課程簡介
Course Introduction
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域的重要分支之一，是生命科學應用領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，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）、正交設計助手和響應面設計軟件(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:yctu_shengwu@163.com
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
2011年開設本實驗課之初，生科院沒有設置專門的發(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。
教學大綱
Teaching Syllabus
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。
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)設備操作 |
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√
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其中:驗證性實驗 0 %，設計性實驗 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。
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 |
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| √ |
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 |
| √ |
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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 |
| √ |
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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計方法 |
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| √ |
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設計、最陡爬坡實驗和BBD或CCD設計方法 |
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| √ |
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 |
| √ |
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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)酵設備的操作 | 6 | 必做 | 6 | 掌握微型啤酒發(fā)酵設備的操作方法 |
| √ |
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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
