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农业教育

“双创”教育融入发酵工程专业实验的路径探索

  • 张强 ,
  • 杨玉洁
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  • 长春理工大学生命科学技术学院,吉林 长春 130022

张 强(1969—),男,吉林长春人,博士,副教授,从事农产品加工及生物质能源研究。

Copy editor: 杨欢

收稿日期: 2024-12-26

  网络出版日期: 2025-07-17

基金资助

吉林省高等教育学会高教科研课题“新时代‘双创’教育融入发酵工程专业实验的研究”(JGJX2023D109)

吉林省高等教育教学改革研究课题“课程思政建设背景下对高校生物类专业教师的素质要求及解决对策”(JLJY202392863846)

Exploring the path of integrating “Innovation and Entrepreneurship” education into Fermentation Engineering major experiments

  • ZHANG Qiang ,
  • YANG Yujie
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  • School of Life Science and Technology, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China

Received date: 2024-12-26

  Online published: 2025-07-17

摘要

为培养“双创”型生物工程类人才,本文对发酵工程专业实验课教学现状进行分析,探索“双创”教育融入该专业实验的路径。现状方面,程序化的实验教学存在师生互动不足问题,部分学生缺乏学习主动性和创新性。路径探索方面,渐进式优化实验教学内容,通过玉米原料酒精发酵等实验,强化基础性、综合性等实验技能;改进实验教学方法,应用虚拟仿真等技术资源,加深知识理解;加强对教师工程实践技能及课程思政培训,组织教师深入企业或承担相关课题;开展创新创业实践讲座、创新创业大赛等课外活动,根据市场需求确定毕业论文选题;设置动态考核机制,实验总成绩由出勤、预习情况、综合技能等5个部分组成。实践表明,该教学改革取得一定成效,93.5%的学生认为掌握了专业知识并提升了创新创业能力,学生平均成绩较上一级提高了8.2分。本文为高校生物类相关实验教学改革提供参考。

本文引用格式

张强 , 杨玉洁 . “双创”教育融入发酵工程专业实验的路径探索[J]. 安徽农学通报, 2025 , 31(13) : 102 -104 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.13.025

Abstract

To cultivate “Innovation and Entrepreneurship” talents in Biotechnology, the current situation of experimental teaching in Fermentation Engineering major was analyzed, and the path of integrating “innovation and entrepreneurship” education into this major experiments was explored. In terms of the current situation, there was a problem of insufficient teacher-student interaction in programmatic experimental teaching, and some students lack learning initiative and innovation. In terms of path exploration, the layered optimization experimental teaching content strengthens basic and comprehensive experimental skills through experiments such as maize raw material alcohol fermentation; improve experimental teaching methods, apply virtual simulation technology and other resources to deepen knowledge understanding; strengthen the training of teachers’ engineering practical skills and course ideology and politics, organize teachers to go deep into enterprises or undertake related projects; organize extracurricular activities such as innovation and entrepreneurship practice lectures and the Innovation and Entrepreneurship competition, and determine the topic for the graduation thesis based on market demand; set up a dynamic assessment mechanism, and the total score of the experiment consists of 5 parts: attendance, preview situation, and comprehensive skills, etc. Practice shows that the teaching reform has achieved significant results, with 93.5% of students believing that they have mastered professional knowledge and enhanced innovation and entrepreneurship capacities. The average score of students has improved by 8.2 points compared to the previous level. This article provides references for the reform of Biology related experimental teaching in universities.

发酵工程是现代生物工程的重要组成部分,其实验教学对于培养高质量生物工程人才具有重要作用[1]。近年来,“双创”教育理念不断应用于高校教学实践,这对生物类专业实验教学提出了新要求,即重视培养学生创新思维[2-3]。付明等[4]研究认为,生物工程专业实验教学是学生接触科学技术、提高应用理论知识和解决实际问题能力的直接有效途径,是培养学生创新意识、锻炼其实践动手能力的重要环节。万永青等[5]研究认为,“双创”背景下生物类工科专业实验教学改革是提升实验教学质量的关键手段。本文以发酵工程实验课现状为切入点,探索“双创”教育融入发酵工程专业实验的路径,为高校生物类相关实验教学改革提供参考。

1 发酵工程专业实验课教学现状

该专业实验课程通常安排在生物工程专业大三学期,常规教学模式下,部分教师课前准备实验相关药品、器械,以“教师讲、学生听、学生做”为主线开展教学。课上,教师逐一讲解发酵实验目的和原理、实验内容、操作步骤以及注意事项等,或提供试剂的具体配制方法,如缓冲液及培养基配比等,学生参照给定步骤完成实验。现行的程序化实验教学方法存在师生互动不足的问题,使得部分学生按照实验步骤完成实验,缺乏学习主动性和创新性,对实验原理的思考和掌握程度不足[6]

2 “双创”教育融入发酵工程专业实验的路径

2.1 渐进式优化实验教学内容

2.1.1 强化基础性实验技能

通过玉米原料酒精发酵实验,学生熟悉并掌握实验室小型发酵罐的使用方法,了解发酵罐灭菌、接种以及取样等操作流程,并通过对pH、溶氧以及温度的控制,了解发酵罐工艺参数的调节过程。通过酒精生产菌的筛选实验,掌握筛选发酵所需微生物的基本方法,并合理应用正交设计及响应面设计等方法优化菌种培养条件。将酒精棉球制作、培养皿包扎、培养基配制、灭菌、菌种活化、保藏及接种等基本操作技能有序贯穿发酵工程实验教学,有助于学生掌握常规发酵实验仪器使用方法以及基本实验操作技能[7]

2.1.2 提高综合性实验技能

选择玉米原料酒精发酵作为综合性实验,主要包括活性干酵母菌种活化、玉米原料液化糖化预处理、发酵工艺调控、酒精蒸馏及酒精浓度测定等内容。要求学生熟悉发酵的整个过程,即从原料处理开始,通过培养基配制、菌种扩大培养、发酵工艺控制,经过蒸馏得到初级酒精,采用DNS法,通过紫外分光光度计测定残糖。此类实验训练有助于学生掌握发酵过程中的原料预处理、培养基配制、高压灭菌、产品分离纯化、发酵过程工艺参数检测及工艺控制等一系列常规操作,有效提高了实验技能和综合素养。

2.1.3 培养创新性实验技能

选定“酒精生产用α-淀粉酶生产菌株的筛选”作为实验题目。学生分组查阅大量有关α-淀粉酶的文献资料,了解其结构、作用机制、应用领域以及产酶菌株情况;共同讨论制订菌株的筛选方案,从土壤中进行α-淀粉酶菌株的筛选工作,经过土壤预处理、初筛、富集培养以及复筛等步骤,获得可利用的产α-淀粉酶菌种,并对该菌株进行形态特征和理化特性的常规鉴定,包括营养类型、血清学反应及酶反应等;对该菌株进行保存以及复壮处理,以便后续对该菌株进行培养条件优化、α-淀粉酶提取以及酶活力测定等工作。整个实验过程由学生主导完成,提升了其实验设计能力和创新能力。

2.2 改进实验教学方法

为培养学生分析及解决问题的能力,对实验教学方法进行多元化探索[8],以提高实验教学效果。一方面,在保留常规实验教学方法的同时,结合自学、个别辅导、分组讨论等多种教学方法,提高教学质量;另一方面,通过多媒体课件、虚拟仿真技术以及动画模拟等资源,制作多媒体课件并进行课堂演示,加深学生对知识的理解。另外,加强校企合作[9],带领学生到燃料乙醇公司参观见习,了解燃料乙醇、酒糟蛋白饲料、玉米油以及乙酸乙酯等产品。这种教学方法和教学资源的多元化集合,拓宽了学生视野,加深了其对现代发酵工程产品的了解。

2.3 加强对教师工程实践技能及课程思政的培训

为更好地实现“双创”教育,组织教师深入企业或与企业合作承担相关科研课题,丰富其工程实践经历,提升工程素养。承担发酵工程等实验教学的相关教师多次深入当地燃料乙醇公司,了解企业组织结构、规章制度及主要业务流程;熟悉酒精等产品的工艺流程及技术原理,掌握生产车间的主要设备和工艺管线布置;细致了解从酒精生产原材料处理,到产品生产、检验等流程,掌握酒精等主要产品的质量保证程序以及主要质量指标的检测方法等。深入企业一线,及时了解发酵领域最新成果及发展动态,将企业实践经验融入实验教学,更好理解实验工艺和把握实验技能。同时,教师要不断增强思政意识,注重专业教学与思政教育的无缝对接,实现知识传授、技能掌握以及价值观引领三者的有机统一。

2.4 积极开展实验课外活动

引导学生积极参加生物工程的创新创业活动[10],包括创新创业实践讲座、生命之光大赛、创新创业大赛以及全国大学生生命学科竞赛等,以提升学生的创新创业能力,培养其创新创业意识。根据市场需求确定毕业论文选题,学生在校内教师和企业导师的共同指导下完成《无蒸煮玉米原料酒精发酵工艺研究》《玉米浓醪酒精发酵工艺研究》等具有一定实用性的毕业论文。

2.5 优化考核评价体系

设置动态考核机制,实验总成绩由实验出勤(10%)、实验预习考核(10%)、实验综合技能考核(20%)、口试考核(20%)以及实验报告(40%)共5个部分组成。(1)实验出勤。对学生实验课堂出勤情况进行评价。(2)实验预习考核。要求学生在课前根据要求充分预习,了解实验相关内容;教师在课堂上随机提问,通过学生的回答情况对其进行成绩评定。(3)实验综合技能考核。根据学生实验现场操作、实验结果,对其分析和判断能力进行考察。(4)口试考核。通过师生一问一答的方式,了解学生对实验的掌握情况,包括对实验现象的分析、实验注意事项、实验数据处理等内容。(5)实验报告考核。主要考查学生对实验数据的记录、处理以及对实验结果进行分析和总结的能力,重点评价实验结果和讨论部分,弱化对实验原理和实验操作流程的评判,以提升评价的科学性和时效性。

3 发酵工程专业实验教学改革成效

对实施实验教学改革的2021级生物工程专业63名学生进行问卷调查,回收率100%。结果表明,该实验教学改革取得了一定成效,学生对该实验内容设置、创新能力培养、教学方法改革以及实验考核方式等的满意率均在90%以上,其中92.8%的学生认为发酵实验课程内容设置合理,93.5%的学生认为掌握了专业知识、培养了创新创业意识与能力,94.0%的学生认为改进后的教学方法和手段提高了实验技能和学习兴趣,95.4%的学生认为多元化的实验考核方式提高了自主学习能力。学生平均成绩达90.8分,较2020级提高了8.2分;2023年教学评价结果显示,学生对发酵实验课程教学满意度为“优秀”。另外,学生积极参加生命之光大赛、创新创业大赛以及全国大学生生命学科竞赛等,分别获国家级二等奖1项、三等奖1项,并获得省级校级奖项多项。
本文探讨了“双创”教育融入发酵工程专业实验的路径,通过渐进式优化实验教学内容、改进实验教学方法、加强教师工程实践技能及课程思政培训、积极开展实验课外活动以及优化考核评价体系,实现了“双创”教育,获得了良好的教学成效,为高校生物类相关实验教学改革提供参考。
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刘奇志. 基于工匠精神的创新创业教育体系建构研究[J]. 湖北开放职业学院学报202134(19):25-27.

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崔浩,董瑶,鲁腾辉,等. 工科院校生物制药专业发酵工程实验教学改革的探索与实践[J]. 吉林化工学院学报201936(10):29-32.

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付明,胡兴,全妙华,等. “双创”模式下生物工程专业实践教学体系构建[J]. 怀化学院学报201736(5):93-96.

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赵辉. 高校发酵工程类课程实验教学探索[J]. 安徽农业科学201745(3):245-246.

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何晓梅,张晶晶,孙传伯,等. 应用型本科高校微生物发酵工程实验教学模式改革的探索与实践[J]. 安徽农业科学201846(12):235-236.

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赵晓菊,于波,胡敏,等. 生物类专业课程思政建设的探索与实践[J]. 安徽农业科学202149(21):269-271.

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