《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》課程教學大綱

《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》課程教學大綱一、一、課程信息課程代碼319B2311課程名稱發(fā)酵工程原理與技術(shù)課程性質(zhì)學科選修學分2學時32先修課程微生物學、生物化學、分子生物學、細胞生物學適用專業(yè)生物技術(shù)課程簡介：《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》是一門實踐性很強的學科，要求學生在學過先修課的基礎(chǔ)上，通過本課程的學習，要求學生了解和掌握運用微生物發(fā)酵生產(chǎn)工藝過程的基本原理和方法，了解和掌握發(fā)酵過程的規(guī)律及不同發(fā)酵操作方式的特點和應(yīng)用，懂得如何應(yīng)用這些基本理論去分析和解決生產(chǎn)過程中的具體問題，改造原有生產(chǎn)過程使其更符合客觀規(guī)律，實現(xiàn)發(fā)酵過程的優(yōu)化，提高生產(chǎn)過程的經(jīng)濟和社會效益。課程主要內(nèi)容包含：工業(yè)微生物菌種選育、工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基設(shè)計、發(fā)酵工業(yè)無菌技術(shù)、種子擴大培養(yǎng)、發(fā)酵動力學、氧的供需、發(fā)酵過程控制等部分內(nèi)容。該課程的教學目標是使學生從科學本質(zhì)上理解和認識發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中科學技術(shù)的普遍性和特殊性，強化理論基礎(chǔ)，同時進一步拓寬知識面，為學生將來走上工作崗位后的科學研究、技術(shù)開發(fā)和工程應(yīng)用打好理論基礎(chǔ)。二、課程目標通過本課程的學習，學生應(yīng)具備以下幾方面的目標：1.通過本課程學習，學生能了解現(xiàn)代發(fā)酵工程理論和技術(shù)的新發(fā)展，能了解和掌握微生物發(fā)酵生產(chǎn)工藝過程的基本原理和方法。2.通過本課程學習，學生能分析微生物育種、培養(yǎng)基優(yōu)化、發(fā)酵動力學和發(fā)酵優(yōu)化控制等發(fā)酵過程關(guān)鍵技術(shù)與知識，并能進行基本的應(yīng)用。3.通過本課程學習，學生能利用發(fā)酵工程原理及技術(shù)有效解決發(fā)酵工程出現(xiàn)的問題，并能從事相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)研究與開發(fā)。課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系表畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標點課程目標1課程目標2課程目標3畢業(yè)要求1畢業(yè)要求指標點1.4M畢業(yè)要求2畢業(yè)要求指標點2.1M畢業(yè)要求3畢業(yè)要求指標點3.1L三、教學內(nèi)容與預(yù)期學習成效知識單元對應(yīng)課程目標知識點預(yù)期學習成效實現(xiàn)環(huán)節(jié)學時1.緒論課程目標1、21）發(fā)酵工程的定義及其與其他相關(guān)學科的關(guān)系；2）發(fā)酵工程的發(fā)展史；3）發(fā)酵工業(yè)的特點及其研究范疇；4）工業(yè)發(fā)酵的類型與工藝流程；5）發(fā)酵工程的應(yīng)用前景知識目標：掌握發(fā)酵工程定義、熟悉發(fā)加工成的發(fā)展史、了解發(fā)酵工程的發(fā)展趨勢、熟悉發(fā)酵工業(yè)的特點及流程；能力目標：能利用發(fā)酵工程的發(fā)展史去分析發(fā)酵過程問題。教學方法：課堂講授、案例分析；教學手段：多媒體課件。4課程思政元素：探索精神、工匠精神和使命擔當。課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：分析發(fā)展史的來龍去脈，激發(fā)學生探索精神；對應(yīng)用前景的廣度和深度講解，培養(yǎng)學生探知未來的工匠精神和科技報國的使命擔當。2.發(fā)酵工業(yè)菌種課程目標1、2、3發(fā)酵工業(yè)菌種類型發(fā)酵工業(yè)菌種的分離篩選發(fā)酵工業(yè)菌種鑒定發(fā)酵工業(yè)菌種改良發(fā)酵工業(yè)菌種保藏知識目標：了解發(fā)酵工業(yè)常用的微生物菌種及要求、熟悉發(fā)酵工業(yè)微生物菌種的分離和選育工作并掌握分離和育種的原理和技術(shù)、熟悉發(fā)酵工業(yè)微生物菌種的衰退的原因、復(fù)壯的措施和保藏的方法；能力目標：能通過各種途徑獲得菌種，利用合理的方法對菌種進行改良、菌種鑒定和保藏。教學方法：講授、案例分析、歸納總結(jié)；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合。課外作業(yè)4課程思政元素：探索精神、愛國情懷。課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：通過菌種選育流程的詳細講解并通過課后作業(yè)任務(wù)，培養(yǎng)學生篩選優(yōu)良菌種的探索精神；借助Vc二步法發(fā)酵案例，培養(yǎng)學生的愛國情懷。3.發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基設(shè)計課程目標1、2、31）發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基的基本要求2）發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基的成分及來源3）發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化4）重組產(chǎn)品發(fā)酵培養(yǎng)基知識目標：了解培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的來源和配制培養(yǎng)基的基本原則、了解發(fā)酵生產(chǎn)培養(yǎng)基的組成成份及其在發(fā)酵中的作用、掌握培養(yǎng)基的優(yōu)化方法；能力目標：能識別發(fā)酵培養(yǎng)基組成并進行合理選用，能進行培養(yǎng)基的優(yōu)化及分析。教學方法：講授、案例分析、歸納總結(jié)；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合4課程思政元素：工匠精神。課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：通過培養(yǎng)基的優(yōu)化方法及過程詳細講解，培養(yǎng)學生精益求精的工匠精神。4.發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)課程目標1、2、31）發(fā)酵工業(yè)污染的危害及防治策略2）發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)3）發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌4）空氣除菌知識目標：了解的滅菌的原理及方法、掌握染菌對不同發(fā)酵過程的影響、染菌發(fā)生的不同時間對發(fā)酵的影響、熟悉染菌的檢查和判斷、掌握發(fā)酵染菌原因分析及其防治、掌握微生物熱死動力學、了解無菌空氣的制備方法、掌握空氣介質(zhì)過濾除菌的工藝過程；能力目標：能對發(fā)酵染菌進行合理分析、解決問題，設(shè)計滅菌時間和空氣除菌的工藝流程。教學方法：講授、例題分析、討論歸納總結(jié)；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合課外作業(yè)6課程思政元素：工匠精神。課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：通過對發(fā)酵過程染菌及其染菌控制、空氣除菌流程設(shè)計等講解，培養(yǎng)學生精益求精的工匠精神。5.發(fā)酵工業(yè)的種子制備課程目標1、2、31）種子制備原理與技術(shù)2）種子質(zhì)量的控制措施3）種子制備的放大原理與技術(shù)知識目標：掌握種子擴大培養(yǎng)的任務(wù)，制備的過程、熟悉種子培養(yǎng)和種子質(zhì)量的控制；能力目標：初步能進行所需的菌種進行擴大化培養(yǎng)。教學方法：講授、歸納總結(jié)；教學手段：多媒體課件。26.發(fā)酵動力學課程目標1、2、31）分批發(fā)酵動力學2）連續(xù)發(fā)酵動力學3）分批補料發(fā)酵動力學知識目標：了解不同發(fā)酵模式的特點及方法、掌握分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵動力學及其應(yīng)用、了解分批培補料發(fā)酵動力學；能力目標：能對發(fā)酵動力學進行分析、求解并解決實際發(fā)酵過程動力學問題。教學方法：講授、案例分析、歸納總結(jié)；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合課外作業(yè)4課程思政元素：機遇與挑戰(zhàn)的哲學觀。課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：通過分析稀釋率的控制及其帶來的影響，加深學生對機7.發(fā)酵工業(yè)中氧的供需課程目標1、2、31）發(fā)酵過程中氧的傳遞2）影響氧傳遞的因素3）溶解氧、攝氧率和kLa的測定知識目標：掌握氧在溶液中的傳遞理論——雙膜理論、掌握影響供氧和氧傳遞速率的主要因素及其控制方法、了解溶解氧的測定方法；能力目標：能合理進行氧傳遞的優(yōu)化，并能分析計算氧傳遞相關(guān)系數(shù)。教學方法：講授、課堂習題、討論歸納總結(jié)；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合28.發(fā)酵過程控制課程目標1、2、31）發(fā)酵過程控制概述2）發(fā)酵工程參數(shù)測定3）溫度對發(fā)酵的影響及其控制4）pH對發(fā)酵的影響及其控制5）溶解氧對發(fā)酵的影響及其控制6）泡沫對發(fā)酵的影響及其控制7）C02和呼吸商對發(fā)酵的影響及其控制8）基質(zhì)濃度對發(fā)酵的影響及其控制9）高密度發(fā)酵及過程控制知識目標：了解發(fā)酵過程的主要控制參數(shù)及代謝的變化規(guī)律、掌握溫度、pH值、溶解氧濃度、基質(zhì)濃度、補料和泡沫等對發(fā)酵的影響及其控制方法；能力目標：能對發(fā)酵過程中的各種重要參數(shù)進行分析、控制，并形成一定的發(fā)酵控制優(yōu)化意識。教學方法：講授、案例分析、討論歸納總結(jié)；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合6課程思政元素：工匠精神。課程思政教學內(nèi)容設(shè)計：通過對發(fā)酵過程參數(shù)控制案例分析，培養(yǎng)學生精益求精的工匠精神。四、成績評定及考核方式知識單元對應(yīng)課程目標考核方式成績評定1.緒論課程目標1、2課堂表現(xiàn)課程成績包括3個部分，分別為平時表現(xiàn)、課后作業(yè)和期末考試。具體要求及成績評定方法如下：1.平時表現(xiàn)（14%）：主要依據(jù)平時出勤和課堂習題、課堂提問、課堂討論及課堂狀態(tài)進行綜合評判。2、課后作業(yè)（16%）總分為100分，主要依據(jù)每次作業(yè)完成情況進行評分。2.期末考試（70%）期末進行綜合閉卷考試，總分為100分。2.發(fā)酵工業(yè)菌種課程目標1、2、3課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、期末考試3.發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基設(shè)計課程目標1、2、3課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、期末考試4.發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)課程目標1、2、3課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、期末考試5.發(fā)酵工業(yè)的種子制備課程目標1、2、3課堂表現(xiàn)、期末考試6.發(fā)酵動力學課程目標1、2、3課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、期末考試7.發(fā)酵工業(yè)中氧的供需課程目標1、2、3課堂表現(xiàn)、期末考試8.發(fā)酵過程控制課程目標1、2、3課堂表現(xiàn)、期末考試平時表現(xiàn)評分標準（以滿分100計）評價指標（100分）優(yōu)（85%-100%）良（75%-85%）中（60%-75%）差（0%-60%）積極程度（50分）積極、踴躍老師鼓勵后積極、踴躍老師鼓勵后積極度不高消極回答正確程度（50分）回答正確無誤、分析合理，結(jié)論有效回答問題基本正確，分析比較合理，結(jié)論有效回答問題錯誤較多，經(jīng)老師提醒后仍然分析有誤，結(jié)論無效答不對題單次作業(yè)評分標準（以滿分100計）評價指標（100分）優(yōu)（85%-100%）良（75%-85%）中（60%-75%）差（0%-60%）作業(yè)完成進度（20分）提前完成按時完成延時完成未完成概念清晰程度（30分）75%以上概念清晰50%以上概念清晰25%以上概念清晰不清晰正確性和結(jié)論有效性（50分）分析合理、全面，計算無誤，結(jié)論有效分析較合理、全面，計算錯誤少，結(jié)論較有效分析基本合理，計算有較大的錯誤，結(jié)論基本有效存在嚴重錯誤五、課程目標達成度評價依據(jù)課程目標考核環(huán)節(jié)(評價依據(jù))期望值平均得分達成度計算課程目標1期末考試（40分）A1=40×70%=28a1=相關(guān)試題實際得分×70%達成度=(a1+b1+c11)/(A1+B1+C11)平時表現(xiàn)（100分）B1=100×6%=6b1=實際得分×6%作業(yè)3（100分）C11=100×4%=4C11=實際得分×4%課程目標2期末考試（40分）A2=40×70%=28a2=相關(guān)試題實際得分×70%達成度=(a2+b2+c21+c22)/(A2+B2+C21+C22)平時表現(xiàn)（100分）B2=100×4%=4b2=實際得分×6%作業(yè)2（100分）C21=100×4%=4c21=實際得分×4%作業(yè)4（100分）C22=100×4%=4c22=實際得分×4%課程目標3期末考試（20分）A3=20×70%=14a3=相關(guān)試題實際得分×70%達成度=(a3+b3+c31)/(A2+B