創新創業背景下“發酵工程”課程的教學改革探索

關倩倩，彭飛，彭珍，熊濤

1.南昌大學食品科學與資源挖掘全國重點實驗室 （南昌 330031）；2.南昌大學食品學院 （南昌330047）

近年來，生物技術革命浪潮席卷全球并加速融入經濟社會發展?！笆奈濉币巹澓?035年遠景目標綱要明確提出：加快發展生物醫藥、生物育種、生物材料、生物能源等產業，做大做強生物經濟。2022年5月，我國印發首部生物經濟五年規劃——《“十四五”生物經濟發展規劃》，明確提出打造國家生物技術戰略科技力量，加快突破生物經濟發展瓶頸，實現科技自立自強。發酵工程技術作為生物經濟發展的重要推動力，尚存在原始創新能力不強、關鍵核心技術受制于人等問題，亟須培養一批創新能力強、具備國際視野的高層次人才，為生物經濟領域關鍵核心技術攻關提供學科基礎與人才支撐。將創新創業教育融入專業課程教學，切實提升學生創新實踐能力，是培養創新型高素質人才的重要途徑[1-2]。

發酵工程是將生物技術研究成果轉化為生產力的關鍵學科和重要環節，代表先進制造的重要發展方向?！鞍l酵工程”課程是生物技術、生物工程、生物制藥等專業的核心課程，內容緊扣前沿和生物產業需求，具有很強的實踐性、綜合性和創新性[3-4]。課程主要涵蓋生物技術的上、中、下游技術集成，包括發酵工業微生物菌種的選育與保藏，菌種擴大生產、代謝產物的生物合成與分離純化制備等，內容涉及微生物學、生物化學等生物學知識和化工原理、工程制圖等工程學技術。目的在于培養學生解決復雜生物工程能力及發酵工程技術研究與開發能力，培養具有開發創新發酵產品能力的工程科技人才。然而，由于各種因素限制，當前高校該課程教學中普遍存在“重理論、輕實踐”的狀況，難以激發學生創新創業思維，學生在精神層面尚不能意識到創新創業的重要性。此外，現有教學內容較為抽象，教學效果較差，這導致學生不能較好掌握專業知識，缺乏運用工程原理和方法解決實際問題的能力，甚至缺乏對工程概念的基本了解和掌握，人才培養不能適應企業的現實需求?，F代發酵工業飛速發展對發酵工程專業人才培養提出更高要求，為國家培養創新創業型發酵工程卓越人才已成為當前發酵工程專業的迫切任務。因此，開展創新創業教育是“發酵工程”課程改革的必然趨勢。

為解決傳統食品工科人才培養中存在的重理論輕實踐、與社會需求脫節等問題，確立“厚基礎、重創新、強能力、高素質”的人才培養思路，設定“需求導向、思維創新、素質拓展”的人才培養方向。從教學內容、教學方法、教學模式等方面，對融入創新創業思維的“發酵工程”課程教學內容的教學模式進行探索，回答在新工科背景下如何培養適應現代發酵行業需求的發酵工程科技人才。

1 重構教學內容，將創新創業教育與專業教育內容高度融合

在課程設置方面，明確高素質拔尖發酵工程創新人才培養與企業需求的對應，以創新創業培養為導向，精選教學內容，將創新創業教育和技能訓練落實到學生的日常教育和培養中。將發酵工程學科前沿技術、進展和困境與企業所需的知識、能力、素質進行分析、提煉和歸納，針對性地對課程進行調整，將典型問題落實到教學中，實現學生專業素質與生產實踐的無縫對接。

在授課過程中，圍繞發酵工程的1條主線（發酵工藝的典型過程）、2個重點（過程優化與放大）、3個層次（分子、細胞和發酵罐）和4個目標（高產量、高轉化率、高效率、低成本），根據“菌種選育→培養基配制→培養基滅菌→種子擴培→發酵過程控制”這條發酵工藝主線，在課程教學中添加最新生物技術研究進展、合成生物學最新進展等，引導學生跟蹤國際前沿學術發展，結合國內外在發酵工程方向上取得的最新研究成果，夯實創新創業的知識基礎。同時，將“發酵工程”的教學內容進行知識模塊化分割。每個模塊都采用基本理論和典型工藝講授相結合、理論與生產實際密切結合、理論與學科前沿相結合的模式，由典型到一般，再由一般到應用。這樣安排有利于各個章節的銜接，使學生更清楚、更完整地掌握發酵工藝的全過程，從整體上理解和掌握發酵工程涉及的基本理論及發酵工藝流程。同時，根據不同知識模塊的特點，確定與該知識模塊相匹配的教學設計與教學模式，結合現有發酵工業生產實例進行講授，充分激發和調動學生的學習熱情，教學效果得到大幅提升。

2 以創新創業能力培養為導向，優化教學方法和教學模式

傳統“發酵工程”課程以課本為導向，以知識傳授為主，學生對知識的理解不深，掌握不夠系統，難以達到激發學生創新意識和創業熱情的要求。因此，傳統的教學方法和教學模式亟需改革，可通過案例式教學、科研引導式教學等多種課堂教學方式，引導學生自主探究和體驗知識的發生過程，學生的學習積極性和主動性明顯提升。同時，通過構建產教融合的教學新模式，為學生提供更加全面和實踐性的創業教育。

2.1 開展案例式教學，拓展課堂知識

根據發酵工程的課程特點，教師根據所學內容和進度，將自身在科研和生產實踐中遇到的具體案例作為課堂素材，構建案例教學法，把課堂教學從傳統的單向教師講授變為師生雙向互動的教學過程?；谏a案例提出案例中存在的主要科學問題，針對學生要掌握的問題作出提示，讓學生運用學過的專業基礎理論知識獨立思考，讓學生帶著問題聽課，加深學生對理論知識的理解，進而培養學生創新意識和思維，提高實踐創新能力。

如在“新技術育種原理”章節的講授中，引入“青霉素從發現到最終實現規?；a經歷了一個漫長過程”案例，引導學生思考：自然界中篩選到的野生型菌株的產量一般都很低，不適合工業化應用，通過哪些手段可以提高野生型菌株的產量？學生答出誘變育種后可進一步提問，經過誘變育種微生物發生突變是隨機的，如何定向篩選所需要的目的高產菌株？引導學生帶著問題開啟這個章節的學習。再如，在“發酵工業染菌及防治”章節，講授時根據染菌原因、染菌后如何處理及工業生產中如何預防染菌的發生等必須掌握的知識點設計一系列主題和綜合性的實踐應用案例，通過引入“某發酵企業染菌”的真實案例進行任務設計，對學生進行分組，讓學生查閱文獻后準備演示文稿進行課堂展示，并開展課堂討論。在課堂討論中以學生為中心，教師為輔助，教師承擔引導思路和概括總結的作用。不僅激發學生的主動學習意識，使學生能夠獨立思考、分析研判和互相學習，還提升學生在分析總結、學術展示、語言組織與表達及團隊協作等方面的綜合能力。

2.2 開展科研引導式教學，培養學生創新思維和文化自信

培養創新型人才，其核心在于思想意識的創新和科研思維的創新。當前課堂教學采用的教材內容往往滯后于生產實際，尤其是滯后于科研實際，如何在教學中突破教材限制，使學生獲得前沿知識的同時，培養學生的創新思維能力，是當前工科專業本科生教育面臨的一個重要問題。作為工科教師，高水平的科學研究使教師始終處于科學技術研究的前沿。在課堂教學過程中，教師可將自身或所在團隊在科研工作中取得的科研成果作為案例引入教學中，將科研的經歷和創新的思維傳授給學生，將科研成果轉化為優質教學資源，用科研反哺教學，使學生通過實實在在的科研項目、科研成果，加深對課本理論的理解和實際應用，從而帶動教學改革和課程建設。

如在講解發酵工業微生物菌種的選育、鑒定、保藏這部分內容時，可以介紹菌種是發酵工業的“芯片”，而我國發酵產業起步較為落后，長期以來，我國市場上大型發酵企業、乳制品企業使用的發酵菌種供應主要被國外巨頭公司壟斷和控制[5]。對我國發酵企業來說，優良的發酵菌種一直以來都是一個被外國企業“卡脖子”的工程。以國家科技進步二等獎項目“果蔬益生菌發酵關鍵技術及其產業化應用”作為典型案例，從研究背景、實驗思路的設計、研究方法及相關成果等方面，以專題報告的形式為學生介紹項目如何打破系列技術瓶頸，創建果蔬發酵專用益生菌種高通量篩選體系，詳細講解從傳統發酵蔬菜樣本的采集、果蔬發酵菌種的篩選、鑒定、保藏到最后構建擁有自主知識產權的果蔬發酵專用益生菌種資源庫、掌握該領域“芯片技術”的全過程，并對其中涉及的創新創業經驗進行總結和歸納，引導學生將工業微生物菌種的重要性、菌種的來源、菌種的分離篩選過程及菌種的保藏等抽象的理論知識運用到具體的創新創業實踐中，讓學生對菌種的篩選過程獲得更為深刻和直觀的認識，對工業微生物的重要性也形成更深層次的理解。同時，通過從傳統發酵食品中進行工業微生物菌種選育案例的介紹，讓學生認識到泡菜、酸菜、臘腸、腐乳、豆豉等我國傳統發酵食品是富含珍貴微生物資源的寶庫，有助于激發學生弘揚我國傳統食品文化的使命感和責任擔當意識，增加學生的文化自信。此外，通過將科研項目成果融入到教學中，還有助于建立學生的科研意識，培養學生嚴謹求實的科學精神。

2.3 構建產教融合的教學新模式，形成良性創新創業氛圍

“發酵工程”是一門實踐性很強的應用型課程，學生動手能力和創新能力的培養不僅有利于加深對理論知識的理解，更關系到人才培養質量和社會競爭力。因此，在長期的實踐教學中，圍繞應用型人才培養模式的確立，針對當今“發酵工程”課程體系存在的問題，積極探索“產學研用”一體化培養相結合的應用型人才培養新模式，具有十分重要的現實意義。

一方面，以教師承擔的科研項目為載體，建立教學實訓平臺，鼓勵學生參與到科研項目尤其是與企業合作開發的橫向科研項目或課題的研發中，使學生的科研技能得到系統訓練，提高學生的創新創業能力。另一方面，鼓勵學生積極參加“互聯網+創新創業”大賽、“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽、“希望杯”科技創新大賽等各類創新創業大賽，使學生在競賽中熟悉創新創業模式，實現以賽促教、以賽促學，通過以賽促教、以賽促學的方式強化學生創新創業能力，為學生雙創實踐成果落地及未來創業就業打好堅實基礎。

此外，依托高校食品學院、食品科學與資源挖掘全國重點實驗室、國際食品創新研究院和眾多成果轉化企業作為教學平臺、科研訓練平臺、實踐研究平臺和工業實訓平臺，構建具有發酵工程特色的產教融合教學體系。通過實驗技能培養、工程能力培訓和創新能力培養3個體系構成的實踐教學環節的改革和完善，夯實學生對基本實驗原理、實驗方法和實驗技能掌握的基礎上，確保理論教學和實驗教學的統籌協調。通過組織學生去成果轉化企業參觀實習，讓學生零距離接觸先進的發酵工業智能制造的車間，開拓智能制造的思路和眼界，進一步強化對學生創新精神、綜合能力、工程實踐能力、科研能力和科學素養的培養。

3 改變課程考評機制，促進學生創業能力的培養

傳統“發酵工程”課程考評是平時作業成績（30%）+期末考試成績（70%），無法全方位考察學生課程知識掌握及應用的情況，難以全面反映學生的創新創業能力與思維，因此不適用于創新創業背景下的教學模式?；诖?，在傳統考核方式基礎上提出期末考試成績（50%）+開放性評價（50%）的創新考評方法。其中：期末考試成績（50%）用于考察學生對發酵工程專業基礎知識的掌握程度；開放性評價（50%）是一種多方式、多維度的過程性考核評價方式，可將出勤率、平時課外作業、實踐調查報告、課堂表現、“挑戰者”杯、“互聯網+”創新創業項目的參與度以及學生發表論文、申請專利等內容列入考評體系，用于考察學生的創新創業素養。重點評價學生運用知識分析問題、解決問題的能力，對學生創新創業的能力與思維進行全方位檢驗。

4 結語

發酵工程是生物技術實現產業化的重要支撐，做好“發酵工程”課程的建設，是生物工程專業人才培養質量的關鍵?；趧撔聞摌I背景下“發酵工程”課程教學改革與實踐，旨在培養學生的創新意識、實踐能力和創業素質。通過優化教學內容、創新教學方法和完善評價體系等方面的改革，可以提高學生的創新創業能力，培養學生的創業思維，為我國生物工程領域高質量人才培養提供重要的教學模式。同時，也為其他工科專業課程的教學改革與實踐提供借鑒和參考。