基于应用型人才培养模式的发酵工程课程改革探索

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统化，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兴科学技术。

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。