应用型本科高校发酵工程课程“理实一体化”教学探索与实践

陈 军,徐礼生,李红侠,陈 琼,王海潮

宿州学院生物与食品工程学院,安徽宿州,234000

教育部提出,课程是人才培养的核心要素,课程质量直接决定人才培养质量[1]。《中华人民共和国高等教育法(最新修正版)》指出,高等教育的任务是培养具有社会责任感、创新精神和实践能力的高级专门人才,发展科学技术文化,促进社会主义现代化建设。这就要求应用型本科高校要坚持“立德树人”,根据社会需求,不断深化人才培养体制机制模式改革,培养具有良好职业道德、扎实理论知识、较高基本技能和综合素质、较强实践能力、创新创业能力的高素质人才。因此,探讨培养学生既掌握扎实的理论知识,又具备一定的实践技能及创新能力,是应用型本科高校面临的重要问题。近年来,一些高校教师不断探索“理实一体化”课程建设。“理实一体化”是一种新型的教学模式,它打破以往理论与实践相脱节,教学环节相对集中的现象。“理实一体化”教学模式除具有理论与实践结合紧密结合特点外,还充分发挥教师的主导作用,精心设计理论和实践技能培养框架,丰富课堂教学和实践教学环节[2]。发酵工程是生物技术专业核心课程之一,是一门应用性较强课程,发酵工程是利用微生物(动物、植物)生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程技术体系[3]。该门课程对于培养具备实践能力与创新能力的生物技术人才具有很重要的作用。发酵工程是生物技术产业化关键技术,处于核心地位[4]。为使学生能够掌握发酵工程方面的知识与技能,应用发酵工程理论和技术去分析和解决发酵工业生产技术问题,以便与企业的需求接轨,本课程组教师结合应用型本科高校特点,对发酵工程课程“理实一体化”教学进行了探索与实践,取得良好效果。

1 课程“理实一体化”教学条件建设

1.1 课程教学内容分析与构建

发酵工程是生物技术专业重要的专业核心课程之一,该课程肩负着培养具有实践能力和创新能力的发酵工业生产人才的任务。随着生物技术的快速发展,发酵工程的应用更加广泛,目前已应用于制药工业、食品工业、化工工业、农业、环境保护等领域[4-5]。基于宿州学院地方应用型高水平大学办学定位,结合人才培养方案,经过充分调研企业需求,课程组教师总结多年来开设本课程的教学积累,以发酵工程上游技术和下游技术为主线,研究制定了课程教学大纲、教学计划,理论课内容主要包括菌种的选育和保藏、种子的扩大培养、发酵培养基的设计与优化、发酵机制、发酵过程的控制、发酵产物的提取与精致及发酵生产实例等[5];自编一套发酵工程实践教学教材,涉及菌种选育、厌氧发酵、好氧发酵等技术,主要内容是土壤中微生物的分离与选育、氨基酸发酵、乳酸发酵、啤酒酿造及检测等。理论课与实践课内容上达到了有机融合,同时能够满足应用型人才培养的目标。

1.2 课程师资队伍建设

应用型本科高校教师不仅要满足“传道、授业、解惑”功能,还要具有较高专业理论水平及实践技能,能够将理论与实践紧密结合[6-8]。师资队伍建设是促进学科专业发展的重要因素之一,也是课程建设的关键因素[9]。因此,以应用型人才培养为目的本科高校,发酵工程这门实践性、应用性极强的课程,对教师的知识结构、专业技能要求不同于基础理论课程,对教师实践能力提出更高要求。为满足专业建设要求,适应课程特点,宿州学院制定计划,采取多项措施,强化师资队伍建设,从多方面培养教师实践能力,提高教学水平和专业技术水平,如加大相关学科专业高水平博士引进力度、鼓励教师企业挂职锻炼、参加国内外培训、院校间交流学习等,同时,还聘请了地方发酵相关企事业单位技术人员作为专业兼职教授和实习实训指导教师,他们参与课程教学活动,增强了理论与实践的结合度。经过多年的师资队伍建设,现已形成了教学能力强、实践能力突出的双师型课程组教师团队,目前课程组师资完全能够满足该门课程的教学工作。

1.3 课程实践条件建设

基于“理实一体化”教学模式,在制定完善的教学计划基础上,不仅需要实践能力强、理论水平高的师资队伍,还需要建设完备的实践教学条件。应用型本科高迫切需要加强校企深度合作,促进产学研有机融合,为实践教学创建良好的公共平台[10]。宿州学院通过实地调研兄弟高校及相关企业,紧密结合“产、学、研”一体化建设需要及课程实践教学大纲,积极加强校内实训基地建设,已建微生物实验室、发酵实验室、啤酒生产创客实训室等校内实践教学场地,面积已达到250多平方米;同时,加强与地方企业合作,积极探索校企合作长效机制,充分利用资源,建设校外实践基地。现已建立了安徽新宇药业有限公司、宿州安特食品有限公司、宿州光途酒业等多家发酵相关校外实习实训基地,合作企业接收课程顶岗实习学生每年达300多人次。通过多年的建设,实践条件完全能够满足发酵工程课程“理实一体化”教学硬件需求,“理实一体化”教学实施后,学生实践能力得到很大提高,切实提高了人才培养质量和服务行业的能力。

2 课程“理实一体化”教学实施

2.1 优化教学教案

高校传统教学或多或少存在原理性讲授过多,实践锻炼偏少的现象[11]。发酵工程教学过程同样存在类似现象。“理实一体化”教学模式能够使理论教学与实践教学交互进行、融为一体[12]。宿州学院发酵工程课程组教师通过认真研究、广泛调研相关企业、兄弟高校等,依据人才培养方案,对课程授课内容进行优化重组,制定了教学计划,编写了发酵工程“理实一体化”教学教案,将企业生产的项目案例有机融入课程教学中,将知识点、能力点贯穿于能力培养的项目案例中,将理论知识在具体生产案例中展现出来,以达到提升应用和实践技能的目的。例如,对于菌种扩大培养知识点,以安徽新宇药业有限公司林可霉素发酵生产中种子制备具体案例进行讲授,由于学生在认知实习环节对安徽新宇药业有限公司林可霉素发酵生产已有所了解,学生对理论知识点先有了感知认识,相当于从实践知识到理论知识,当学生在进入安徽新宇药业有限公司进行顶岗实习时,菌种扩大培养理论知识又应用实践中,显然学生会牢固掌握这一知识点。

2.2 改进教学方法

以往高校专业课教学中普遍存在理论讲授偏多,实践环节偏少,应用能力、创新能力培养不足等现象,不符合应用型本科高校人才培养目标[13-14]。针对地方应用型本科特点及发酵工程课程性质,课程组教师结合前期教学经验,认真研究,改进教学方法。发酵工程课程“理实一体化”教学过程采用项目教学、案例教学、课堂讨论三种方式。教学内容分为基础、综合、创新三个层次。基础层次教学中主要让学生掌握理论知识,在教学过程中融入案例,如厌氧发酵机制教学知识点中融入啤酒酿造技术案例,使学生从案例中深入理解厌氧发酵机制这一知识点。综合层次教学主要包括调研活动、实践操作和讨论等内容。调研活动主要是课后让学生完成一些与实际相关的调查研究,譬如,讲授发酵工程绪论部分发酵产品范围后,可以布置相关调研题目,如调研酶制剂发酵产品具体有哪些?涉及哪些微生物?学生需要通过企业、市场、网络等充分调研,调研结束,学生结合理论知识完成调研报告,这一调研活动环节既取得了理论联系实际的效果,也开阔了学生的视野;实践操作主要在实验室、实训室、企业实践基地进行,在操作过程中让学生注重联系理论知识点,如进行发酵罐的操作实验时,教师可以提问“为何发酵罐罐壁为何安装挡板?”,使学生在实践中巩固理论知识。创新层次主要让学生通过查阅资料,运用所学理论知识,设计发酵产品生产工艺,宿州学院已建立啤酒生产创客实训室,可以布置一些项目,如让学生设计一种精酿啤酒的生产工艺,然后进行实验,通过学生自主设计,然后生产实践,不仅提高了学生创新能力,同时巩固了理论知识、实践技能。通过实施改进的教学方法,不仅明显提升学生理论课考试成绩,而且实践能力、创新能力也得到提高。同时,在教学实践过程中,教师的教学能力及水平也有了较大促进。

3 课程考核方式与成绩评定

课程考核是人才培养的重要环节,是对学生学习效果的检验和重要评价,课程考核要考虑到社会需求、人才培养目标、课程特点等[15]。课程考核方式也直接影响学生主动性,以促进学生实践能力、创新能力的提高为导向,根据课程特点,发酵工程“理实一体化”教学考核充分考虑不同评价主体及其成果的比重,构建了一套科学合理的课程考核体系。与以往相比,发酵工程“理实一体化”教学考核中加大了实践能力、创新能力考核成绩比例,考核分为3个部分,第一部分为基础层次,包括作业、出勤、理论考试3项,占40%(其中作业20%、出勤10%、理论考试70%);第二部分为综合层次,包括实践操作成绩和调研报告成绩,占40%(其中实践操作50%、调研报告50%);第三部分为创新层次,主要考核发酵工艺设计,占20%。

4 教学效果情况分析

课程教学效果分析不仅是对教师教学的评价,而且是衡量是否达到教学目标的重要考核。为考察发酵工程课程“理实一体化”教学效果,实施“理实一体化”教学模式后,课程从知识点的掌握程度、实践能力、创新能力等方面,对2018级学生进行了教学满意度问卷调查,95%以上学生表示满意,明显高于2016、2017级学生满意度,同时,学生积极申报课程相关大学生创新创业训练项目,积极参加省、国家等发酵相关竞赛,且获得较好名次。由此可见,发酵工程课程“理实一体化”教学取得良好教学效果。

5 结 语

基于应用型本科高校人才培养目标和要求,为培养实践能力强、具有创新能力的人才,满足发酵工业生产需求。针对以往发酵工程课程教学存在理论与实践结合度不紧密的现象,课程组教师总结多年教学经验,结合企业调研及应用型本科高校特点,从“理实一体化”教学条件建设、“理实一体化”教学实施过程、 课程考核方式与成绩评定等方面对发酵工程课程进行了“理实一体化”教学探索与实践。教学效果分析表明,发酵工程课程“理实一体化”教学取得了良好效果,切实提高了学生的学习兴趣,增强了学生的实践技能、创新意识。本课程“理实一体化”教学研究可为其他应用型本科高校教学提供借鉴和参考。