劉盛榮，魏 奇，鄭世仲，張維瑞

(寧德師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，閩東特色生物資源福建省高校工程研究中心，福建 寧德 352100)

《國家中長期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)》提出“適應(yīng)國家和區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展需要，建立動態(tài)調(diào)整機制，不斷優(yōu)化高等教育結(jié)構(gòu)”，“重點擴大應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型人才培養(yǎng)規(guī)?！?，“促進高校辦出特色，建立高校分類體系，實行分類管理”，并提出“建立現(xiàn)代職業(yè)教育體系”[1-2]。2014年我國正式提出“引導(dǎo)一批普通本科高校向應(yīng)用技術(shù)型高較轉(zhuǎn)型”，實現(xiàn)全國600多所地方本科院校的轉(zhuǎn)型發(fā)展，更好服務(wù)經(jīng)濟發(fā)展。寧德師范學(xué)院是閩東地區(qū)唯一所公辦本科院校，學(xué)校秉承“為學(xué)生成長服務(wù)，為地方發(fā)展服務(wù)”的辦學(xué)宗旨，突出“地方性、師范性、應(yīng)用性”的辦學(xué)定位，把我校建成為一所具有較高水平的應(yīng)用型本科院校是我校的重要目標。

當前，我國應(yīng)用型本科高校建設(shè)正大力推進，學(xué)生的工程實踐能力培養(yǎng)放在了更突出的重要位置，以滿足社會對高素質(zhì)應(yīng)用型人才日益增長的需求，更好服務(wù)經(jīng)濟發(fā)展。我校所在地—寧德市是我國新能源產(chǎn)業(yè)的主要聚集區(qū)，同時制藥及生物產(chǎn)業(yè)也正快速成長，因此，工程實踐能力強的專業(yè)人才受歡迎。為滿足當?shù)靥厣a(chǎn)業(yè)的人才需求和提高學(xué)生工程實踐能力，我們在人才培養(yǎng)方案中提升了發(fā)酵工程課程的重要性，已成為生物技術(shù)等多個專業(yè)的重要課程。實驗教學(xué)是發(fā)酵工程課程的重要環(huán)節(jié)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力，因而發(fā)酵工程實驗課程的探索引起了各高校的重視[3-4]。寧德師范學(xué)院作為一所地方本科院校，為提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量，我們教研室對發(fā)酵工程實驗教學(xué)進行了一系列有益探索，取得了較好的效果。

1 構(gòu)建應(yīng)用型及創(chuàng)新性的課程體系

鑒于我國正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展階段和社會對高素質(zhì)應(yīng)用型人才的需求日益增長，發(fā)酵工程實驗課程應(yīng)側(cè)重于發(fā)酵的應(yīng)用與創(chuàng)新，而不是長期停留在傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容，但由于縮短課時數(shù)的要求，我校該門課程的課時數(shù)僅為18個學(xué)時，對教學(xué)實驗內(nèi)容必須進行改革與創(chuàng)新。以培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)扎實、富有創(chuàng)新精神和實踐能力的應(yīng)用型人才為課程目標，我們對實驗內(nèi)容進行了多次選擇、實踐與調(diào)整，最終基本形成了比較合理和穩(wěn)定的內(nèi)容體系，有利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)和成長。

傳統(tǒng)發(fā)酵工程實驗教學(xué)大多以通過微生物發(fā)酵獲得各種發(fā)酵產(chǎn)物(如代謝產(chǎn)物或發(fā)酵產(chǎn)品)，屬于驗證型的實驗教學(xué)，如酸奶制作、葡萄酒釀造、發(fā)酵微生物篩選等實驗，實驗數(shù)目偏多，老舊，但操作簡單，難度不高，不利于學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)，且創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要素嚴重缺失。我們根據(jù)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求、規(guī)律及特點，并結(jié)合實驗室具體條件、科研項目和學(xué)生實際情況，一切從實際出發(fā)，教研組對實驗項目進行了認真篩選、論證和設(shè)計，開設(shè)了靈芝多糖液體深層發(fā)酵及產(chǎn)物回收、蛹蟲草的固體發(fā)酵、設(shè)計性實驗(學(xué)生自行設(shè)計)、以及全自動發(fā)酵罐運行等實驗，涵蓋了不同發(fā)酵方法。以下我們主要對設(shè)計性實驗開設(shè)和全自動發(fā)酵罐運行實驗進行介紹。

1.1 設(shè)計性實驗開設(shè)

傳統(tǒng)實驗教學(xué)大多由教師提供或?qū)懞脤嶒炛v義，如原理、步驟等，學(xué)生只需按照講義在教師指導(dǎo)下進行實驗，極少有學(xué)生真正理解實驗原理，知其然不知其所以然，學(xué)習(xí)過程被動，達不到預(yù)期教學(xué)效果。為從根本上改變這一現(xiàn)狀，我們開設(shè)了“開發(fā)和設(shè)計一個發(fā)酵產(chǎn)品”實驗。學(xué)生按每3-5個人分成一組，指定一個組長，教師提供一定思路供學(xué)生參考，讓學(xué)生查閱資料，制定詳細實驗方案；接著師生一起討論，修改并完善實驗方案，如檸檬酸固定化發(fā)酵及離子交換回收等實驗；最后學(xué)生在限定時間內(nèi)開展實驗并完成實驗報告，整個過程充分發(fā)揮了學(xué)生的主動性與創(chuàng)造性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時學(xué)生在查閱資料、設(shè)計實驗方案的過程中，需要有更多、更周全的思考，加深了對專業(yè)理論知識的理解，實現(xiàn)了理論在實驗過程中的學(xué)習(xí)。采用設(shè)計性實驗教學(xué)后，同學(xué)們認識到不能只是機械地重復(fù)，在“動手”之前須先有“動腦”的過程，為學(xué)生的創(chuàng)造力提供了錘煉空間。

1.2 全自動發(fā)酵罐運行實驗

全自動機械攪拌式發(fā)酵罐是眾多制藥廠的主要核心設(shè)備。使學(xué)生熟練掌握發(fā)酵罐的使用是發(fā)酵工程實驗課的重要任務(wù)，有利于學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)和提高學(xué)生的就業(yè)競爭力。目前，國內(nèi)各廠家生產(chǎn)的該類型發(fā)酵罐大都具有比較復(fù)雜的雙層罐體和管路結(jié)構(gòu)，如壓縮空氣、蒸汽、冷卻水、加熱循環(huán)水管路、以及排污管路等，各管路有不同的功能，且部分有重疊[5]，發(fā)酵罐系統(tǒng)的管路的認識和使用一直以來是學(xué)生的難點。此外，由于使用過程中需要使用高溫高壓蒸汽和壓縮氣體等相對危險的因素，學(xué)生如果操作不同，易造成設(shè)備損壞，甚至于出現(xiàn)高溫蒸汽燙傷等危害，因此，全自動發(fā)酵罐的使用是發(fā)酵工程實驗教學(xué)的長期難點。虛擬仿真教學(xué)是不錯的選擇，但目前市場上好用的教學(xué)軟件難覓，這需專業(yè)人員與軟件公司通力合作才有可能開發(fā)出滿足教學(xué)需求的虛擬仿真軟件，但仍不能完全代替現(xiàn)場的實驗教學(xué)。

我校建立了發(fā)酵工程實訓(xùn)中心，配備有10 L至500 L的全自動發(fā)酵罐，為本課程的學(xué)習(xí)提供了充分保障。我們采用課前透徹的理論學(xué)習(xí)、現(xiàn)場觀摩及部分學(xué)生參與科研項目的實施方案。在實驗課前，為讓學(xué)生充分、深入淺出掌握發(fā)酵罐的工作原理以及注意要點，我們使用Adobe Illustrator、Chemdraw等軟件繪制各種平面圖，清楚展示發(fā)酵罐主要部分的結(jié)構(gòu)，易于理解；另外使用Flash和3D MAX軟件制作動畫，展示壓縮空氣流向、溫控、空消、實消等關(guān)鍵過程，加深學(xué)生對原理的理解與掌握；現(xiàn)場觀摩前，學(xué)生先分好組，不超過10人，進入發(fā)酵工程實訓(xùn)中心后，學(xué)生先認真觀察，老師現(xiàn)場講解并演示，使學(xué)生對原理及使用有較好的掌握。此外，我們讓學(xué)生(部分)參加發(fā)酵相關(guān)的科研課題，如我們承擔的?-聚賴氨酸補料分批發(fā)酵及下游工藝研究和靈芝三萜酸液體深層發(fā)酵研究課題，采用師傅帶徒弟的方式使學(xué)生掌握發(fā)酵罐的操作，提高了設(shè)備使用和學(xué)生的安全。

2 實行開放式實驗教學(xué)

發(fā)酵工程實驗大多屬于耗時較長、連貫性較強的實驗，操作環(huán)節(jié)多。一個發(fā)酵實驗通常有培養(yǎng)基配制、接種、發(fā)酵、實驗觀察和發(fā)酵參數(shù)分析測試等多個環(huán)節(jié)，特別是設(shè)計性實驗，各個小組的情況更是千差萬別，不可能像以往的實驗實行一周一次的模式。針對設(shè)計性實驗如藥用真菌固態(tài)發(fā)酵及發(fā)酵產(chǎn)物的全利用實驗，我們采用開放式實驗教學(xué)。開放式實驗教學(xué)是計劃內(nèi)實驗教學(xué)的一種有效補充和延伸[6]，能夠使學(xué)生在課余時間不間斷、持續(xù)的完成實驗以及觀察實驗現(xiàn)象，有利于實驗的完成，同時最大限度的發(fā)揮實驗室資源效益，為學(xué)生提供自主發(fā)展和實踐鍛煉的空間，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新觀念和意識，全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)作風、創(chuàng)新思維、創(chuàng)業(yè)能力和實踐動手能力[7-9]。

3 教學(xué)與科研緊密結(jié)合

發(fā)酵工程實驗教學(xué)改革的一項重要任務(wù)就是需要根據(jù)學(xué)科的發(fā)展以及社會需求，對實驗教學(xué)內(nèi)容進行及時研究與更新[10]。鑒于大部分教師都有承擔一定數(shù)量的科研項目，將科研項目或研究成果轉(zhuǎn)化為實驗項目是一種切實可行的方法，可使傳統(tǒng)的以驗證為主的實驗轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯啃詫嶒?，例如我們將靈芝三萜酸液體深層發(fā)酵課題的部分內(nèi)容進行了一定改進，開設(shè)了靈芝多糖液體深層發(fā)酵及多糖回收實驗，教學(xué)效果較好。教師根據(jù)自身科研成果，將比較成熟的科研成果精選編入教學(xué)實驗，讓學(xué)生模仿教師的科研進行實驗，不但培養(yǎng)了學(xué)生的科研興趣，又對研究結(jié)果進行了進一步驗證；同時，也可以將教師正在進行的科研項目直接與實驗教學(xué)相結(jié)合，讓學(xué)生參與到科研中去，不但完成教師科研工作的一部分，且加強了學(xué)生實驗的責任感，又充分利用教學(xué)實驗經(jīng)費。

4 完善實驗教學(xué)管理工作

在多年的發(fā)酵工程實驗教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生對發(fā)酵工程實驗有比較高的興趣，但總體學(xué)習(xí)效果還是十分令人不滿意。教學(xué)中發(fā)現(xiàn)即使教師在實驗前、實驗過程中反復(fù)講解重點和一些基本知識，實驗結(jié)束后學(xué)生對一些基本的實驗原理及現(xiàn)象仍然一知半解或是完全錯誤，如靈芝胞外多糖回收的原理等。上述現(xiàn)象產(chǎn)生的根本原因在于學(xué)生實驗前無任何預(yù)習(xí)，進實驗室時頭腦中對實驗完全空白，實驗過程中也只能按照老師提供的實驗步驟機械的進行實驗，不走心，實驗后也缺乏進一步的思考與總結(jié)，無知識的深化過程，學(xué)生這種被動的學(xué)生態(tài)度使教學(xué)質(zhì)量無保障，為此采取了以下措施。

4.1 實驗前要求學(xué)生認真預(yù)習(xí)與準備

在實驗的前二周教師給出實驗內(nèi)容，使學(xué)生有充分的時間預(yù)習(xí)實驗提導(dǎo)書，查閱資料，開拓思路，發(fā)揮自主性和創(chuàng)造性，并寫出有實驗操作程序、實驗材料及預(yù)期性實驗結(jié)果的預(yù)習(xí)報告，教師批閱修改預(yù)習(xí)報告后讓學(xué)生開始實驗的準備工作。這些措施實施后，解除了學(xué)生的依賴心理，且增加了操作鍛煉的機會，進一步了解了實驗原理、方法和步驟，做到心中有數(shù)，降低了實驗過程的盲目性與操作錯誤。

4.2 實驗過程中學(xué)生獨立操作

實驗過程中學(xué)生要切實成為實驗的主體，是實踐者和探索者。實驗過程中必須加強學(xué)生的主體意識，根據(jù)預(yù)習(xí)結(jié)果，自已設(shè)計和安排實驗，達到實驗?zāi)康?；教師?yīng)盡可能在實驗現(xiàn)場，可以發(fā)現(xiàn)和及時糾正學(xué)生的不規(guī)范操作，使學(xué)生能夠正確熟練的掌握各種常規(guī)實驗技術(shù)。

4.3 教師及時批改實驗報告

實驗報告是對實驗的總結(jié)和實驗課教學(xué)質(zhì)量的檢驗，同時又是教學(xué)評估的重要材料與載體，因此，教師需要向?qū)W生強調(diào)實驗報告的重要性。實驗結(jié)束后，要求學(xué)生及時上交實驗報告。作為教師，需要及時和認真的對實驗報告進行批改，可以從中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的實驗操作能力、觀察和分析問題的能力。另外，實驗報告也是教師評定學(xué)生課程成績的一個重要的客觀依據(jù)。

5 采用綜合性的考評方式

我們采用平時成績與實驗報告相結(jié)合的考核方式。平時成績主要包括預(yù)習(xí)報告、實驗操作的規(guī)范性、安全、衛(wèi)生等內(nèi)容，占40%；實驗報告占60%，主要依據(jù)實驗報告的整潔性、完整性、實驗結(jié)果記錄與描述、實驗結(jié)果有無分析與討論、實驗改進等多個方面，另外還附了一些實驗相關(guān)的思考題，以促進學(xué)生對實驗原理的理解以及提高分析問題的能力。采用上述考核內(nèi)容作為學(xué)生本課程的成績，較為合理與全面，有利于調(diào)動學(xué)生重視實驗的主觀能動性，改善學(xué)風，提高學(xué)生的動手能力和實驗基本素養(yǎng)。

6 結(jié) 語

創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)是地方性應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)的重要目標和發(fā)展方向，探索發(fā)酵工程實驗的教學(xué)改革是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容。高校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)應(yīng)緊密與地方經(jīng)濟特色以及社會需求相結(jié)合，并結(jié)合實驗室條件和教師科研課題，不斷改進教學(xué)內(nèi)容，并著重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實踐、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，最終提高學(xué)生的實踐能力，增強學(xué)生的就業(yè)競爭力。作為應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要參與者，教師自身的個人工程實踐能力和業(yè)務(wù)素質(zhì)提高十分關(guān)鍵，教師要加強與企業(yè)的聯(lián)系，可發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的實際問題，并進行聯(lián)合技術(shù)功關(guān)，實現(xiàn)教師、學(xué)校、企業(yè)的共同成長，最終有利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。