1. 課程的性質(zhì)、任務和目的
隨著世界范圍內(nèi)能源、糧食,、環(huán)境等危機的到來,,發(fā)酵工程已經(jīng)日益成為生物工程領(lǐng)域的重要分支之一,是生命科學應用領(lǐng)域最有前景的前沿學科之一,,對生物工程和生物技術(shù)本科人才的培養(yǎng)質(zhì)量也提出新的要求,。發(fā)酵工藝綜合實驗是生物工程專業(yè)的專業(yè)必修課和生物技術(shù)專業(yè)的選修課,學時共48個或39個,,主要在三年級下學期或四年級上學期開展,。
發(fā)酵工藝綜合實驗是一門實踐性很強的課程,通過實驗操作和加強實踐環(huán)節(jié),,使鞏固學生所學理論知識,,加深對發(fā)酵原理的理解、熟練掌握發(fā)酵用種子制作,、發(fā)酵生產(chǎn),、產(chǎn)品純化的基本工序和技術(shù),,掌握發(fā)酵工程的基本操作和相關(guān)技術(shù),對于提高生物類專業(yè)本科畢業(yè)生的動手能力和專業(yè)技能,,提高就業(yè)和考研競爭力,,為今年的工作和深造打下良好基礎(chǔ),具有重要意義,。
2. 課程的教學方式和手段
發(fā)酵工程實驗課在我校自2011年開始正式開始,,剛開始沒有專門的實驗室,沒有配套的教材,,沒有專任教師,,一切從無到有進行。授課方式主要采用分組授課,、培訓骨干,、講解示范、集體演練的方式,。
合理的教學方法是教學質(zhì)量的重要保證,。在進行實驗教學時,為了保證教學質(zhì)量,,事先將講義提供給學生,,供學生自學。每個教學班分為6組,,各任命組長1名,,實驗前一天由組長或組員代表過來整理實驗室,準備實驗,,參與實驗準備,,促使學生更加珍惜實驗機會,培養(yǎng)嚴謹,、認真的實驗態(tài)度,。
實驗教學的組織實施如下:
實驗課開始前,教師給學生公開教學計劃,,設(shè)必做實驗和選做實驗,。允許學生選擇選做實驗,并組織學生自行進行必要的準備,。第一周一般不上課,,用于檢修儀器、采購實驗所需試劑耗材,、準備實驗材料等,。
(1) 全班分為6組,,根據(jù)學習目的和專業(yè)興趣對學生進行分類,,以做到因材施教,。選擇專業(yè)興趣濃厚、基礎(chǔ)較好的學生做課代表和組長,,課代表負責傳達信息,、收發(fā)實驗報告等,組長負責組織實驗準備,、傳達信息,、設(shè)計實驗方案等,。建立課程QQ群,,以便師生互動。
(2) 如學生計算機基礎(chǔ)較為薄弱,,應在實驗課開始前對學生代表進行必要的科研軟件輔導,,尤其是與發(fā)酵工程實驗密切相關(guān)的統(tǒng)計軟件(方差分析等)、作圖軟件(Excel和Origin),、正交設(shè)計助手和響應面設(shè)計軟件(Minitab 或Design Expert)等,。如文獻檢索尚未開課,還應輔導學生如何調(diào)研文獻,、查閱資料等,。
(3) 實驗前一周,教師根據(jù)教學計劃通知學生的實驗內(nèi)容,,布置預習任務,必要時組織學生代表進行預備實驗,。組長提交實驗方案,,教師閱后返修,,組長必須提交修改稿,,未提交修改稿的視為未提交。實驗課時,按原定計劃分為6個實驗小組,,各用一個實驗臺或超凈工作臺,小型實驗儀器(如天平、磁力攪拌器等),、器皿(如培養(yǎng)皿、三角瓶,、玻棒、藥匙等)等一組一套,發(fā)酵罐、純水機等較大型儀器輪流使用,,滅菌鍋、干燥箱等共同使用。
(4) 實驗課上,,時間分配大體如下(按每次實驗3節(jié)課,約180min):教師簡略講解實驗原理、實驗過程和注意事項(30min),,教師示范操作(30min),,學生操作(90min),,學生打掃衛(wèi)生,,關(guān)電源鎖門下課(30min)。
(5) 學生在課下進行后續(xù)操作,,如觀察實驗現(xiàn)象,,測定相關(guān)指標,,記錄,、整理實驗數(shù)據(jù),結(jié)合查閱資料,分析實驗現(xiàn)象,完成實驗報告,。小組共同完成的實驗報告由組長完成提交,。
(6) 教師批改實驗報告,,對雷同實驗報告提出批評,,并責令重新完成提交,并在QQ中及時反饋學生的實驗報告中的問題,,對認真的同學提出表揚,。實驗報告得分記入平時成績,。
(7) 積極鼓勵學有余力的學生在課余參加學生課題研究,,培養(yǎng)獨立研究的能力。
(8) 必要時進行學期末考核,,主要考核基本操作,,發(fā)布考核題目,學生輪流抽取題目,,參加考核,。
(9) 連續(xù)性的實驗及時督促學生進行觀察并記錄實驗結(jié)果,清洗實驗器皿,。
3. 師資隊伍
課程負責人張祥勝,,具有博士學位,,副教授職稱,自2011年以來一起承擔發(fā)酵工藝綜合實驗的教學工作,。教學水平較高,,實踐經(jīng)驗豐富,授課有特色,。主持并完成校級教改項目2項,。
其他成員有王棟和薛菲等。在課程建設(shè)的教師隊伍中,,知識結(jié)構(gòu)合理,,專業(yè)配置合理,職稱上副教授1名,,講師2名,,學歷層次高,2名博士,,1名碩士,。35歲以上1人,35歲以下2名,,年齡構(gòu)成合理,。均為生物工程或相關(guān)專業(yè)背景。1人畢業(yè)于中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院,,1人畢業(yè)于江南大學,,1人就讀于揚州大學,具有良好的互補性,,學緣結(jié)構(gòu)合理,,互補性強。
自2011年開設(shè)發(fā)酵工藝綜合實驗課以來,,先后有2項發(fā)酵工程實驗相關(guān)的校級教研課題立項,。2012年有1名教師受CSC資助,赴國外做訪問學者,。
目前已經(jīng)發(fā)表教學論文4篇,,并出版實驗教材1部。
教師信箱:[email protected]
課程QQ群:25799315
4.教學條件
原來選用的教材為陳長華主編的發(fā)酵工程實驗(高等教育出版社,,2009),。結(jié)合幾年的教學經(jīng)驗,自己編寫了發(fā)酵工程實驗教材,,并于2014年10月由南京大學出版社出版,,并獲得校級重點教材立項。從2014年秋學期開始,,生科院所有發(fā)酵工藝綜合實驗課開始使用自己編寫的教材,,以取得更好的實驗結(jié)果,。
4.2 實驗室建設(shè)
2011年開設(shè)本實驗課之初,生科院沒有設(shè)置專門的發(fā)酵工程實驗室,,只能利用微生物實驗室和食品工藝實驗室進行,,也沒有適用的教材。講授教師克服困難,,用科研經(jīng)費購置實驗耗材和儀器設(shè)備,,努力改善實驗條件,結(jié)合實際,,盡量讓學生獲得動手機會,。對多年不用的固體發(fā)酵罐和液體發(fā)酵罐進行了維修,使其恢復了生機,,重新投入了使用,,避免了不用直接報廢的命運,大大節(jié)省了教學設(shè)備采購經(jīng)費,。
目前發(fā)酵工藝綜合實驗課已經(jīng)具有開展菌種篩選,、搖瓶發(fā)酵工藝優(yōu)化,、發(fā)酵產(chǎn)物提取和鑒定,、液體發(fā)酵罐操作、固體發(fā)酵罐操作,、啤酒發(fā)酵罐操作等實驗,,覆蓋發(fā)酵工程上、中,、下游技術(shù),,可供6個實驗小組同時開展實驗。
發(fā)酵工藝綜合實驗
(IntegratedExperiments of Fermentation)
(供四年制生物工程專業(yè)2012級試用)
課程編號:
面向?qū)I(yè):生物工程
實驗類別:專業(yè)課實驗
實驗時數(shù):54
考核方式:考查
實驗總的目的與要求:(100字左右)
發(fā)酵工藝綜合實驗是生物工程專業(yè)的專業(yè)必修課,。發(fā)酵工藝綜合實驗是一門實踐性很強的課程,,通過實驗操作和加強實踐環(huán)節(jié),使鞏固學生所學理論知識,,加深對發(fā)酵原理的理解,、熟練掌握發(fā)酵用種子制作,、發(fā)酵生產(chǎn)、產(chǎn)品純化的基本工序和技術(shù),,為以后從事相關(guān)的研究和工作奠定基礎(chǔ),。
序號 | 實驗項目名稱 | 時數(shù) | 必做 選做 | 每套儀器人數(shù) | 實驗目的要求 |
實驗類型 | ||
驗證 | 綜合 | 設(shè)計 | ||||||
1 | 紫外線誘變實驗 | 10 | 必做 | 4 | 掌握誘變的原理和篩選的方法 |
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√ |
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2 | 種子和發(fā)酵培養(yǎng)工藝優(yōu)化實驗 | 10 | 必做 | 4 | 掌握種子、發(fā)酵培養(yǎng)配制原理和培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)條件優(yōu)化 |
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√ |
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3 | 生物反應器的使用 | 4 | 必做 | 8 | 掌握發(fā)酵罐的使用方法及相關(guān)注意事項 |
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√ |
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4 | 發(fā)酵工藝優(yōu)化 | 10 | 必做 | 4 | 掌握發(fā)酵原理和工藝優(yōu)化 |
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√ |
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5 | 液相色譜柱的制備和柱效的測定 | 10 | 必做 | 4 | 掌握裝柱方法和柱效的測定方法 |
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√ |
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6 | 分子篩交換色譜 | 10 | 必做 | 8 | 掌握分子篩交換色譜的原理,、純化工藝與鑒定 |
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√ |
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7 | 離子交換色譜 | 10 | 選做 | 8 | 掌握離子交換色譜的原理,、純化工藝與鑒定 |
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√ |
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8 | 啤酒的發(fā)酵 | 10 | 選做 | 4 | 掌握啤酒發(fā)酵工藝原理和技術(shù) |
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√
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9 | 酸奶的制作 | 10 | 選做 | 4 | 掌握酸奶的制作技術(shù) |
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√
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10 | 發(fā)酵控制 | 4 | 選做 | 8 | 掌握發(fā)酵控制的原理和有關(guān)設(shè)備操作 |
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√
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其中:驗證性實驗 0 %,設(shè)計性實驗 0 %,,綜合性實驗 100 %
教材及參考書目:
[1] 曹軍衛(wèi),,馬輝文. 微生物工程. 北京:科學出版社,2002
[2] 王福源主編.現(xiàn)代食品發(fā)酵技術(shù). 北京:中國輕工業(yè)出版社,,1998
[3] 吳松剛主編.微生物工程. 北京:科學出版社,,2004
執(zhí)筆人:許德軍 審核人: 專業(yè)負責人:
新修訂大綱(2014版)
(IntegratedExperiments of Fermentation)
(供四年制生物技術(shù)專業(yè)2014級試用)
課程編號:24211810
面向?qū)I(yè):生物技術(shù)
實驗類別:基礎(chǔ)課實驗
實驗時數(shù):32
考核方式:考查
實驗總的目的與要求:
發(fā)酵工藝綜合實驗是生物技術(shù)專業(yè)的專業(yè)必修課。發(fā)酵工藝綜合實驗是一門實踐性很強的課程,,通過實驗操作和加強實踐環(huán)節(jié),,鞏固學生所學理論知識,加深對發(fā)酵原理的理解,、熟練掌握培養(yǎng)基配制,、發(fā)酵菌株的篩選、生長曲線和誘變改良,、培養(yǎng)基配方優(yōu)化,、發(fā)酵產(chǎn)物提取和鑒定等發(fā)酵工程上中下游的操作技術(shù),并初步掌握液體發(fā)酵罐,、固體發(fā)酵罐和啤酒發(fā)酵設(shè)備的操作,,以及常用食品的發(fā)酵,為以后從事相關(guān)的研究和工作奠定基礎(chǔ),。
序號 | 實驗項目名稱 | 時數(shù) | 必做 選做 | 每套儀器人數(shù) | 實驗目的要求 | 實驗類型 | ||
驗證 | 綜合 | 設(shè)計 | ||||||
1 | 種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基配制 | 2 | 必做 | 4 | 掌握種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基的配制方法 | √ |
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2 | 發(fā)酵菌株的分離和篩選 | 2 | 必做 | 4 | 掌握工業(yè)發(fā)酵菌株分離和篩選的原理和方法 |
|
| √ |
3 | 發(fā)酵菌生長曲線的繪制 | 4 | 必做 | 4 | 掌握發(fā)酵菌株生長曲線的制作方法 |
| √ |
|
4 | 紫外線誘變實驗 | 2 | 必做 | 4 | 掌握發(fā)酵菌株的紫外誘變方法 |
| √ |
|
5 | 發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化-單因素實驗 | 4 | 必做 | 4 | 掌握優(yōu)化培養(yǎng)基配方的單因素實驗設(shè)計方法 |
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| √ |
6 | 發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化-正交實驗 | 2 | 必做 | 4 | 掌握優(yōu)化培養(yǎng)基配方的正交實驗設(shè)計方法 |
|
| √ |
7 | 發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化-響應面實驗 | 4 | 選做 | 4 | 掌握優(yōu)化培養(yǎng)基配方的PB設(shè)計,、最陡爬坡實驗和BBD或CCD設(shè)計方法 |
|
| √ |
8 | 發(fā)酵產(chǎn)物的提取和純化 | 2 | 必做 | 4 | 掌握由發(fā)酵液中提取有效成份的方法 |
| √ |
|
9 | 發(fā)酵產(chǎn)物的鑒定-薄層色譜和紅外光譜法 | 4 | 選做 | 4 | 掌握用薄層色譜法和紅外光譜法初步鑒定發(fā)酵產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)的方法 | √ |
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10 | 微型啤酒發(fā)酵設(shè)備的操作 | 6 | 必做 | 6 | 掌握微型啤酒發(fā)酵設(shè)備的操作方法 |
| √ |
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11 | 液體發(fā)酵罐的操作 | 2 | 必做 | 6 | 掌握液體發(fā)酵罐的操作方法 |
| √ |
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12 | 固體發(fā)酵罐的操作 | 2 | 必做 | 6 | 掌握固體發(fā)酵罐的操作方法 |
| √ |
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13 | 酸奶和泡菜發(fā)酵 | 4 | 選做 | 4 | 掌握乳酸菌食品發(fā)酵的方法 |
| √ |
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注:必做實驗課時28個課時,學生根據(jù)興趣再選一個4課時的選做實驗,。
其中:驗證性實驗 15 %,,設(shè)計性實驗 30 %,綜合性實驗 55 %
教材及參考書目:
[1] 張祥勝,,薛菲,,胡化廣. 發(fā)酵工程實驗簡明教程.南京大學出版社,2014年
[2] 陳長華主編.發(fā)酵工程實驗. 高等教育出版社. 2009年
執(zhí)筆人:張祥勝 審核人: 胡化廣 教學院長:湯新慧