中医药院校生物工程专业发酵工程课程教学模式的探索与反思
安娜，郑晓珂，武慧敏，韩永光
（河南中医药大学药学院，河南 郑州）
摘 要： 到目前为止，生物工程专业多开设在综合型高校中，在中医药院校则是少者更少。2013年，为了满足专业建设要求，河南中医药大学开始招收第一届生物工程本科专业学生。在生物工程专业的本科教学大纲中，发酵工程课程属于专业必修课，本文将从中医药院校的实际情况出发，根据生物工程专业特点，初步对发酵工程课程教学模式进行探析与反思。为进一步完善中医药院校发酵工程课程教学提供一些经验和建议。
关键词： 发酵工程；生物工程专业；课程教学
生物工程专业属于工学类，大学四年本科专业，毕业授予工学学士。该专业主要培养技术型人才，应用性比较强。如何在中医药院校开设具有中医药特色的生物工程专业？中医药特色如何在发酵工程课程中得到体现？一方面，发酵工程作为生物工程专业的专业必修课，其具有强理论性和强实践性的特点；另一方面，本文将从实际情况出发，按照中医药院校的生物工程专业教学大纲要求，积极开展具有中医药特色的发酵工程课程教学活动[1]。
数据显示： 2017年全省民营经济户数达263万户，其中私营企业户数达54.9万户。私营企业总量由政策实施前的23.4万户猛增到54.9万户，净增31.5万户。全省每万人口拥有市场主体从2013年的371户增加到2017年的551户，每万人口拥有私营企业从2013年底的49户增加到目前的115户。这些新创办的微型企业，为我省民营经济增添了活力和动力。随着这些企业逐步成长发展，未来将为云南省经济发展作出更大的贡献。
一 河南中医药大学生物工程专业的特点
生物工程专业是河南中医药大学的年轻专业，2013年招收第一届大学本科生。在此之前，生物工程专业在我国存在已有二十余年的历史，多开设在综合型高校和专业工程院校；在中医院校中，开设生物工程专业的相对较少[2]。生物工程专业的专业培养目标是培养大批具有扎实的生物工程技术理论知识、过硬的实际操作能力以及综合的创新能力等的人才。
在河南中医药大学，生物工程专业具有如下特点：第一，优质的学生资源。在河南中医药大学，生物工程专业属于一本专业，每年招收的分数线在一本分数线以上，因此学生的知识素养和学习能力都是比较高的；第二，优质的教师资源。生物工程专业的支撑学科为生物制药工程学科，既有生物化学与分子生物学专业的老师，又有制药工程专业的老师。所有老师都具有丰富的专业知识和成熟的专业研究方向，为同学们在理论和专业应用等方面提供准确的有效地帮助；第三，成熟完善的科研平台。生物工程专业开设在药学院，拥有河南省中药材开发工程技术研究中心、河南省中药资源与中药化学重点实验室、河南省中药质量控制与评价工程技术研究中心、河南中医药大学中药药性与应用研究科研实验室和河南中医药大学中药材生态种植工程技术研究中心等科研平台，完全能满足生物工程专业本科生教学与实验的要求[3]。
主要对波纹结构对流动的影响进行分析，取入口速度恒为1m/s。设为速度入口边界；压力出口边界，压力值为0Pa；管道壁面设为无滑移边界。
二 发酵工程课程的特点
发酵工程是一门多学科交叉的开放性课程，具有较强的应用性。发酵工程又称为现代生物技术产业，将传统的发酵技术与分子生物学、基因工程、蛋白质组学、微生物基因组学、系统生物学以及人工智能控制学等学科相结合，随着上述学科技术的发展而不断拓宽发酵工程学的研究领域[4]。首先，发酵工程课程具有很强的专业性。主要讲述发酵培养基的制备与灭菌、无菌空气的制备、发酵罐设备的设计与操作、发酵过程优化与放大和发酵过程监测与控制等知识点，其中发酵培养基的制备与灭菌和之前工业微生物学课程有一定的关联，同学们比较容易理解并接受。但是对于其他的知识点则比较陌生，尤其设备参数和发酵动力学内容，特别晦涩难懂，学生学习过程中容易思路混乱；其次，学习发酵工程课程对学生的综合能力要求高。发酵工程主要讲述工业化条件下培养微生物的过程，从上游的菌种选育和培养条件的探索到下游的发酵液预处理和产品提取工艺的确定，需要应用基因工程、分子生物学、细胞生物学、工业微生物学、生物工程设备和蛋白质分离纯化技术等多个学科的知识；最后，发酵工程是一门应用性极强的课程。和其他专业课相比，发酵工程主要讲述大规模的工厂生产模式，带领同学们走出实验室，学习规模化生产中培养基的选择和处理、微生物培养、发酵设备的使用与维护、发酵液的提取与纯化等内容。从实验室阶段到工厂生产阶段的放大，需要注意哪些因素的影响。同学们没有工厂生产的经验，所以对于大型发酵设备构造与使用方法不熟悉，单靠课堂多媒体播放的相关视频和图片是远远不够的。
三 教学实施方案
（一） 课程教学安排
7）《生化生产工艺学》，梅乐和主编，科学出版社，1999
（二） 教学目标
1 知识和技能目标
首先，掌握发酵工程的定义和特点及主要内容和常见的发酵类型，对发酵工程的发展历史和趋势做一般性了解；其次，通过该课程的学习，要熟练掌握工业发酵的工艺流程和技术要点；最后，争取在结课时能够独立设计完成某种发酵产品的发酵工艺和提取分离纯化工艺。
2学习态度与价值观目标
1.积极响应中央战略部署，凝聚社会力量。实现乡村振兴战略，是一项十分艰巨复杂的系统工程，既需要党和国家做好顶层设计，也需要社会各界共同参与、共同创造，广泛汇聚起实现“乡村振兴”的智慧和力量。各级党委和政府要让年轻、讲党性原则、有奉献精神的农村能人成为党组织中的重要力量，让乡村振兴战略在党的坚强领导下积极稳步推进；要加强基层公务员队伍建设，加大学习培训力度，提高基层公务员发展农村经济的能力，为实施乡村振兴战略提供更多年轻、懂经济、有专业知识的行政人才保障；要激发农民参与乡村振兴的内生动力，全员动手、全民参与，营造良好的农村环境。
降雨过程中，随着雨水持续入渗，土质边坡的非饱和表面逐渐饱和。如图6中所示，降雨持续24 h～48 h期间，雨水入渗的深度还比较浅，边坡滑移破坏开始在表层出现，滑移区域的范围为由非饱和转变为饱和的土层底部附近，由于影响范围有限，边坡整体上处于稳定状态。降雨持续72 h和96 h，由于雨水入渗时间持续增加，雨水入渗的深度进一步扩大，边坡稳定性逐渐降低，边坡发生破坏失稳，滑移破坏从浅层渐近向深层发展。
通过发酵工程课程的学习，要让同学们对现代发酵工业水平有一个客观公正的认知。认识到我国的工业发酵技术的优势和不足：优势在于我国是“发酵古国”和“发酵大国”，发酵历史悠久，发酵产品产出量大；不足在于我国依然不是发酵强国，发酵技术和发酵设备依然达不到世界领先水平；激发同学们的学习热情，掌握先进的发酵技术，为改变这一现状而努力奋斗，刻苦学习；培养学生们的献身祖国事业的自豪感。
（三） 学情分析及教学预测
1学情分析：
社区大学教师由于在学历背景和专业上受到的限制较少，从整体上看，社区大学教师的身份背景多元化也导致了该群体的流动性高。由于近年来专职的社区大学教师数量增加，教师的职业生涯路径规划逐渐清晰，其专业发展路径也得到了进一步的确认和稳固。另外，社区大学应重视教师的职业生涯发展及专业成长机制，以确保社区大学教师专业能力发展，在职称评定、工作待遇、评奖评优等方面进行全方位考虑。
发酵工程课程的授课对象为生物工程本科专业三年级学生，均为理科生，思想比较活跃，课堂气氛较好，大多数学生能在教师的指引下积极参与课堂和实验讨论。该专业的学生在大三的时候已经学习了细胞生物学、生物化学、分子生物学和工业微生物学等专业课程，已经具备基本的分子生物学知识，尤其是工业微生物学的学习，使同学们对基因工程和微生物发酵有了初步的认识。但是，以上的学习仍然局限于实验室水平，对于工业化发酵还是陌生的，需要在本课程中予以详细讲解。
发酵工程课程内容以课堂讲授与启发式、探究式教学相结合，引导学生发现问题并对问题进行分析与思考，让学生作为课堂教学的主体，充分发挥自己的主观能动性，学习更加积极主动。
学生学过的专业课程较多，有的专业课开设较早，部分专业知识可能会有混乱和遗忘。而且学生反映书上的理论知识过于抽象，配图过于简单或无配图，难于理解和掌握，这就要求在多媒体课件制作过程中以图片和动画为主，帮助学生理解抽象的理论知识。
（四） 板书设计
课堂教学主要包括黑板板书和多媒体教学两种形式。在发酵工程课程教学中，多媒体技术不可缺少，发酵工程本身应用性极强，在课堂上给同学们呈现形象逼真的发酵流程主要靠多媒体播放一些发酵相关视频和动画等；黑板板书主要在讲解发酵动力学相关的知识点的时候进行公式推算时用到。
（五） 教学策略与方法
2教学预测：
利用多媒体与板书相结合的教学手段。多媒体取材广泛，可以使教师充分利用现代化的信息技术，突破教材的局限，将当前最新的知识和技术介绍给学生，加快知识的更新，激发学生的求知欲，让学生在形象、生动、具体的教学形式中，深刻理解发酵工程课程和其他课程的差异。板书简明扼要，重点突出前后联系的优点，以取得更好的教学效果。
因材施教，传授与启发并重，灵活运用启发式、问题式和案例式等不同的教学方法。教学过程中突出理论课与实验课的有机结合，让学生切实了解发酵工程的发展史和发展特点等知识。在课堂中适度进行提问和讨论，既能活跃课堂气氛，又能引发学生新的思考。充分利用课间与课下时间与学生进行交流沟通，增进师生之间的互相理解。鼓励学生从身边发现问题，提出问题，引导学生思考和探究。布置适当的课外作业，以巩固所学到的知识，增强将理论知识应用于实践的能力，提高学生的学习效果，了解学科前沿进展，培养学生的科研思维和科研素质。以此对学生的学习进行形成性评价，并及时反馈到教学活动中，进一步提高教学水平，形成良性循环“教”“学”模式。
（六） 教学互动
1课堂互动
①国家精品课程资源网：http://course.jingpinke.com/
参考教材：
围绕本章的重点和难点布置课下作业，在互动的过程中要及时评价，及时反馈，通过作业及讨论过程，发现学生有畏难情绪，这时要引导学生积极学习发酵工程，鼓励学生之间相互讨论，和老师多交流，以促进学生学习与教师教学的提高，做到教学相长。
“你不是要找有价值的新闻吗？我知道的总比里面的钢筋水泥多吧？比如胜利大厦，对你来说没什么价值，烂尾楼在你眼里不如被飞机轰炸过的一片废墟来劲，对不对？就算这里是被飞机轰炸过，你也不会对废墟感兴趣，而是对为什么成为废墟感兴趣，是谁让它成为废墟感兴趣，对吗？我呢，我不仅知道美国人让伊拉克成为废墟，我还知道是谁让胜利大厦成为了烂尾楼。所以，人，最终才是你们新闻记者要跟踪和挖掘的对象，而不是事和物，我说的对吗？”
（七） 学习资源
1 教材：
《发酵工程原理与技术》（第1版），陈坚 堵国成主编，普通高等教育“十二五”国家级规划教材，化学工业出版社，2015.6。
制订乡村旅游发展制度，既要参考省内外同行的制度经验，同时也必须结合每个地区的实际情况，广泛调研，实际论证，听取政府、社会、民间、经营者等各方面的意见，在实践的基础上先试行制度，充分照顾到经营者的利益，更重要的是要从当地的生态环境出发，制订切实可行的发展制度。
多媒体课件：自制《发酵工程》课件
2 课下互动
1）《发酵工程原理与技术应用》，余龙江主编，化学工业出版社，2006
2）《新编生物工艺学》，俞俊棠，唐孝宣等编，化学工业出版社，2003
陶瓷文化最终中国传统文化的重要组成部分，在其中占据着举足轻重的地位。在快速发展的现代时期，陶瓷工笔花鸟画的艺术家们也应该秉承工笔花鸟画中的艺术精髓，扎扎实实练好基本功，保持平常的心态，但是也不可过分追求形式的语言，还需要在作品中注入自我情感精神，在绘画的题材上寻找新的出路，在各个方面予以创新，这样工笔花鸟陶瓷绘画才能真正焕发生机。
3）《微生物工程原理》，肖冬光主编，中国轻工出版社，2004
2.2 两组患者的中医证候积分比较 治疗前，两组患者的气促、发热、咳嗽积分差异无统计学意义（P＞0.05）；治疗后，病例组的气促、发热、咳嗽积分显著的低于对照组（P＜0.05），见表2。
4）《微生物工程》，曹军卫，马辉文主编，科学出版社，2002
(3)进一步修改完善配水、供水制度。在配水、供水过程中，将把“以需定供”转为“以供定需”，并在每个测水点上都修建标准断面，以提高测水、量水的标准性和透明度。真正使群众用明白水、交放心钱，达到科学用水，节约用水的止的。
5）《微生物工程工艺原理》，姚汝华主编，华南理工大学出版社，2001
6）《发酵工厂设计概论》，吴思方主编，中国轻工业出版社，1995
据中国社会管理研究院的一项研究，至2020年，我国的半失能老人将达到6852万～7590万人，失能老人达到599万～674万人，养老护理员岗位则应达到657万～731万。据此估测，目前，我国的养老护理员缺口为500万人。此外，由于养老护理行业工作强度大，工作环境差，收入低等导致专业护理人才流失和短缺现象严重，再加上行业内没有形成培训、考核、管理等制度方面的良性循环，这也对养老服务业的市场化发展形成了明显制约。
发酵工程属于生物工程专业的必修课，开设在大三下学期。本课程81学时，其中理论45学时，实验36学时。考核方式包括平时成绩（30%）和终结性成绩（70%）两部分：其中平时成绩包括考勤（5%）、平时作业（5%）和实验报告（20%），终结性成绩即为期末闭卷考试成绩。鉴于发酵工程课程是应用性比较强的学科，本课程的实验比较多，而且结合中医药院校的实际情况，实验设计主要包括两个大实验（啤酒发酵和红霉素发酵）和四个小实验（酸奶发酵、纳豆的制作、平菇栽培和菌种保藏）。为了和工业发酵模式挂钩，在红霉素发酵大实验中，实验步骤完全按照工业生产模式进行，实验步骤包含菌种活化、斜面菌种的培养、摇瓶种子培养、摇瓶发酵培养、发酵罐发酵、发酵液的预处理及初步测定、溶媒萃取法提取红霉素和红霉素效价的测定八个部分；实验设计从实验室操作到扩大化生产（小试+中试），让同学们对工业发酵有比较深入的认识和理解。
8）《酿造酒工艺学》，顾国贤主编，中国轻工出版社，1996
在过去的艺体类大学英语教学中，教师往往基本只强调词汇与语法结构而忽视篇章教学，采用“填鸭式”教学法，即先大量分析和串讲，然后进行机械性的重复操练，最后让学生背单词。我们常听学生抱怨说大学英语课堂教学枯燥乏味，一篇课文学完后脑里几乎只剩下零散的词汇，即使费劲记住了，也大多不会用，因而逐渐失去了学习的愿望和积极性。针对这一状况，我们对艺体类大学英语课堂教学进行了改革，创设问题情景（即具有一定难度，需要学生努力克服，而又是力所能及的学习情境），实施启发式教学，因为只有富有挑战性而又可以企及的并能激发学生思维的课堂学习才具有强大的吸引力，对学生的学习动机也才具有强烈的激发作用。具体做法如下：
9）《fermentation and biochemical engineering handbook》，Edited by: Vogel, H.C.； Tadaro, C.L.，William Andrew Publishing/Noyes，1997
2 网络资源：
课程开始时，让同学们结合所学的知识，简单串讲上次理论课的内容，结合已有的知识提出几个与本次课内容相关的问题。一方面，可以了解学生对已学知识的掌握情况；另一方面，通过对问题的思考可以使学生们快速进入课堂学习状态。
②小木虫论坛：http://emuch.net/bbs/（生命科学、医学、药学、化学等在线交流学术论坛，气氛活跃，学术水平较高，供学生自学、交流和提高，为以后从事科研和工作打下基础。）
③中国知网：http://www.cnki.net/
（文献资源检索，收载全面，信息量大，使用方便，供学生自学和提高，为以后从事科研和工作打下基础。）
④外文文献网站： http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
（八） 教学测量与评价
1 通过课堂随机提问和抽查预习报告的方式对学生课前预习及知识掌握程度进行测量。
2 每次的作业提交形式一般采取以小组为单位，每组派一名学生代表，对本组的作业进行简单的汇报，教师对作业汇报进行打分，并组织学生进行组内自评和组间互评。
3 鼓励学生多问为什么，同时在课堂讲授的时候多提出问题。对提出并思考、分析问题的同学或小组以加分鼓励。有一部分同学觉得发酵工程难学，而且觉得自己以后也不会从事这方面工作，会有缺勤的情况，对于迟到和缺勤的学生，提出警告，并计入形成性评价考核中的扣分项。
4 从学生听课的状态看，大部分学生学习目的明确，学习热情较高，对专业课比较重视，学生学习积极性及主动性都较高。
偶尔陪家人逛新华书店，万头攒动，总是少儿读物柜台。我翻一翻，不是青春小说，就是教辅书刊，再就是多少有哗众取宠之嫌的教子书：快乐学习、幸福成长、好成绩不如高智商，高智商比不上优等情商，情商不够要财商……大抵如此。
5 对于课外自主学习设计的内容，只有少数对本课程很有兴趣的学生进行了学习和提交作业，对于有疑问的地方，同学们可以通过微信或是qq的通讯方式向老师询问，也可以直接到办公室找到代课教师进行请教和探讨，这同时也要求代课教师具备更高的科研素养和专业知识，教学相长，促进教师不断进步。
四 教学反思
（一）课前认真备课是上好每节课的前提，要求代课教师课前钻研教学大纲，准备讲稿，认真进行教学设计，广泛搜集汇总与本课程相关的知识，并且注意自身综合素质的提升。
（二）对于不同的专业，采用不同讲授方法，生物工程本科专业的学生基础相对较好，大部分学生能够跟上教师的讲课节奏，对于以前学过的基础知识能够灵活运用，课程进展还是较为顺利，所以在讲授完本章课程的重点难点之后，还可以再给学生补充一些与本课程相关的最新的研究动向和前沿，以满足学生求知的需求。
（三）课堂授课过程中要时刻关注学生的听课状态，根据学生的状态，及时调整授课的速度，对于学生精力分散的现象，可以适时进行提问，把学生的精力和注意力拉回来；发酵工程理论课一般是2节连排，主要为避免以上情况的发生，能够使学生集中精力的完成发酵工程理论课程的学习。
五 结语
到今年为止，发酵工程课程已经开设第四个年头。在四年的教学探索中，代课老师逐步变得从最初手忙脚乱到现在的得心应手，尤其是实验课的开设过程中，因为要让同学们体会发酵工程课程的专业性和应用性，实验过程中一方面要涉及大型发酵设备的使用与维护，另一方面要时刻保证同学们操作时的安全性。四年的教学实践证明，目前现有的教学方案是可行的：在课程考核过程中，同学们不论是平时成绩（主要是实验成绩）还是期末理论课成绩都是非常优秀，同学们通过对发酵工程课程的学习对工业发酵有比较客观全面的认识。当然教学过程中仍然存在不足之处：部分实验设备不到位导致实验开设时仍然局限于实验室条件下进行，无法真实体现工业发酵的特点。因此，对于发酵工程的课程教学模式和教学改革仍然要继续进行。
参考文献
[1] 张艳芳.基于能力培养的发酵工程课程教学改革与实践［J］.科教导刊,2016,( 5) :129-130.
[2] 洒荣波,郭淼,张俊丽,潘国军,高艳霞,孙继政,张忠.医学院校生物工程专业“产学研”一体化初探[J].基础医学教育,2019,21(02):171-174.
[3] 韩永光,马利刚,赵乐,郑晓珂.中医药大学生物工程专业培养模式思考——以河南中医药大学为例[J].中国教育技术装备,2018(10):102-104.
[4] 王光路,张志平,韩丽,宋丽丽,马歌丽.《发酵工程》教学改革初探[J].河南化工,2019,36(01):57-59.
[5] 韩永光,安娜,赵乐,马利刚,郑晓珂.浅谈中医药院校生物工程专业培养模式[J].教育现代化,2018,5(06):13-14.
本文引用格式： 安娜 等.中医药院校生物工程专业发酵工程课程教学模式的探索与反思[J]. 教育现代化，2019，6（57）：79-82.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.57.027
基金项目： 河南中医药大学教育教学改革研究立项项目（项目编号：2017JX51）； 河南省高等教育教学改革研究与实践立项项目（省级重点项目，编号2017SJGLX070）。
作者简介： 安娜，女，河南郑州人，河南中医药大学药学院，讲师，博士研究生。
标签：发酵工程论文; 生物工程专业论文; 课程教学论文; 河南中医药大学药学院论文;