發(fā)酵工程實驗教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化分析

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【摘要】發(fā)酵工程具有很強(qiáng)的實踐性和應(yīng)用性，是現(xiàn)代生物技術(shù)制藥的重要組成，發(fā)酵工程實驗教學(xué)是幫助學(xué)生全面理解和學(xué)習(xí)發(fā)酵工程的必要環(huán)節(jié)。根據(jù)武漢大學(xué)藥學(xué)院實驗教學(xué)現(xiàn)狀，以強(qiáng)化實驗操作的知識點和提高實驗效率為目標(biāo)，對發(fā)酵工程教學(xué)中典型的知識和操作要點進(jìn)行實驗內(nèi)容設(shè)計，改進(jìn)實驗教學(xué)的內(nèi)容和教學(xué)方式。新設(shè)計的實驗教學(xué)方式和內(nèi)容更貼近發(fā)酵工程這門課程所包含的知識要點，引導(dǎo)學(xué)生自主思考尋找解決問題的方法，提高了學(xué)生們主動學(xué)習(xí)的動力，在已經(jīng)進(jìn)行過3次的教學(xué)實踐中取得了良好效果。

【關(guān)鍵詞】發(fā)酵工程實驗；教學(xué)改革；教學(xué)效率

生物技術(shù)制藥是新藥研發(fā)的重要組成，其產(chǎn)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(chǎn)的核心?，F(xiàn)酵過程中不斷涌現(xiàn)新技術(shù)和新方法，因此實踐性和應(yīng)用性強(qiáng)[1]。在工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)進(jìn)行的數(shù)十年中所積累的豐富經(jīng)驗，結(jié)合生物科技的發(fā)展，已經(jīng)上升為理論性的知識，并不斷繼續(xù)擴(kuò)展。這些知識在發(fā)酵工程教學(xué)中非常關(guān)鍵，也是發(fā)酵理論知識的重要補(bǔ)充[2,3]。通過發(fā)酵工程實驗教學(xué)，學(xué)生可以直觀的面對理論教學(xué)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(rèn)識發(fā)酵相關(guān)設(shè)備與學(xué)習(xí)基本操作技能。從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生結(jié)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(xué)習(xí)中，綜合提高學(xué)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(dǎo)學(xué)生主動從理論知識出發(fā)，結(jié)合實驗現(xiàn)象，尋找和解決問題，實現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。

1與制藥相關(guān)發(fā)酵工程實驗課開設(shè)現(xiàn)狀

發(fā)酵工程作為武漢大學(xué)藥學(xué)院生物制藥的主干課程已有14年，成立生物技術(shù)制藥專業(yè)后發(fā)酵工程實驗課程作為必修課程開設(shè)了3年。按照我校生物技術(shù)制藥專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，相關(guān)課程如生物技術(shù)制藥實驗和生物化學(xué)實驗，其教學(xué)內(nèi)容與發(fā)酵工程實驗課又很大的關(guān)聯(lián)與分工。在武漢大學(xué)藥學(xué)院的具體教學(xué)工作中，通過各授課教師的協(xié)調(diào)，做到在這三門課程的理論教學(xué)與實驗教學(xué)中均不存在內(nèi)容重復(fù)，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(gòu)成，但是存在多是相對比較基礎(chǔ)的微生物實驗內(nèi)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(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計與整合優(yōu)化。

2發(fā)酵工程實驗課的教學(xué)改革實施方式

2.1提高教學(xué)效率

重新設(shè)計之前由于實驗內(nèi)容偏向基礎(chǔ)的微生物實驗，采用比較松散的每周一次課。在新的設(shè)計中，每周上兩次課，因此過去全學(xué)期的實驗課程現(xiàn)在半學(xué)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(nèi)容穿插安排取樣、觀察、制樣等過程，保證教學(xué)內(nèi)容可以完成。而且開課時間也相應(yīng)稍晚于理論課進(jìn)程，基本在發(fā)酵工藝講解后開始實驗課。目的是使學(xué)生在對整個發(fā)酵工程的內(nèi)容開始有一定認(rèn)識后再進(jìn)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(shè)“一條龍”式實驗教學(xué)不同，武漢大學(xué)藥學(xué)院開設(shè)發(fā)酵工程實驗課是分段式的。其原因：第一是學(xué)生的教學(xué)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(jìn)行實驗教學(xué)；第二“一條龍”式實驗教學(xué)要求前后連貫銜接，如果中間某步實驗不能達(dá)到實驗?zāi)康?，那么下一步實驗就不能按計劃進(jìn)行，會嚴(yán)重干擾教學(xué)進(jìn)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(nèi)容上比較全面的涉及了發(fā)酵工程的主要操作內(nèi)容，可以使學(xué)生系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和了解該課程的學(xué)習(xí)要點。而各實驗分別在上課前進(jìn)行準(zhǔn)備工作，可以保證課程的順利進(jìn)行。另外，在實驗進(jìn)程中，由于微生物生長需要時間，因此將不同實驗內(nèi)容穿插進(jìn)行。這樣可以避免“一條龍”式實驗?zāi)Ｊ街斜仨毜却喜綄嶒灲Y(jié)果出來才能進(jìn)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(xué)生選課。

2.2實驗教學(xué)體系整合優(yōu)化

以前開展的發(fā)酵工程實驗中，內(nèi)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(jié)合武漢大學(xué)藥學(xué)院生物制藥專業(yè)的特點，與發(fā)酵工程設(shè)計的相關(guān)課程相互協(xié)調(diào)，避免開設(shè)雷同的實驗內(nèi)容，但是又與微生物、微生物制藥、制藥工程等相互關(guān)聯(lián)或前后銜接，形成連續(xù)而有機(jī)體系，徹底從驗證性實驗向綜合性實驗轉(zhuǎn)變[5]。這種綜合性的實驗教學(xué)設(shè)計將促進(jìn)學(xué)生從發(fā)酵的整體目標(biāo)出發(fā)進(jìn)行思考，全面分析某一發(fā)酵過程出現(xiàn)的現(xiàn)象，確定關(guān)鍵的操作點，從全局的角度出發(fā)來思考和學(xué)習(xí)發(fā)酵工程知識[6]。

2.3實驗教學(xué)內(nèi)容的重新設(shè)計與調(diào)整

根據(jù)我院生物技術(shù)制藥專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，我們選擇實驗課程兼顧系統(tǒng)性、科學(xué)性和實用性，安排學(xué)生從基本到相對復(fù)雜的操作上手，以典型的發(fā)酵過程和產(chǎn)品生產(chǎn)為主干知識，將實驗教學(xué)內(nèi)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(jī)械罐操作及動力學(xué)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(jìn)、由易到難的方式安排。重新設(shè)計的實驗教學(xué)內(nèi)容更加豐富，有利于學(xué)生綜合運(yùn)用知識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3結(jié)語

進(jìn)行課程改革的目的是幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)發(fā)酵工程實驗技術(shù)，如果一味追求漂亮的實驗流程和實驗結(jié)果，可能給學(xué)生的學(xué)習(xí)過程帶來一定的不便。我們的改革從強(qiáng)化學(xué)習(xí)要點出發(fā)，通過快速和鮮明的實驗過程幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率。在未來的實驗教學(xué)中，我們將繼續(xù)本著這個目標(biāo)不斷改進(jìn)，進(jìn)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(xué)方式，達(dá)到培養(yǎng)全面合格的創(chuàng)新型生物制藥人才的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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

[2]胡仙妹,邵化,馬科,等.生物技術(shù)專業(yè)《發(fā)酵工藝學(xué)》教學(xué)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(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)發(fā)酵工程實驗體系的構(gòu)建[J].長沙醫(yī)學(xué)院學(xué)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(xué)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(xué)改革探索與實踐[J].高教學(xué)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(xué)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(xué)藥學(xué)院 中南民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院