華子義， 劉振國， 朱正芳， 王錦華， 黃俊逸， 黃 海

(上海大學生命科學實驗中心，生命科學學院，上海200444)

0 引言

生物技術在國計民生中起著越來越重要的作用。為解決我國生命科學高等教育的人才培養(yǎng)與工業(yè)實際的人才需求之間的結構性矛盾，培養(yǎng)高層次應用型人才是十分必要的［1］。生物工藝學是培養(yǎng)生物工程專業(yè)人才的專業(yè)必修課，其要求學生掌握現(xiàn)代生物科學和工程技術的原理及應用，主要培養(yǎng)目標是使學生具備生物工藝相關的扎實的理論知識及靈活的應用能力［2］，因此對其構建合理的教學內容和課程體系，是十分重要的工作。課程建設是提高教育質量的重要舉措，上海大學生命科學學院的生物工藝學課程先后于2008年和2010年被上海大學和上海市教委列為校級和市級重點建設課程。幾年來，在學校和學院的大力支持下，結合我校特色及學生的學習能力和興趣，同時借鑒了兄弟高校的先進經(jīng)驗，我們從教學內容、教學方法、實驗教學、師資隊伍、教材建設等環(huán)節(jié)進行了多項改革和嘗試，收到了良好效果，促進了教學質量的提高。

1 改革思路

教學小組在上海市和上海大學重點課程建設項目的支持下，以提高教學質量，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力為主線，以建設精品課程為目標進行了一系列的教學改革和研究。具體研究思路為:①優(yōu)化和整合出符合教學大綱要求，能反映本學科新成果的課程內容體系;②編制多媒體課件和建設課程教學網(wǎng)站，實現(xiàn)課程教學信息化;③ 進行課程教學手段與方法改革，構建以學生為主體、教師為主導的教學模式;④ 增加實驗教學課時;⑤開設創(chuàng)新實驗課程，努力培養(yǎng)學生的綜合和創(chuàng)新能力。

2 教學內容改革

教學內容是課程建設和教學改革的核心和關鍵［3］，對生物工藝學課程教學內容的改革如下。

2．1 教材選擇

教材是教師與學生之間教與學的橋梁，是體現(xiàn)教學內容的知識載體，選擇具有系統(tǒng)、完整的知識體系和反映本學科最新成果的優(yōu)秀教材，是確保教學質量的關鍵。目前，國內的生物工藝學課程教材有很多種，一般多是以工業(yè)發(fā)酵為主線，但是，各編者在體系編排、章節(jié)順序、內容取舍、敘述方式、選擇的例證及描述的側重點等方面呈現(xiàn)不同風格［4］;主要內容大多包括微生物工業(yè)菌種選育和保藏、培養(yǎng)基配制及其滅菌、發(fā)酵機制與動力學、發(fā)酵過程優(yōu)化與控制、工業(yè)發(fā)酵染菌與防治、發(fā)酵產(chǎn)物提取與精制，有的還有發(fā)酵設備、生產(chǎn)實例介紹、廢水的生物處理等內容［2］。由于在開設生物工藝學課程的同時，還安排了“基因工程”、“酶工程”、“發(fā)酵設備”和“生化分離工程”等課程，因此，確定選用由我院王福源教授主編的《現(xiàn)代食品發(fā)酵技術》這本書作為教材。該書重點難點突出，知識量適中，能較好地滿足少學時的理論教學要求。該教材明確闡述了本學科的科學理論和概念，理論與工程實踐相結合，完整地表達本課程應包含的知識，注重與先行專業(yè)基礎理論、后續(xù)課程的銜接，同時又避免重復。該教材使用以來，學生反映良好，1999年該教材獲得上海市優(yōu)秀教材三等獎。同時，還指定了華東理工大學出版社出版的《生物工藝學》等作為主要參考書。

2．2 教學內容優(yōu)化

教學內容的選擇要具有系統(tǒng)性、基礎性、科學性、實用性和先進性［5］，并且必須理清課程邏輯，讓學生有章可循。為此，我們在做教案的時候，大量閱讀相關內容，總結其內在規(guī)律，形成一條主線，然后層層鋪展。即教學中，主要圍繞“一條主線，兩個基礎，典型案例”來展開教學。一條主線，即以生物工藝學各研究對象的共性規(guī)律總結而成，按發(fā)酵工藝的流程為主線(菌種→培養(yǎng)基→種子擴大培養(yǎng)→發(fā)酵過程控制→下游加工)來安排內容。兩個基礎，即生物化學基礎和微生物學基礎，在教學中設計的問題讓學生試著用這兩個基礎理論去分析解決。典型案例，即圍繞谷氨酸、檸檬酸等典型過程來精講案例，使學生在不同層次去體會理解。

2．3 優(yōu)化教學模式

教學質量與課堂教學效果密切相關。探索和改進教學方法，調動學生學習的積極性和主動性，提高教學質量、保證教學效果是教師的主要職責。在實踐中，我們采用了多媒體教學與傳統(tǒng)教學結合、理論教學與實驗教學結合、自主學習與協(xié)作學習結合，通過案例教學等多種形式的啟發(fā)式教學策略，加強了學生對基礎理論知識、基本技術的掌握，提高了學生的綜合能力。

(1)靈活多樣的多媒體教學。我們結合教學大綱利用Powerpoint、Flash、錄像等系統(tǒng)制作多媒體教學課件，使結構式、生物合成途徑、動力學公式、工藝流程圖等形象生動、直觀易懂、便于記憶，進一步調動學生的學習積極性，提高教學質量，同時大大節(jié)省教學時間［6-7］。當然，在課堂中，起主導作用的仍是教師，教師要適時、適當?shù)剡\用科學的教育手段去教書育人［8］。

(2)運用問題教學法強調啟發(fā)式教學。問題教學法是以問題為載體，使學生在設問和釋問的過程中萌生自主學習的動機和欲望，進而逐漸養(yǎng)成自主學習的習慣，并在實踐中不斷優(yōu)化自主學習的方法，能充分體現(xiàn)學生的主體地位，是近年來受到廣泛重視的教學改革模式［9-10］。當然，問題教學在理念上，不要為問題而問題，要從創(chuàng)造性教學培養(yǎng)問題意識、科學精神和構建創(chuàng)新素質的宗旨出發(fā)，注意問題的層次性;不能只限于“呈現(xiàn)型”問題，要注重“發(fā)現(xiàn)型”問題與“創(chuàng)造性”問題。通過相關啟發(fā)式教學，從學生的實際出發(fā)，采用多種方式，啟發(fā)學生的思維，調動學生的學習主動性和積極性，使課堂教學價值單向傳授變?yōu)殡p向共同的活動過程，有利于培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的能力，提高他們的表達能力和歸納能力［11］，激發(fā)學生的多向思維能力、創(chuàng)新能力和開拓精神。

(3)案例教學法。案例教學法是一種以案例為基礎的教學法，教師在教學中扮演著設計者和激勵者的角色，鼓勵學生積極參與討論。生命科學是源于實踐的學科，在教學過程中，充分應用案例，不僅使課堂生動形象，而且使學生容易理解和記憶，觸類旁通，達到知識遷移的目的［12］。例如在講發(fā)酵過程的控制時，通過詳細講解谷氨酸的發(fā)酵過程優(yōu)化研究這一案例，將培養(yǎng)基、溫度、pH、溶氧等條件的優(yōu)化方案及原理清晰形象地展示出來，便于學生接受［2，13］。

(4)撰寫課程論文。開始上課時，就要求學生在課程結束前完成一篇課程論文，內容是發(fā)酵工程的新進展或當今熱門的生物質能源問題，題目自擬，不能抄襲現(xiàn)成的論文。完成后，進行交流和評定。一方面加強了對學生對學科前沿的了解，拓寬知識面;另一方面，增強了學生的表達能力，培養(yǎng)獨立思考和解決問題的能力，還有利于后繼課程“文獻檢索”的學習和創(chuàng)新實驗、畢業(yè)課題的開展［3，14-15］。

(5)課程網(wǎng)站建設。課程與網(wǎng)絡結合，可以發(fā)揮更大的作用，使教育資源得到迅速的普及，加強雙向互動，同時網(wǎng)絡教育也為個性化教學提供了切實有效的實現(xiàn)途徑和條件，學生能方便快捷地獲得相關信息。網(wǎng)站分為首頁、教學隊伍、教學大綱、教學研究、教學資源、多媒體資源、教學評價、課程申報和教學論壇等。其中教學資源和多媒體資源是整個網(wǎng)站的核心，除了有教學過程中的講義、思考題和課件外，還有視頻等。學生可以通過網(wǎng)絡直接下載，自主使用這些資源來進行自學、復習和拓寬知識面，使學習不再局限于課堂［16-17］。

3 實驗教學改革

3．1 加快實驗教學改革，優(yōu)化實驗教學內容

實踐教學是生物工程專業(yè)本科教學的重要組成部分，也是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐活動的高素質工程技術人才的重要環(huán)節(jié)［18］?，F(xiàn)階段，改變相對于生物工程迅速發(fā)展而生物工程專業(yè)實驗教學相對滯后的現(xiàn)狀，是生物工程教學改革的一個重點［5，19］。

生物工藝學是一門實踐性和應用性很強的課程，加大實踐教學在教學計劃中的比重［4］，改革和優(yōu)化實驗內容顯得尤為重要。因此，我們把理論課時由60學時壓縮到30學時，實驗課時由30學時拓展到40學時。實驗分為3個層次，即驗證性、綜合性和設計性。內容安排接近生產(chǎn)實際，保證前后聯(lián)系，從上游做到下游。通過實驗，使課堂抽象的內容具體化，加深對理論的理解。同時，實驗課程獨立考核，成績由預習、操作、實驗報告和實驗考核綜合評出。

3．2 開設創(chuàng)新實驗，強化創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力

我們利用夏季實踐短學期，在生物工藝學課程結束后，對三年級學生開設生物工藝學有關的設計創(chuàng)新性實驗。學生經(jīng)過自由選題，與指導老師溝通，自己查閱文獻，確定實驗方案，進行實驗可行性答辯及方案修訂后，進行實驗。短學期結束時各個項目進行結題答辯，由答辯委員會進行評分。通過創(chuàng)新實驗，學生學會了創(chuàng)新型設計性實驗的選題、文獻查閱、實驗方案制訂;通過實驗中的“明確分工”培養(yǎng)學生團結協(xié)作精神;通過實驗數(shù)據(jù)的記錄和分析，養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度和綜合運用知識的創(chuàng)新意識，鍛煉和提高學生自主提出問題、分析問題、解決問題的能力［20-21］。

4 結語

生物工藝學是一門發(fā)展迅速的學科，相應的教學工作也要不斷實踐和改革，緊密結合最新的研究成果，把最前沿的知識傳授給學生。今后的實踐教學中，我們將繼續(xù)深化教改，大膽探索，不斷實踐，爭取把生物工藝學課程建設成為深受同學們歡迎的精品課程。

［1］ 曹軍衛(wèi)，楊復華，張翠華．生物工程專業(yè)建設的實踐與探索［J］．微生物學通報，2002，29(2):99-101．

［2］ 牛曉暉，高 冷，吳叢梅，等．生物工藝學課程教學之體會［J］．科技信息，2009(28):729．

［3］ 潘進權．發(fā)酵工程課程教學改革的設想［J］．釀酒，2005，32(2):17-19．

［4］ 廖 威．發(fā)酵工程教學改革的實踐與思考［J］．中山大學學報論叢，2003，23(1):155-157．

［5］ 曹 禮，王春暉，郝軍元，等．高校生物工程專業(yè)教學改革與創(chuàng)新［J］．甘肅科技，2009，25(22):178-179．

［6］ 衛(wèi)功元，王大慧．提高微生物工程教學效果的幾點體會［J］．湖北教育學院學報，2006(2):95-97．

［7］ 吳曉英，劉劍鋒，韓雙艷，等．生物制藥工藝學課程多媒體課件的制作研究［J］．北京大學學報(哲學社會科學版)，2007(5專刊):140-142．

［8］ 鄭 毅．微生物學多媒體教學的實踐與思考［J］．微生物學通報，2005，32(1):123-125．

［9］ 鄭蘭燕，王繼春，史俊巖．應用PBL教學法的病原生物學課程考核體系探討［J］．微生物學通報，2006，33(1):159-162．

［10］ 武 運．發(fā)酵工藝學課程教學改革探討［J］．微生物學通報，2007(2):376-378．

［11］ 林 劍，鄭舒文，王長海．發(fā)酵工藝學的教學改革［J］．藥學教育，2002，18(3):31-32．

［12］ 趙 林，蔡金艷，周 林．發(fā)酵工藝原理課程教學改革探索［J］．中國科教創(chuàng)新導刊，2007(14):46．

［13］ 趙 林，周 林，李浩明．基于問題的案例教學在發(fā)酵工藝原理教學中的應用［J］．高教論壇，2011(2):67-69．

［14］ 張文治，孫 曄，俞 苓，等．深化課程改革提高教育質量—《微生物學》重點課程建設的探索與實踐［J］．微生物學通報，2007，34(2):386-389．

［15］ 黃金林，潘志明，焦新安．“發(fā)酵工程”課程教學的思考與探索［J］．生物學雜志，2005，22(5):46-50．

［16］ 吳曉英，吳世寧，李智健，等．生物制藥工藝學精品課程網(wǎng)站設計與建設［J］．化工高等教育，2008(4):22-24．

［17］ 吳曉英，韓雙艷，范一文，等．生物制藥工藝學課程建設實踐［J］．化工高等教育，2009(2):28-30．

［18］ 楊玉紅，曹松屹，曹冬煦，等．生物工程專業(yè)實踐的教學改革與創(chuàng)新［J］．化學高等教育，2009，105(1):78-82．

［19］ 陸 兵，宮 衡，陳國豪，等．生物工程專業(yè)課程體系的研究與實踐［J］．化學高等教育，2003，78(4):78-82．

［20］ 劉振國，華子義，沈忠明．實踐短學期在培養(yǎng)科研創(chuàng)新素質方面的嘗試［J］．實驗室研究與探索，2010，29(10):73-76．

［21］ 賀燕云，馬中良，華子義，等．短學期創(chuàng)新實驗的實踐與探索［J］．教育理論與教學研究，2011(10上):52-53．