李從虎 曾德二

摘要 發(fā)酵工程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，在現(xiàn)代生物技術(shù)領(lǐng)域具有舉足輕重的作用。對(duì)發(fā)酵工程教學(xué)中引入STS（科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)）模式理論，提出相應(yīng)的改革措施，旨在提高學(xué)生的科學(xué)技能和實(shí)踐能力，以期更好地服務(wù)社會(huì)。

關(guān)鍵詞 發(fā)酵工程；教學(xué)改革；STS

中圖分類號(hào) S-01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）34-376-02

STS（Science Technology Society）模式理論即科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)模式理論，是針對(duì)當(dāng)今科技迅猛發(fā)展及產(chǎn)生的社會(huì)、環(huán)境等問(wèn)題形成的一種新的教學(xué)理念[1]。STS教育模式理論旨在將科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)緊密結(jié)合，一方面強(qiáng)調(diào)科學(xué)與技術(shù)相互支持；另一方面強(qiáng)調(diào)科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的相互作用[2]。STS教育的特征主要體現(xiàn)在：①參與式教學(xué)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的親歷，重視學(xué)習(xí)過(guò)程中的探究與體驗(yàn)； ②內(nèi)容綜合化，學(xué)習(xí)者思考不同學(xué)科不同領(lǐng)域的聯(lián)系和差異，從而全面、客觀地理解和認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)世界；③強(qiáng)調(diào)社會(huì)責(zé)任，要求發(fā)展學(xué)習(xí)者的道德和價(jià)值判斷能力，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者正確的價(jià)值觀和社會(huì)責(zé)任感；④體現(xiàn)科技素養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)素質(zhì)教育而不片面強(qiáng)調(diào)精英教育；⑤體現(xiàn)未來(lái)教育，促進(jìn)學(xué)習(xí)者在應(yīng)付未來(lái)生活中具有更強(qiáng)的決策能力[3-4]。因此，STS模式理論的教學(xué)目標(biāo)為全面提高學(xué)習(xí)者的科學(xué)意識(shí)及科學(xué)技能、技術(shù)意識(shí)和實(shí)踐技能、社會(huì)意識(shí)及服務(wù)效能[5]。

發(fā)酵工程是發(fā)酵原理與工程學(xué)的結(jié)合，是研究由微生物或動(dòng)植物細(xì)胞參與的利用生物材料生產(chǎn)有用物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于食品、生物醫(yī)藥和環(huán)保等領(lǐng)域的一門綜合性科學(xué)技術(shù)[6]。發(fā)酵工程的主要內(nèi)容包括工業(yè)微生物與原料的制備、發(fā)酵機(jī)理及代謝控制、產(chǎn)物的分離純化以及清潔生產(chǎn)技術(shù)等，因此，該課程涉及數(shù)學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、化工原理等學(xué)科理論知識(shí)，是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科[7]。發(fā)酵工程與基因工程、細(xì)胞工程和酶工程構(gòu)成現(xiàn)代生物技術(shù)或生物工程的重要組成部分，且具有舉足輕重的作用，這是因?yàn)榛蚬こ?、?xì)胞工程和酶工程的產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，都需要借助于發(fā)酵工程的原理和技術(shù)[7]。隨著生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，如何使發(fā)酵工程適合時(shí)代發(fā)展需要，如何讓學(xué)生掌握發(fā)酵工程最基本的內(nèi)容，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，是教師需要認(rèn)真思考的問(wèn)題[8]。

該文以發(fā)酵工程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題為基礎(chǔ)，引入STS模式理論，提出相應(yīng)的改革措施，以期提高教師的教學(xué)能力以及學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

1 發(fā)酵工程教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.1 傳統(tǒng)觀念影響教學(xué)

傳統(tǒng)教學(xué)觀念仍以教師為主體，學(xué)生為客體、單一教材、課堂教學(xué)為中心的教學(xué)模式。該模式使得教師的教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核模式較單一，學(xué)生上課積極性不高，從而導(dǎo)致教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)效率降低，難以培養(yǎng)出新型復(fù)合人才。

1.2 教學(xué)內(nèi)容孤立

發(fā)酵工程是一門涉及數(shù)學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)等多學(xué)科的綜合性課程，需要教師具有淵博的知識(shí)和豐富的社會(huì)經(jīng)驗(yàn)。而現(xiàn)實(shí)是教師為避免多次備課的麻煩，不僅以單一教材為模板，且在教學(xué)過(guò)程中忽略很多自己不熟悉的內(nèi)容。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)有限。

1.3 學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高

興趣是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性和積極性的主要?jiǎng)恿χ?。然而在教學(xué)過(guò)程中，往往可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生上課注意力不集中，上課說(shuō)話、玩手機(jī)等現(xiàn)象。因此，如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)其學(xué)習(xí)的積極性仍是教師和學(xué)生面臨的主要問(wèn)題之一。

1.4 理論與實(shí)踐脫節(jié)

發(fā)酵工程是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，如果學(xué)生參與實(shí)踐的機(jī)會(huì)多，則會(huì)使其更容易理解課本知識(shí)。僅靠單一的課本理論知識(shí)，難以使抽象的知識(shí)具體化，亦難以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

2 STS模式理論在發(fā)酵工程教學(xué)中的探索

在發(fā)酵工程教學(xué)中引入STS模式理論，既是教學(xué)內(nèi)容的需要，又是培養(yǎng)具有一批創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才的需要。

2.1 科學(xué)知識(shí)的深化

現(xiàn)代教育學(xué)認(rèn)為科學(xué)教育應(yīng)以認(rèn)識(shí)活動(dòng)過(guò)程為教學(xué)重點(diǎn)，以探索科學(xué)知識(shí)、發(fā)現(xiàn)客觀事物本質(zhì)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生研究問(wèn)題、處理信息和進(jìn)行創(chuàng)造發(fā)明的能力[4]。因此，發(fā)酵工程教學(xué)應(yīng)深化理論知識(shí)，讓學(xué)生充分掌握基本理論是培養(yǎng)高素質(zhì)和創(chuàng)新性人才的基礎(chǔ)。

2.1.1 教材優(yōu)化，推薦優(yōu)秀參考教材。

教材是課堂理論教學(xué)的載體，在教師與學(xué)生之間起著重要的橋梁作用，精選優(yōu)秀教材是確保教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵[9]。目前以發(fā)酵工程為基礎(chǔ)的教材很多，不同教材側(cè)重點(diǎn)各不相同，各具特色，因此，根據(jù)學(xué)生專業(yè)背景選擇合適的教材尤為重要。根據(jù)安慶師范學(xué)院生物技術(shù)專業(yè)的理科特性，筆者選擇了高等教育出版社的《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》作為該課程的理論教材，該教材內(nèi)容全面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，系統(tǒng)地介紹了從原料到產(chǎn)品的整個(gè)發(fā)酵生產(chǎn)的全過(guò)程。考慮到各類型教材都具有一定的局限性，筆者推薦了張星元主編的《發(fā)酵原理》、俞俊堂主編的《新編生物工藝學(xué)》、姚汝華編著的《微生物工程工藝原理》等相關(guān)優(yōu)秀教材作為參考書目，以加深學(xué)生對(duì)發(fā)酵工程相關(guān)知識(shí)的理解。

2.1.2 教學(xué)內(nèi)容豐富、優(yōu)化。

科學(xué)合理的教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)體系是教學(xué)改革成功的關(guān)鍵[8]。發(fā)酵工程的內(nèi)容包括菌種的選育、培養(yǎng)基制備與滅菌、發(fā)酵機(jī)理、代謝調(diào)控、發(fā)酵動(dòng)力學(xué)、產(chǎn)物分離純化等，部分內(nèi)容與其他課程重復(fù)。如菌種的選育、培養(yǎng)基的制備與滅菌已在微生物學(xué)或基因工程中涉獵。因此，在有限的課時(shí)內(nèi)，要完成教學(xué)任務(wù)，必須合理安排教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)重點(diǎn)。對(duì)已重復(fù)的內(nèi)容，可只要求學(xué)生復(fù)習(xí)相關(guān)章節(jié)，而發(fā)酵工程機(jī)理和過(guò)程控制則可作為課程的重點(diǎn)，詳細(xì)講解，力求達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。然而課本教學(xué)仍具有一定的遲滯性，因此，教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)不斷閱讀國(guó)內(nèi)外的優(yōu)秀文獻(xiàn)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，向?qū)W生介紹學(xué)科發(fā)展的前沿信息，及時(shí)補(bǔ)充該領(lǐng)域新技術(shù)、新方法和新成果的相關(guān)內(nèi)容。不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容能夠擴(kuò)大學(xué)生的視野和知識(shí)面，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)其更主動(dòng)、更積極的學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。

2.1.3 教學(xué)方法推陳出新。

傳統(tǒng)的教學(xué)方法以“教師為主體，學(xué)生為客體”為主，這種教學(xué)方法使得學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，導(dǎo)致教學(xué)效率低下。因此，改革教學(xué)方法、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣成為發(fā)酵工程教學(xué)改革中一項(xiàng)重要工作。

激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。發(fā)酵工程的內(nèi)容比較抽象、枯燥，如發(fā)酵設(shè)備和工藝的講解過(guò)程中，學(xué)生難以在腦海中將抽象的知識(shí)具體化，導(dǎo)致厭學(xué)現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)避免采用簡(jiǎn)單的文字羅列知識(shí)體系，可通過(guò)多媒體利用圖片、動(dòng)畫或者視頻的形式將內(nèi)容具體化，使學(xué)生更容易理解。同時(shí)，由于發(fā)酵工程注重的是將生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，大多數(shù)學(xué)生仍認(rèn)為發(fā)酵工程僅與傳統(tǒng)釀造有關(guān)，無(wú)法認(rèn)識(shí)發(fā)酵工程的地位和作用。針對(duì)這種片面認(rèn)識(shí)，教師在緒論部分要精心備課，查閱資料，詳細(xì)介紹發(fā)酵工業(yè)在生物產(chǎn)業(yè)中的核心作用和發(fā)展前景，以此激發(fā)學(xué)生的求知欲和興趣，為今后的教學(xué)奠定良好的基礎(chǔ)。

綜合運(yùn)用案例—問(wèn)題—討論方法，可有效提高教學(xué)質(zhì)量。采用合適的案例將理論與實(shí)踐相結(jié)合，增加內(nèi)容的形象和真實(shí)性，同時(shí)采用問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生對(duì)案例進(jìn)行分析和討論，形成基于問(wèn)題的案例教學(xué)，達(dá)到教學(xué)質(zhì)量的提高[10]。如在講述鳥氨酸、瓜氨酸、精氨酸發(fā)酵機(jī)制時(shí)，教師可先由鳥氨酸發(fā)酵機(jī)制提出相關(guān)問(wèn)題，并讓學(xué)生課后查閱資料，然后于下一課時(shí)內(nèi)互相討論，最后教師對(duì)問(wèn)題加以補(bǔ)充，使知識(shí)升華。在課堂討論過(guò)程中，教師要結(jié)合我國(guó)鳥氨酸發(fā)酵現(xiàn)狀，同時(shí)把握課堂氣氛，讓大多數(shù)學(xué)生積極參與，最后可由啟發(fā)式教學(xué)法將知識(shí)升華到瓜氨酸和精氨酸的發(fā)酵機(jī)制中。如此，可讓學(xué)生在激烈的討論中，變被動(dòng)為主動(dòng)，更深刻的理解知識(shí)，并能將知識(shí)延伸到相關(guān)的領(lǐng)域中。

此外，還可通過(guò)提交課程論文[11]、交互式教學(xué)模式[12]等方式提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

2.2 技術(shù)能力的提升

技術(shù)將科學(xué)原理和規(guī)律應(yīng)用于解決各種社會(huì)和自然科學(xué)問(wèn)題之中，因此是科學(xué)物化為生產(chǎn)力的橋梁；沒有技術(shù)，理論與實(shí)踐相結(jié)合便是不著邊際的空話[4]。

2.2.1 完善基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，開展設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。

實(shí)驗(yàn)課教學(xué)是理論與實(shí)踐結(jié)合的紐帶，可促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)知程度。因此，在安排發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡可能接近生產(chǎn)實(shí)際，體現(xiàn)生產(chǎn)的模型和原理。如微生物發(fā)酵產(chǎn)酶實(shí)驗(yàn)具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可包括微生物搖瓶培養(yǎng)、發(fā)酵罐的使用及代謝調(diào)控、酶的分離純化及性能測(cè)定等。通過(guò)這樣一個(gè)連續(xù)的實(shí)驗(yàn)，促使學(xué)生對(duì)發(fā)酵工藝的研究有較全面的認(rèn)識(shí)，為以后的研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在完善基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，教師可提出相應(yīng)的任務(wù)，學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，查閱大量資料，給出合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（原理、步驟、要點(diǎn)及難點(diǎn)等）。學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不僅有利于其加深對(duì)理論知識(shí)的了解，同時(shí)還有助于擴(kuò)大知識(shí)面。

2.2.2 開展生產(chǎn)實(shí)習(xí)，豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，而生產(chǎn)實(shí)習(xí)則促進(jìn)學(xué)生對(duì)發(fā)酵工業(yè)的社會(huì)認(rèn)知。例如某醬類企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，為了使生產(chǎn)實(shí)習(xí)的效率提高，實(shí)習(xí)之前可對(duì)整個(gè)工廠的生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備情況作簡(jiǎn)要說(shuō)明；同時(shí)提出相關(guān)問(wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去實(shí)習(xí)；實(shí)習(xí)結(jié)束，完善實(shí)習(xí)報(bào)告，引導(dǎo)學(xué)生把感性知識(shí)提升到理性認(rèn)識(shí)。通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)生可以真正了解發(fā)酵生產(chǎn)的實(shí)際內(nèi)容和具體操作過(guò)程，加深學(xué)生對(duì)發(fā)酵工業(yè)的認(rèn)知。

2.3 社會(huì)責(zé)任感的提升

STS模式理論要求教師要帶著一定的價(jià)值目標(biāo)講授科學(xué)知識(shí)，這樣不僅使學(xué)生學(xué)習(xí)目的明確，而且能為其提供對(duì)自身價(jià)值觀進(jìn)行闡明和思考的機(jī)會(huì)，有助于學(xué)生逐步形成正確的價(jià)值觀[4]。例如，在講授酒精發(fā)酵時(shí)，可聯(lián)想到開車與飲酒的相互矛盾；在講授抗生素發(fā)酵機(jī)制時(shí)，要注意抗生素雖然具有良好的抑菌作用，但長(zhǎng)期濫用會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌的耐藥性。與此同時(shí)，筆者選用的教材中也包含發(fā)酵工廠廢棄物處理和清潔生產(chǎn)技術(shù)的內(nèi)容，可大大提升學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和清潔生產(chǎn)的理念。

3 結(jié)語(yǔ)

發(fā)酵工程是一門高速發(fā)展的實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，是現(xiàn)代生物技術(shù)的集成器，其教學(xué)也是一個(gè)不斷完善、不斷改進(jìn)的過(guò)程。在發(fā)酵工程的教學(xué)中，應(yīng)引入STS模式理論，將科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)緊密結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)課堂理論知識(shí)與社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐的有效鏈接。因此，不斷深化發(fā)酵工程的教學(xué)改革，可有效提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，利用學(xué)到的科學(xué)知識(shí)和技術(shù)，充分發(fā)揮自身潛能，更好地投身到社會(huì)中去，接受實(shí)踐的檢驗(yàn)，為社會(huì)的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。