發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，以強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)操作的知識(shí)點(diǎn)和提高實(shí)驗(yàn)效率為目標(biāo)，對(duì)發(fā)酵工程教學(xué)中典型的知識(shí)和操作要點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和教學(xué)方式。新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式和內(nèi)容更貼近發(fā)酵工程這門(mén)課程所包含的知識(shí)要點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生自主思考尋找解決問(wèn)題的方法，提高了學(xué)生們主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力，在已經(jīng)進(jìn)行過(guò)3次的教學(xué)實(shí)踐中取得了良好效果。

【關(guān)鍵詞】發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)；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(shí)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(guò)程中不斷涌現(xiàn)新技術(shù)和新方法，因此實(shí)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(yàn)，結(jié)合生物科技的發(fā)展，已經(jīng)上升為理論性的知識(shí)，并不斷繼續(xù)擴(kuò)展。這些知識(shí)在發(fā)酵工程教學(xué)中非常關(guān)鍵，也是發(fā)酵理論知識(shí)的重要補(bǔ)充[2,3]。通過(guò)發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生可以直觀的面對(duì)理論教學(xué)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和過(guò)程，更好地理解和掌握發(fā)酵工程的原理和方法，認(rèn)識(shí)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(shí)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和解決問(wèn)題的能力，掌握基本的實(shí)驗(yàn)操作技能的目的。在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中，綜合提高學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和嘗試解決問(wèn)題的能力。以發(fā)酵中出現(xiàn)的問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)從理論知識(shí)出發(fā)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，尋找和解決問(wèn)題，實(shí)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(shí)驗(yàn)課開(kāi)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(shí)驗(yàn)課程作為必修課程開(kāi)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(shí)驗(yàn)和生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其教學(xué)內(nèi)容與發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)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(guò)各授課教師的協(xié)調(diào)，做到在這三門(mén)課程的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課程由相對(duì)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)構(gòu)成，但是存在多是相對(duì)比較基礎(chǔ)的微生物實(shí)驗(yàn)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(duì)其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與整合優(yōu)化。

2發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)改革實(shí)施方式

2.1提高教學(xué)效率

重新設(shè)計(jì)之前由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏向基礎(chǔ)的微生物實(shí)驗(yàn)，采用比較松散的每周一次課。在新的設(shè)計(jì)中，每周上兩次課，因此過(guò)去全學(xué)期的實(shí)驗(yàn)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(gè)小時(shí)，在各次上課之間的時(shí)間，也根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容穿插安排取樣、觀察、制樣等過(guò)程，保證教學(xué)內(nèi)容可以完成。而且開(kāi)課時(shí)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(kāi)始實(shí)驗(yàn)課。目的是使學(xué)生在對(duì)整個(gè)發(fā)酵工程的內(nèi)容開(kāi)始有一定認(rèn)識(shí)后再進(jìn)入實(shí)驗(yàn)課，避免過(guò)于陌生而出現(xiàn)盲目的按照實(shí)驗(yàn)步驟操作而不理解的情況出現(xiàn)。與部分院校開(kāi)設(shè)“一條龍”式實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同，武漢大學(xué)藥學(xué)院開(kāi)設(shè)發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)連續(xù)數(shù)天的時(shí)間單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)；第二“一條龍”式實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求前后連貫銜接，如果中間某步實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，那么下一步?shí)驗(yàn)就不能按計(jì)劃進(jìn)行，會(huì)嚴(yán)重干擾教學(xué)進(jìn)程[4]。而采用的分段式實(shí)驗(yàn)安排，雖然不是前后相連的實(shí)驗(yàn)，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(diǎn)。而各實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)進(jìn)程中，由于微生物生長(zhǎng)需要時(shí)間，因此將不同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容穿插進(jìn)行。這樣可以避免“一條龍”式實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ街斜仨毜却喜綄?shí)驗(yàn)結(jié)果出來(lái)才能進(jìn)行下部操作的問(wèn)題，節(jié)約了時(shí)間，提高了實(shí)驗(yàn)室的利用率。降低了與其它課程的時(shí)間沖突，同時(shí)也方便了課程以及教室安排和學(xué)生選課。

2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系整合優(yōu)化

以前開(kāi)展的發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)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(diǎn)，與發(fā)酵工程設(shè)計(jì)的相關(guān)課程相互協(xié)調(diào)，避免開(kāi)設(shè)雷同的實(shí)驗(yàn)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(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向綜合性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變[5]。這種綜合性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)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(guò)程出現(xiàn)的現(xiàn)象，確定關(guān)鍵的操作點(diǎn)，從全局的角度出發(fā)來(lái)思考和學(xué)習(xí)發(fā)酵工程知識(shí)[6]。

2.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的重新設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)課程兼顧系統(tǒng)性、科學(xué)性和實(shí)用性，安排學(xué)生從基本到相對(duì)復(fù)雜的操作上手，以典型的發(fā)酵過(guò)程和產(chǎn)品生產(chǎn)為主干知識(shí)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排為7個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，分別是：優(yōu)化液態(tài)發(fā)酵條件、機(jī)械罐操作及動(dòng)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(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更加豐富，有利于學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3結(jié)語(yǔ)

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(shí)驗(yàn)技術(shù)，如果一味追求漂亮的實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可能給學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程帶來(lái)一定的不便。我們的改革從強(qiáng)化學(xué)習(xí)要點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)快速和鮮明的實(shí)驗(yàn)過(guò)程幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率。在未來(lái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們將繼續(xù)本著這個(gè)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(shí)驗(yàn)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)

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[6]李艷賓,張琴,鄧芳,等.高校發(fā)酵工程課程實(shí)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