提升“发酵工艺”教学效果的实践与探索
王光远 咸洪泉
摘 要：隨着教育理念的发展和教学改革的深入，目前发酵工艺课程教学已经采用了线上线下混合式教学模式。本文以青岛农业大学发酵工艺课程为例，从提高教学效果入手，在教学内容、教学组织和实践教学等多个方面进行了探讨，提出了激活学生主动学习、打造活力课堂的一些方法，为生命科学学科人才培养和发酵工艺课程教学改革提供了新的思路。
关键词：发酵工艺;教学效果;教学改革
中图分类号：G642.0文献标识码：A
Abstract：With the development of educational concept and teaching reform，the online and offline mixed teaching mode has been adopted in the course of Fermentation Process at present.To improve the teaching effectiveness，this paper takes the course of fermentation technology in Qingdao Agricultural University as an example，and discusses the methods from the aspects of teaching content，teaching organization and practical teaching.This study not only provides the methods to activate students' learning motivation and create a vitality-classroom，but also provides new ideas for the training of life science students and the teaching reform of Fermentation Process course.
Key words：Fermentation Process;Teaching effectiveness;Teaching reform
一、绪论
发酵工艺课程是我校开设的一门专业基础课，教学目的是使学生掌握发酵工艺的基本理论知识和实践技能，主要面向生物技术（食用菌方向）、生物科学、生物技术等多个专业。本课程讲述发酵工艺的理论知识，以及发酵设备和下游产品纯化方法，同时开设实验课程和教学实习。经过多年的课程建设与教学改革，积累了大量的教学素材，这些素材包括多媒体网络教学课件、课堂教学视频、教学实践基地材料等。目前，该课程采取“线上教学”和“线下教学”相结合的教学模式。“线上教学”主要采用超星学习通、微信、以及腾讯会议APP等网络教学平台和互联网软件进行;“线下教学”主要采用传统的“多媒体课堂教学+粉笔板书”的教学模式。在采用多种教学形式的情况下，提高广大同学的主动学习动力，并提高课堂学习效果，进一步改善教学质量已经成为当前我校发酵工艺课程教学中的重要问题。本文探讨了一些激活学生主动学习动力，提升教学效果的观点和做法。
二、将教学知识点系统化模块化划分
发酵工艺课程内容主要包括三部分：第一部分是理论知识，包括发酵工艺菌种选育、培养基的设计和优化、无菌空气制备、种子制备、发酵理论、过程控制、产品的下游提取纯化等内容;第二部分是实验操作技术，包括发酵罐的结构和操作、发酵染菌检测、真菌多糖发酵技术，以及酒精发酵技术等;第三部分是教学实习，实习内容有甜酒酿制作、葡萄酒发酵、啤酒发酵、食用菌生产等。课程教学内容多，知识点多，教学难点也多，这就增加了学生的学习难度，降低了教学效果，很多同学的学习积极性也会受到影响。
为了改变这种状况，我们对教学内容进行了模块化划分，将教学内容分为发酵上游、中游和下游三个教学模块。吴茜茜等已经将模块化教学应用到发酵工程课程中[1]。我们划分的标准是根据不同发酵阶段来进行。发酵生产之前的准备工作为上游模块，内容有菌种制备、培养基优化、制备无菌空气等;中间的发酵罐培养作为中游模块，包括发酵罐使用、发酵动力学、过程检测等;发酵放罐后的产物处理作为下游模块，包括发酵液预处理、产品纯化、废水处理等。
教师将模块化的教学内容在教学平台发布，并将这三个模块应用到每个发酵生产的具体实例中，使学生一目了然的掌握发酵不同时期的知识。学生也可以自行学习网络教学平台中的这些知识，针对一些教学难点可以多次反复学习，更加适合个性化学习。通过对教学内容的系统化模块整理，既利于同学们理解课程中的难点和重点，也大大提高了课堂教学效果和课程实习质量。
三、理论教学中引入案例
为了进一步提高课堂活力，我们在教学中引入了案例。案例教学是一种互动式的新型教学方式，通常以生活中的典型案例为依托，组织同学主动参与思考和讨论，提高同学主动探究知识的能力[2]。生活中有很多发酵产品可以直接作为教学案例，我们主要采取了三个步骤进行案例教学。首先，教师根据教学知识点选取适合的例子，并提出学生感兴趣的热点问题，在课前将这些热点问题通过微信和超星学习通平台发布给学生，并要求学生思考并探究这些热点问题;第二步是课堂讨论环节，教师组织学生探讨这些热点问题，并进行指导;最后一个环节是反馈和评价，课后同学们根据讨论情况，对这些热点问题进行完善和补充，并对学习效果进行综合评价。
比如在讲述酒精发酵章节时，我们根据酒精产量和发酵底物糖含量直接相关的知识点，提出热点问题“生活中有啤酒、葡萄酒、黄酒以及白酒等不同类型的酒，为何不同类型酒的乙醇度数是不同的”。教师提前安排学生进行思考并查阅相关文献。在课堂讨论环节重点指导学生发酵产物和营养消耗是否相关的知识点，以及酒精蒸馏的知识点。课后，同学们再根据讨论情况，总结造成这些酒类中乙醇含量差异的原因并评价教学效果。在教学中引入案例，大大提高了同学们的主动学习积极性，活跃了课堂气氛，显著提高了教学效果。
四、实验教学中注重小组协作
实验教学是发酵工艺课程教学内容的一个重要环节。很多理论知识既枯燥又难懂，单纯依靠老师的讲解很难提高教学效果。比如讲解发酵动力学方程知识点时，有些同学反映这些动力学方程学习难度大。为了解决这个问题，我们将这个问题和发酵罐的使用结合到一起，安排学生测定发酵过程中糖分和菌体的动态变化，进而计算菌体的生长速率和糖分的消耗速率。在计算过程中，小组成员会主动的思考和讨论，最终结果是既理解了发酵动力学方程，也学会了发酵罐的操作，达到事半功倍的学习效果。
经过多年的实践教学，在提高小组协作实验能力方面，我們主要采取了以下几方面措施：一是实验前教师要将学习难点安排各小组学习和讨论，分析如何利用实验技术来解决这些难点问题，并让每个小组分别设计实验方案;二是实验中教师要对实验过程全程监督，针对每个小组的实验方案进行个性化指导，各实验小组成员团结协作，认真仔细地测试实验数据，确保实验数据可靠;三是数据处理环节教师要参与各小组数据处理过程，小组成员要充分的思考和讨论，并分析实验中的误差，根据实验结果解决理论学习中的难点问题;四是实验结束后教师要设置教学效果反馈环节，可以采用问卷星等形式，将学生反馈的信息进行汇总和分析，找出存在的问题并及时进行落实解决。在实验教学中注重小组协作，大大提高了同学之间的合作能力，增加了同学们的集体荣誉感，激发了学生们的学习主动性和积极性，提高了同学们对本课程学习的兴趣。
五、鼓励学生参与竞赛活动并将成果引入日常教学
我们发现在课堂中引入高年级同学中的“榜样”，可以极大地引起同学们的学习兴趣。由于这些“榜样”多是本校高年级本专业的学生，大家都非常熟悉身边的这些“榜样”同学，都很想了解他们的成绩，这就使课堂教学更加富有活力。发酵工艺是一门和实践结合紧密的学科，我们鼓励同学利用发酵课程的知识去解决生活和生产中的实际问题，并鼓励大家参加相关的生物技能大赛。
近几年，已经有多支本科生团队利用发酵工艺知识去参加大学生竞赛并取得了很好成绩。现列举两个团队的例子，一支队伍的研究目标是利用菊糖酶一步法生产果糖，内容涉及发酵上游（基因表达、优化产酶条件）、中游（发酵罐培养）、下游（酶制剂制备）等内容;另一支队伍的研究目标是利用微生物处理海带加工废水来生产发酵产品，内容也以发酵工艺为主。这两个项目都先后得到了我校大学生创新创业训练计划项目资助。其中“菊糖酶项目”还先后参加了山东省和国家的大学生生物技能大赛，并均获得了一等奖的好成绩。学生参与大学生竞赛活动是学以致用的一种表现形式，在这一过程中，同学们更加主动思考，积极地讨论遇到的问题，极大地加深了对课程的理解。在日常教学中介绍他们取得的成绩也激励了那些正在学习本课程同学们的学习斗志，提高了教学效果。
六、结语
提高课堂教学效果是所有课程教学中面临的最直接问题。发酵工艺课程教学改革任务艰巨，需要教师积极的思考和热情的投入。在多年的教学中，本文介绍了一些提高课堂教学效果的实践方法，以期达到“活力课堂”的目的，为发酵工艺课程教学改革提供了借鉴和参考。
参考文献：
[1]吴茜茜，张洁，王杏文，等.以学生能力输出为导向构建《发酵工程》模块教学体系的探索——以合肥学院为例[J].赤峰学院学报（自然科学版），2017，33（18）：185-186.
[2]王建芳，杨和平，周春生，等.案例教学与翻转学习结合提升物理化学教学质量[J].化学教育（中英文），2020，41（18）：23-26.
作者简介：王光远（1977— ），男，山东商河人，博士，青岛农业大学副教授，主要从事发酵工程教学与科研。
*通讯作者：咸洪泉（1967— ），男，山东临沂人，博士，青岛农业大学教授，主要从事微生物学教学和科研。
