維和技術(shù)，財務(wù)部門在處理業(yè)務(wù)的時候可以做到邏輯上集中，物理上分散。需報銷的員工即使在不同的地區(qū)工作，也可以利用互聯(lián)網(wǎng)等通信工具完成財務(wù)報銷，達(dá)到了即時交流的目的。

要求學(xué)生掌握現(xiàn)代發(fā)酵的主要方式，分批發(fā)酵、補料分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵的特點，主要動力學(xué)參數(shù)和Monod方程要點.理解有關(guān)動力學(xué)模型；了解連續(xù)發(fā)酵的動力學(xué).

第八章發(fā)酵過程控制

要求學(xué)生掌握微生物需氧與溶氧的控制；掌握發(fā)酵過程中的溫度、PH值、二氧化碳、泡沫和補料等因素對發(fā)酵過程中的影響及其控制方法；理解影響氧傳遞速度的主要因素；了解傳質(zhì)理論、溶氧系數(shù)的測定方法和溶解氧的測定和控制方法，了解發(fā)酵終點監(jiān)測與控制，了解發(fā)酵過程的自動控制技術(shù).培育發(fā)酵過程各種參數(shù)的控制操作能力.

第九章發(fā)酵污染及其防治

要求學(xué)生掌握無菌技術(shù)的方法、染菌的危害、染菌的異?，F(xiàn)象、染菌的原因和分析、染菌的檢查方法、防治染菌的措施；理解染菌對發(fā)酵影響；了解染菌的挽救與處理.具備染菌檢查和分析的能力，具有查找染菌原因的能力.

第十章發(fā)酵產(chǎn)物的提取與精制

要求學(xué)生掌握細(xì)胞破碎、萃取、結(jié)晶的原理和方法；理解發(fā)酵產(chǎn)物的提取、精制及發(fā)酵醪液的預(yù)處理方法；理解沉淀法、細(xì)胞破碎方法、吸附法、濃縮法、膜分離、萃取法、色譜法、結(jié)晶法、干燥法和蒸餾法提取與精制發(fā)酵產(chǎn)物；了解離子交換法的原理和方法.

第十一章發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)舉例（酸奶、葡萄酒、氣泡酒、乙醇、啤酒、味精、檸檬酸、青霉素、維生素C的發(fā)酵生產(chǎn)）

要求學(xué)生熟悉谷氨酸（味精）、乙醇、檸檬酸、酸乳、葡萄酒、氣泡酒、啤酒、青霉素等產(chǎn)品的發(fā)酵過程；了解醬油和醬制品的發(fā)酵過程，了解食醋的發(fā)酵過程.

這十一章內(nèi)容完全滿足發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)實踐所需要的知識體系，而且具有通用性、實用性、系統(tǒng)性，第十一章發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)舉例在幾種教材中是沒有的，一般是食品發(fā)酵專業(yè)所開的獨立專業(yè)課程內(nèi)容.本人考慮到在學(xué)生學(xué)完微生物發(fā)酵工程的知識后，應(yīng)該應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中進(jìn)行消化，酸奶、葡萄酒、氣泡酒、乙醇、啤酒、味精、檸檬酸、青霉素、維生素C等產(chǎn)品，目前是內(nèi)蒙古地區(qū)大型發(fā)酵企業(yè)的主要發(fā)酵產(chǎn)品，可以為學(xué)生到這些企業(yè)工作奠定基礎(chǔ).

3 教學(xué)方法改革，加強實踐性教學(xué)

本課程開展傳統(tǒng)教學(xué)、多媒體教學(xué)、實物教學(xué)等多方位教學(xué)方式有機結(jié)合，根據(jù)課程具體教學(xué)內(nèi)容特點，選擇與之相匹配的、并得到學(xué)生普遍認(rèn)可的最佳教學(xué)方法與手段.在當(dāng)今生物學(xué)知識不斷更新、教學(xué)內(nèi)容增加，而分配的課時數(shù)不斷減少的情況下，對課堂教學(xué)影響很大，在有限時間內(nèi)，既要完成教學(xué)任務(wù)，還要收到一定的效果，對教師壓力很大，對教師的要求較高，要求教師在壓縮教學(xué)內(nèi)容和課時數(shù)的同時，更多的考慮講授的內(nèi)容和質(zhì)量.因此，要將原來多而雜的內(nèi)容，整理成少而精的知識，在有限時間內(nèi)，高質(zhì)量的完成教學(xué)計劃內(nèi)容.本人認(rèn)真大量研讀、整理歸納，不斷提高和創(chuàng)新改進(jìn)，形成了一個體系完整、結(jié)構(gòu)簡明、重點突出、內(nèi)容先進(jìn)、形象化、具體化多媒體軟件腳本.教師教學(xué)更加形象、生動、直觀、簡潔，啟迪學(xué)生的多方思維，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂的教學(xué)效果，再結(jié)合課堂上老師的指點，使學(xué)生對感性知識加深了理性認(rèn)識.同時，使微生物發(fā)酵工程的課堂教學(xué)充滿生機和活力.

本課程利用多媒體作為輔助手段，教學(xué)中精選內(nèi)容，突出重點、難點，著重講清基本概念、基本原理和基本方法.通過多媒體選取發(fā)酵實例，理論緊密聯(lián)系發(fā)酵生產(chǎn)實踐，有助于學(xué)生理解和掌握所講授內(nèi)容.在講授方式上，摒棄“滿堂灌”的作法，方法上通過啟發(fā)式、探究式、討論式、互動式培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和調(diào)動學(xué)生積極思維，并加深對所學(xué)知識的理解和記憶.針對一些問題采用專題的形式讓學(xué)生展開討論或撰寫小論文，增強學(xué)生自學(xué)和查閱參考資料的意識.

本課程沒有開設(shè)實驗課，因此，本人增加實踐性教學(xué)的內(nèi)容，如菌種篩選，以淀粉酶產(chǎn)生菌的篩選全部過程講解；菌種改良，以紫外線誘變育種、基因工程改良加以授課；培養(yǎng)基圍繞內(nèi)蒙古乃至赤峰地區(qū)的原料進(jìn)行設(shè)計.產(chǎn)品提取，以赤峰制藥廠生產(chǎn)土霉素提取過程為例，氨基酸提取，以內(nèi)蒙古生物科技公司發(fā)酵生產(chǎn)味精（谷氨酸）提取過程為例介紹.選用的圖片大多是微生物發(fā)酵工程在食品、輕工、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、保健、畜牧業(yè)、紡織、能源、石油開采、環(huán)保等眾多方面的應(yīng)用密切相關(guān).使學(xué)生充分認(rèn)識到，微生物發(fā)酵工程的發(fā)展已滲透到人們生活的各個方面，從衣、食、住、行到醫(yī)療保健，無不與之息息相關(guān).多媒體課件的制作上做到圖文并茂，動畫顯示，重點的內(nèi)容標(biāo)注關(guān)鍵詞或用紅字顯示，這樣有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和對內(nèi)容的把握.課堂上看到學(xué)生乏味時，本人通過講小笑話，或表演小魔術(shù)來吸引學(xué)生和活躍氣氛；在課程進(jìn)行到中間時，帶領(lǐng)學(xué)生到赤峰制藥廠抗生素發(fā)酵生產(chǎn)車間現(xiàn)場考察參觀學(xué)習(xí)等，學(xué)生客觀上對發(fā)酵生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)有了比較真實的認(rèn)識.

4 課程考核方法改革

考核是考察教學(xué)效果的主要方法，是樹立良好的學(xué)風(fēng)，保證教學(xué)質(zhì)量的重要手段.微生物發(fā)酵工程課程的考核改革做了以下幾個方面嘗試：（1）科學(xué)確定考試內(nèi)容.按照培養(yǎng)目標(biāo)的要求,試題所涉面寬，主觀性試題與客觀性試題相結(jié)合為主.（2）考核方式多樣化.考核方法除了期末閉卷考試外，還結(jié)合作業(yè)、出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度等綜合考核，此外，課堂小測驗、筆試與綜合考試相結(jié)合.（3）建立科學(xué)評分制.采用綜合的、靈活的、相對的評分辦法，使成績評定綜合化，把期末考試、平時測驗、學(xué)習(xí)紀(jì)律、課堂提問成績按一定比例綜合記入學(xué)生成績.這些措施普遍為學(xué)生所接受，對促進(jìn)學(xué)習(xí)取得良好效果.（4）撰寫小論文.如：以氨基酸代謝為例，說明為什么有些突變菌株對末端代謝產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)類似物具有抗性；舉例說明如可實現(xiàn)使微生物合成比自身需求多的多的產(chǎn)物；設(shè)計一個從自然界中篩選高溫淀粉酶產(chǎn)生菌的實驗方案；如果纖維素酶的合成是受反饋阻遏作用的控制，根據(jù)這一調(diào)控機制設(shè)計纖維素酶高產(chǎn)菌的選育方案等等為題，讓學(xué)生完成一篇小論文.學(xué)生在寫作過程中，通過資料查找、內(nèi)容整理、總結(jié)概括等環(huán)節(jié)，可以扎實的把握有關(guān)知識，同時也加深了對某一主題的理解.

5 課程目前存在的不足

本課程需要有實驗課作為補充，沒有條件開設(shè)綜合性和設(shè)計性實驗.教學(xué)設(shè)備還需進(jìn)一步補充和更新.目前補充和更新計劃已經(jīng)完成，待學(xué)校資金到位后即可解決.實驗室開放力度需進(jìn)一步加大，管理水平有待進(jìn)一步提高.資料室建設(shè)差距較大.目前用于微生物發(fā)酵工程教學(xué)和研究的專業(yè)資料還很匱乏.需要聘請有實踐經(jīng)驗的生物工程技術(shù)人員指導(dǎo)教學(xué).

6 課程的建設(shè)目標(biāo)

從我校人才培養(yǎng)戰(zhàn)略和學(xué)分制教學(xué)的需要出發(fā)，以選用高水平的教材為基礎(chǔ)，補充和完善教學(xué)大綱和實驗指導(dǎo)、設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，以多媒體課件建設(shè)為突破口，根據(jù)各部分的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計教學(xué)方法和教學(xué)手段，建立一整套符合培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)要求的教學(xué)與考核體系，總體達(dá)到國內(nèi)同類院校該課程建設(shè)的先進(jìn)水平.努力將該課程逐步建設(shè)成為校級精品課程.通過該課程的建設(shè)，培養(yǎng)和造就一支結(jié)構(gòu)合理、業(yè)務(wù)素質(zhì)較高、團(tuán)結(jié)協(xié)作的教學(xué)隊伍.開設(shè)實驗，建立和完善實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)外部環(huán)境，逐步改善和提高實驗的硬件建設(shè)和軟件建設(shè)，拓寬實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)思路，開設(shè)設(shè)計性、綜合性及研究性實驗，加強實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)體系的建設(shè).充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)教學(xué)與管理的網(wǎng)絡(luò)化，使各種教學(xué)資料上網(wǎng)開放.

G642.0

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1673-260X（2013）11-0194-03