發(fā)酵工程實驗教學內容優(yōu)化分析

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【摘要】發(fā)酵工程具有很強的實踐性和應用性，是現(xiàn)代生物技術制藥的重要組成，發(fā)酵工程實驗教學是幫助學生全面理解和學習發(fā)酵工程的必要環(huán)節(jié)。根據(jù)武漢大學藥學院實驗教學現(xiàn)狀，以強化實驗操作的知識點和提高實驗效率為目標，對發(fā)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(fā)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(fā)酵工程實驗；教學改革；教學效率

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

1與制藥相關發(fā)酵工程實驗課開設現(xiàn)狀

發(fā)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(yè)后發(fā)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(yè)的人才培養(yǎng)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(fā)酵工程實驗課又很大的關聯(lián)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(xié)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(fā)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(fā)酵各環(huán)節(jié)和不同發(fā)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(yōu)化。

2發(fā)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(xiàn)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(jù)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(fā)酵工藝講解后開始實驗課。目的是使學生在對整個發(fā)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(xiàn)盲目的按照實驗步驟操作而不理解的情況出現(xiàn)。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(fā)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(xiàn)連續(xù)數(shù)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(fā)酵工程的主要操作內容，可以使學生系統(tǒng)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(jié)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(yōu)化

以前開展的發(fā)酵工程實驗中，內容以發(fā)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(yè)的特點，與發(fā)酵工程設計的相關課程相互協(xié)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(lián)或前后銜接，形成連續(xù)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(fā)酵的整體目標出發(fā)進行思考，全面分析某一發(fā)酵過程出現(xiàn)的現(xiàn)象，確定關鍵的操作點，從全局的角度出發(fā)來思考和學習發(fā)酵工程知識[6]。

2.3實驗教學內容的重新設計與調整

根據(jù)我院生物技術制藥專業(yè)的培養(yǎng)目標，我們選擇實驗課程兼顧系統(tǒng)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(fā)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(yōu)化液態(tài)發(fā)酵條件、機械罐操作及動力學研究、菌種誘變、培養(yǎng)基優(yōu)化、固態(tài)發(fā)酵制作米酒、淀粉原料處理、固定化發(fā)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(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3結語

進行課程改革的目的是幫助學生更好地學習發(fā)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(fā)，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(xù)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(yè)的發(fā)酵工程的實驗教學方式，達到培養(yǎng)全面合格的創(chuàng)新型生物制藥人才的目標。

參考文獻

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

[2]胡仙妹,邵化,馬科,等.生物技術專業(yè)《發(fā)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(yī)學院校生物技術專業(yè)發(fā)酵工程實驗體系的構建[J].長沙醫(yī)學院學報,2016,3:1-6.

[4]崔艷,付榮霞,樊秀花.生物工程專業(yè)創(chuàng)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(fā)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(fā)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