发酵工程实验教学内容优化分析

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【摘要】发酵工程具有很强的实践性和应用性，是现代生物技术制药的重要组成，发酵工程实验教学是帮助学生全面理解和学习发酵工程的必要环节。根据武汉大学药学院实验教学现状，以强化实验操作的知识点和提高实验效率为目标，对发酵工程教学中典型的知识和操作要点进行实验内容设计，改进实验教学的内容和教学方式。新设计的实验教学方式和内容更贴近发酵工程这门课程所包含的知识要点，引导学生自主思考寻找解决问题的方法，提高了学生们主动学习的动力，在已经进行过3次的教学实践中取得了良好效果。

【关键词】发酵工程实验；教学改革；教学效率

生物技术制药是新药研发的重要组成，其产品的实现一般需要发酵工程的参与，因而发酵工程是生物药物工业化生产的核心。现酵过程中不断涌现新技术和新方法，因此实践性和应用性强[1]。在工业发酵生产进行的数十年中所积累的丰富经验，结合生物科技的发展，已经上升为理论性的知识，并不断继续扩展。这些知识在发酵工程教学中非常关键，也是发酵理论知识的重要补充[2,3]。通过发酵工程实验教学，学生可以直观的面对理论教学中出现的各种现象和过程，更好地理解和掌握发酵工程的原理和方法，认识发酵相关设备与学习基本操作技能。从而达到培养学生结合理论知识分析实验现象和解决问题的能力，掌握基本的实验操作技能的目的。在实验学习中，综合提高学生的发现问题、分析问题和尝试解决问题的能力。以发酵中出现的问题为出发点，引导学生主动从理论知识出发，结合实验现象，寻找和解决问题，实现学习方式的转变。

1与制药相关发酵工程实验课开设现状

发酵工程作为武汉大学药学院生物制药的主干课程已有14年，成立生物技术制药专业后发酵工程实验课程作为必修课程开设了3年。按照我校生物技术制药专业的人才培养目标，相关课程如生物技术制药实验和生物化学实验，其教学内容与发酵工程实验课又很大的关联与分工。在武汉大学药学院的具体教学工作中，通过各授课教师的协调，做到在这三门课程的理论教学与实验教学中均不存在内容重复，并且具有一定的连贯性。虽然发酵工程实验课程由相对独立的实验构成，但是存在多是相对比较基础的微生物实验内容，不能兼顾发酵各环节和不同发酵类型的不同情况，因此有必要对其实验内容进行重新设计与整合优化。

2发酵工程实验课的教学改革实施方式

2.1提高教学效率

重新设计之前由于实验内容偏向基础的微生物实验，采用比较松散的每周一次课。在新的设计中，每周上两次课，因此过去全学期的实验课程现在半学期就可以完成。但是每次上课都需要至少8个小时，在各次上课之间的时间，也根据实验内容穿插安排取样、观察、制样等过程，保证教学内容可以完成。而且开课时间也相应稍晚于理论课进程，基本在发酵工艺讲解后开始实验课。目的是使学生在对整个发酵工程的内容开始有一定认识后再进入实验课，避免过于陌生而出现盲目的按照实验步骤操作而不理解的情况出现。与部分院校开设“一条龙”式实验教学不同，武汉大学药学院开设发酵工程实验课是分段式的。其原因：第一是学生的教学安排还有其它课程，很难实现连续数天的时间单独进行实验教学；第二“一条龙”式实验教学要求前后连贯衔接，如果中间某步实验不能达到实验目的，那么下一步实验就不能按计划进行，会严重干扰教学进程[4]。而采用的分段式实验安排，虽然不是前后相连的实验，但是在内容上比较全面的涉及了发酵工程的主要操作内容，可以使学生系统的学习和了解该课程的学习要点。而各实验分别在上课前进行准备工作，可以保证课程的顺利进行。另外，在实验进程中，由于微生物生长需要时间，因此将不同实验内容穿插进行。这样可以避免“一条龙”式实验模式中必须等待上步实验结果出来才能进行下部操作的问题，节约了时间，提高了实验室的利用率。降低了与其它课程的时间冲突，同时也方便了课程以及教室安排和学生选课。

2.2实验教学体系整合优化

以前开展的发酵工程实验中，内容以发酵工程基本操作及菌种筛选等为主，比较简单枯燥。改革后结合武汉大学药学院生物制药专业的特点，与发酵工程设计的相关课程相互协调，避免开设雷同的实验内容，但是又与微生物、微生物制药、制药工程等相互关联或前后衔接，形成连续而有机体系，彻底从验证性实验向综合性实验转变[5]。这种综合性的实验教学设计将促进学生从发酵的整体目标出发进行思考，全面分析某一发酵过程出现的现象，确定关键的操作点，从全局的角度出发来思考和学习发酵工程知识[6]。

2.3实验教学内容的重新设计与调整

根据我院生物技术制药专业的培养目标，我们选择实验课程兼顾系统性、科学性和实用性，安排学生从基本到相对复杂的操作上手，以典型的发酵过程和产品生产为主干知识，将实验教学内容安排为7个实验项目，分别是：优化液态发酵条件、机械罐操作及动力学研究、菌种诱变、培养基优化、固态发酵制作米酒、淀粉原料处理、固定化发酵。按照循序渐进、由易到难的方式安排。重新设计的实验教学内容更加丰富，有利于学生综合运用知识和创新能力的培养。

3结语

进行课程改革的目的是帮助学生更好地学习发酵工程实验技术，如果一味追求漂亮的实验流程和实验结果，可能给学生的学习过程带来一定的不便。我们的改革从强化学习要点出发，通过快速和鲜明的实验过程帮助学生提高学习效率。在未来的实验教学中，我们将继续本着这个目标不断改进，进一步探索和完善适合生物制药专业的发酵工程的实验教学方式，达到培养全面合格的创新型生物制药人才的目标。

参考文献

[1]赵辉.高校发酵工程类课程实验教学探索[J].安徽农业科学,2017,3:245-246.

[2]胡仙妹,邵化,马科,等.生物技术专业《发酵工艺学》教学改革探索与实践[J].轻工科技,2016,12:188-189.

[3]贺气志,唐亮,夏俊,等.医学院校生物技术专业发酵工程实验体系的构建[J].长沙医学院学报,2016,3:1-6.

[4]崔艳,付荣霞,樊秀花.生物工程专业创新性实验项目的探索[J].大学教育,2016,9:162-163.

[5]生书晶,佘婷婷,孙婷琪,等.发酵工程课程教学改革探索与实践[J].高教学刊,2016,13:69-70.

[6]李艳宾,张琴,邓芳,等.高校发酵工程课程实践教学改革探索[J].轻工科技,2016,4:144-145.

作者：曾晓波 王海英 刘静 单位：武汉大学药学院 中南民族大学生命科学学院