發酵工程實驗教學內容優化分析

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【摘要】發酵工程具有很強的實踐性和應用性，是現代生物技術制藥的重要組成，發酵工程實驗教學是幫助學生全面理解和學習發酵工程的必要環節。根據武漢大學藥學院實驗教學現狀，以強化實驗操作的知識點和提高實驗效率為目標，對發酵工程教學中典型的知識和操作要點進行實驗內容設計，改進實驗教學的內容和教學方式。新設計的實驗教學方式和內容更貼近發酵工程這門課程所包含的知識要點，引導學生自主思考尋找解決問題的方法，提高了學生們主動學習的動力，在已經進行過3次的教學實踐中取得了良好效果。

【關鍵詞】發酵工程實驗；教學改革；教學效率

生物技術制藥是新藥研發的重要組成，其產品的實現一般需要發酵工程的參與，因而發酵工程是生物藥物工業化生產的核心。現酵過程中不斷涌現新技術和新方法，因此實踐性和應用性強[1]。在工業發酵生產進行的數十年中所積累的豐富經驗，結合生物科技的發展，已經上升為理論性的知識，并不斷繼續擴展。這些知識在發酵工程教學中非常關鍵，也是發酵理論知識的重要補充[2,3]。通過發酵工程實驗教學，學生可以直觀的面對理論教學中出現的各種現象和過程，更好地理解和掌握發酵工程的原理和方法，認識發酵相關設備與學習基本操作技能。從而達到培養學生結合理論知識分析實驗現象和解決問題的能力，掌握基本的實驗操作技能的目的。在實驗學習中，綜合提高學生的發現問題、分析問題和嘗試解決問題的能力。以發酵中出現的問題為出發點，引導學生主動從理論知識出發，結合實驗現象，尋找和解決問題，實現學習方式的轉變。

1與制藥相關發酵工程實驗課開設現狀

發酵工程作為武漢大學藥學院生物制藥的主干課程已有14年，成立生物技術制藥專業后發酵工程實驗課程作為必修課程開設了3年。按照我校生物技術制藥專業的人才培養目標，相關課程如生物技術制藥實驗和生物化學實驗，其教學內容與發酵工程實驗課又很大的關聯與分工。在武漢大學藥學院的具體教學工作中，通過各授課教師的協調，做到在這三門課程的理論教學與實驗教學中均不存在內容重復，并且具有一定的連貫性。雖然發酵工程實驗課程由相對獨立的實驗構成，但是存在多是相對比較基礎的微生物實驗內容，不能兼顧發酵各環節和不同發酵類型的不同情況，因此有必要對其實驗內容進行重新設計與整合優化。

2發酵工程實驗課的教學改革實施方式

2.1提高教學效率

重新設計之前由于實驗內容偏向基礎的微生物實驗，采用比較松散的每周一次課。在新的設計中，每周上兩次課，因此過去全學期的實驗課程現在半學期就可以完成。但是每次上課都需要至少8個小時，在各次上課之間的時間，也根據實驗內容穿插安排取樣、觀察、制樣等過程，保證教學內容可以完成。而且開課時間也相應稍晚于理論課進程，基本在發酵工藝講解后開始實驗課。目的是使學生在對整個發酵工程的內容開始有一定認識后再進入實驗課，避免過于陌生而出現盲目的按照實驗步驟操作而不理解的情況出現。與部分院校開設“一條龍”式實驗教學不同，武漢大學藥學院開設發酵工程實驗課是分段式的。其原因：第一是學生的教學安排還有其它課程，很難實現連續數天的時間單獨進行實驗教學；第二“一條龍”式實驗教學要求前后連貫銜接，如果中間某步實驗不能達到實驗目的，那么下一步實驗就不能按計劃進行，會嚴重干擾教學進程[4]。而采用的分段式實驗安排，雖然不是前后相連的實驗，但是在內容上比較全面的涉及了發酵工程的主要操作內容，可以使學生系統的學習和了解該課程的學習要點。而各實驗分別在上課前進行準備工作，可以保證課程的順利進行。另外，在實驗進程中，由于微生物生長需要時間，因此將不同實驗內容穿插進行。這樣可以避免“一條龍”式實驗模式中必須等待上步實驗結果出來才能進行下部操作的問題，節約了時間，提高了實驗室的利用率。降低了與其它課程的時間沖突，同時也方便了課程以及教室安排和學生選課。

2.2實驗教學體系整合優化

以前開展的發酵工程實驗中，內容以發酵工程基本操作及菌種篩選等為主，比較簡單枯燥。改革后結合武漢大學藥學院生物制藥專業的特點，與發酵工程設計的相關課程相互協調，避免開設雷同的實驗內容，但是又與微生物、微生物制藥、制藥工程等相互關聯或前后銜接，形成連續而有機體系，徹底從驗證性實驗向綜合性實驗轉變[5]。這種綜合性的實驗教學設計將促進學生從發酵的整體目標出發進行思考，全面分析某一發酵過程出現的現象，確定關鍵的操作點，從全局的角度出發來思考和學習發酵工程知識[6]。

2.3實驗教學內容的重新設計與調整

根據我院生物技術制藥專業的培養目標，我們選擇實驗課程兼顧系統性、科學性和實用性，安排學生從基本到相對復雜的操作上手，以典型的發酵過程和產品生產為主干知識，將實驗教學內容安排為7個實驗項目，分別是：優化液態發酵條件、機械罐操作及動力學研究、菌種誘變、培養基優化、固態發酵制作米酒、淀粉原料處理、固定化發酵。按照循序漸進、由易到難的方式安排。重新設計的實驗教學內容更加豐富，有利于學生綜合運用知識和創新能力的培養。

3結語

進行課程改革的目的是幫助學生更好地學習發酵工程實驗技術，如果一味追求漂亮的實驗流程和實驗結果，可能給學生的學習過程帶來一定的不便。我們的改革從強化學習要點出發，通過快速和鮮明的實驗過程幫助學生提高學習效率。在未來的實驗教學中，我們將繼續本著這個目標不斷改進，進一步探索和完善適合生物制藥專業的發酵工程的實驗教學方式，達到培養全面合格的創新型生物制藥人才的目標。

參考文獻

[1]趙輝.高校發酵工程類課程實驗教學探索[J].安徽農業科學,2017,3:245-246.

[2]胡仙妹,邵化,馬科,等.生物技術專業《發酵工藝學》教學改革探索與實踐[J].輕工科技,2016,12:188-189.

[3]賀氣志,唐亮,夏俊,等.醫學院校生物技術專業發酵工程實驗體系的構建[J].長沙醫學院學報,2016,3:1-6.

[4]崔艷,付榮霞,樊秀花.生物工程專業創新性實驗項目的探索[J].大學教育,2016,9:162-163.

[5]生書晶,佘婷婷,孫婷琪,等.發酵工程課程教學改革探索與實踐[J].高教學刊,2016,13:69-70.

[6]李艷賓,張琴,鄧芳,等.高校發酵工程課程實踐教學改革探索[J].輕工科技,2016,4:144-145.

作者：曾曉波 王海英 劉靜 單位：武漢大學藥學院 中南民族大學生命科學學院