《发酵工程》课程教学大纲

《发酵工程》课程教学大纲一、课程信息课程代码319B3303课程名称发酵工程课程性质专业必修课学分2.5学时40先修课程微生物学、生物化学、化工原理适用专业生物工程课程简介（300字左右）：《发酵工程》课程教学目的是使学生掌握发酵工程的基本知识，并能利用发酵工程知识去解决相关的生物工程复杂问题。课程主要内容包含：发酵工业菌种、培养基设计、无菌技术、种子制备、发酵动力学、发酵工业中氧的供需、发酵过程控制等。该课程的教学目标是使学生能利用发酵工程原理及技术有效解决生物工程复杂问题，为学生将来继续深造或工作岗位上的科学研究、技术开发和工程应用等打好理论基础。二、课程目标通过本课程的学习，学生应具备以下几方面的目标：1.掌握发酵生产相关知识，包括微生物育种、培养基优化、无菌技术、氧传递、发酵动力学和发酵优化控制等，能利用这些知识对复杂发酵过程问题进行比较、分析和综合；2.熟练掌握灭菌动力学、发酵动力学等发酵过程相关模型并求解，能利用发酵工艺相关知识表达相关复杂发酵过程问题；3.课程目标对毕业要求的支撑关系表课程目标毕业要求观测点1.4能将工程和专业知识用于复杂生物工程问题解决方案的比较2.2能够基于数学、自然科学和生物工程专业知识，建立适当的数学模型，正确表达复杂生物工程问题3.1掌握生物工程工艺设计及产品开发的技术和方法，并了解影响设计目标和技术方案的各种因素课程目标1.√课程目标2.√课程目标3.√三、教学内容与预期学习成效知识单元对应课程目标知识点预期学习成效实现环节学时1.绪论课程目标1、31）发酵工程的定义及其与其他相关学科的关系；2）发酵工程的发展史；3）发酵工业的特点及其研究范畴；4）工业发酵的类型与工艺流程；5）发酵工程的应用前景知识目标：掌握发酵工程定义、熟悉发加工成的发展史、了解发酵工程的发展趋势、熟悉发酵工业的特点及流程；能力目标：能利用发酵工程的发展史去分析发酵过程问题。教学方法：课堂讲授、案例分析；教学手段：多媒体课件。4课程思政元素：探索精神、工匠精神和使命担当。课程思政教学内容设计：分析发展史的来龙去脉，激发学生探索精神；对应用前景的广度和深度讲解，培养学生探知未来的工匠精神和科技报国的使命担当。2.发酵工业菌种课程目标1、2、3发酵工业菌种类型发酵工业菌种的分离筛选发酵工业菌种鉴定发酵工业菌种改良发酵工业菌种保藏知识目标：了解发酵工业常用的微生物菌种及要求、熟悉发酵工业微生物菌种的分离和选育工作并掌握分离和育种的原理和技术、熟悉发酵工业微生物菌种的衰退的原因、复壮的措施和保藏的方法；能力目标：能通过各种途径获得菌种，利用合理的方法对菌种进行改良、菌种鉴定和保藏。教学方法：讲授、案例分析、归纳总结；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。课外作业6课程思政元素：探索精神、爱国情怀。课程思政教学内容设计：通过菌种选育流程的详细讲解并通过课后作业任务，培养学生筛选优良菌种的探索精神；借助亚硝基胍诱变育种案例，培养学生的爱国情怀。3.发酵工业培养基设计课程目标1、21）发酵工业培养基的基本要求2）发酵工业培养基的成分及来源3）发酵培养基优化4）重组产品发酵培养基知识目标：了解培养基营养成分的来源和配制培养基的基本原则、了解发酵生产培养基的组成成份及其在发酵中的作用、掌握培养基的优化方法；能力目标：能识别发酵培养基组成并进行合理选用，能进行培养基的优化及分析。教学方法：讲授、案例分析、归纳总结；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合6课程思政元素：工匠精神。课程思政教学内容设计：通过培养基的优化方法及过程详细讲解，培养学生精益求精的工匠精神。4.发酵工业的无菌技术课程目标1、2、31）发酵工业污染的危害及防治策略2）发酵工业的无菌技术3）发酵培养基及设备管道灭菌4）空气除菌知识目标：了解的灭菌的原理及方法、掌握染菌对不同发酵过程的影响、染菌发生的不同时间对发酵的影响、熟悉染菌的检查和判断、掌握发酵染菌原因分析及其防治、掌握微生物热死动力学、了解无菌空气的制备方法、掌握空气介质过滤除菌的工艺过程；能力目标：能对发酵染菌进行合理分析、解决问题，设计灭菌时间和空气除菌的工艺流程。教学方法：讲授、例题分析、讨论归纳总结；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合课外作业5课程思政元素：工匠精神。课程思政教学内容设计：通过对发酵过程染菌及其染菌控制、空气除菌流程设计等讲解，培养学生精益求精的工匠精神。5.发酵工业的种子制备课程目标11）种子制备原理与技术2）种子质量的控制措施3）种子制备的放大原理与技术知识目标：掌握种子扩大培养的任务，制备的过程、熟悉种子培养和种子质量的控制；能力目标：初步能进行所需的菌种进行扩大化培养。教学方法：讲授、归纳总结；教学手段：多媒体课件。16.发酵动力学课程目标1、21）分批发酵动力学2）连续发酵动力学3）分批补料发酵动力学知识目标：了解不同发酵模式的特点及方法、掌握分批发酵和连续发酵动力学及其应用、了解分批培补料发酵动力学；能力目标：能对发酵动力学进行分析、求解并解决实际发酵过程动力学问题。教学方法：讲授、案例分析、归纳总结；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合课外作业6课程思政元素：机遇与挑战的哲学观。课程思政教学内容设计：通过分析稀释率的控制及其带来的影响，加深学生对机遇与挑战的认识。7.发酵工业中氧的供需课程目标1、21）发酵过程中氧的传递2）影响氧传递的因素3）溶解氧、摄氧率和kLa的测定知识目标：掌握氧在溶液中的传递理论——双膜理论、掌握影响供氧和氧传递速率的主要因素及其控制方法、了解溶解氧的测定方法；能力目标：能合理进行氧传递的优化，并能分析计算氧传递相关系数。教学方法：讲授、课堂习题、讨论归纳总结；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合48.发酵过程控制课程目标1、21）发酵过程控制概述2）发酵工程参数测定3）温度对发酵的影响及其控制4）pH对发酵的影响及其控制5）溶解氧对发酵的影响及其控制6）泡沫对发酵的影响及其控制7）C02和呼吸商对发酵的影响及其控制8）基质浓度对发酵的影响及其控制9）高密度发酵及过程控制知识目标：了解发酵过程的主要控制参数及代谢的变化规律、掌握温度、pH值、溶解氧浓度、基质浓度、补料和泡沫等对发酵的影响及其控制方法；能力目标：能对发酵过程中的各种重要参数进行分析、控制，并形成一定的发酵控制优化意识。教学方法：讲授、案例分析、讨论归纳总结；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合6课程思政元素：工匠精神、爱国情怀。课程思政教学内容设计：通过对发酵过程参数控制案例分析，培养学生精益求精的工匠精神；引入某一国内生物产物战胜外资企业案例，激发学生科技报国的爱国情怀。9.清洁生产技术课程目标3清洁生产的概念及主要内容实现清洁生产的有效途径知识目标：掌握清洁生产的概念和实现清洁生产的途径、了解清洁生产技术的主要研究内容及开展清洁生产的重要意义和必要性；能力目标：在研究及生产中能主动的利用清洁生产技术去思考问题。教学方法：讲授；教学手段：多媒体课件110.发酵经济学课程目标3影响发酵产品成本的主要因素发酵过程的经济学评价知识目标：了解发酵经济学基本内容、了解影响生产成本的因素及其控制方法、了解发酵过程的经济学评价；能力目标：初步能形成发酵经济学的概念并能应用到以后的生产教学方法：讲授；教学手段：多媒体课件1四、考核及成绩评定（一）考核及成绩评定方式考核与成绩评定表课程目标观测点考核与评价方式及成绩比例（%）合计（%）形成性过程考核终结性考核平时表现作业期末考试课程目标11.42153552课程目标22.2252835课程目标33.115713汇总52570100本课程总评成绩由以下方式给出，即：总评成绩=考试成绩×70%+作业成绩×25%+平时成绩×5%，其中：考试成绩：根据课程的理论知识考试成绩给出，考试采用闭卷形式进行。满分100分，占总评成绩的70%。作业成绩：按照教学进度，教学过程中布置4次作业（包括3次小作业和1次课程小论文），其中支撑课程目标1的作业包括1次小作业和1次课程小论文；支撑课程目标2的作业包括1次小作业；支撑课程目标3的作业包括1次小作业。每次小作业满分为100分，各占作业成绩的20%；课程小论文满分为100分，占作业成绩的40%。作业成绩满分100分，占总评成绩的25%。平时成绩：根据课程内容对学生在课堂上的回答问题的表现情况给分。其中支撑课程目标1的表现占比40%；支撑课程目标2的表现成绩占比40%；支撑课程目标3的表现成绩占比20%。满分100分，占总评成绩的5%。（二）评分标准平时表现评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（85%-100%）良（75%-85%）中（60%-75%）差（0%-60%）积极程度（50分）积极、踊跃老师鼓励后积极、踊跃老师鼓励后积极度不高消极回答正确程度（50分）回答正确无误、分析合理，结论有效回答问题基本正确，分析比较合理，结论有效回答问题错误较多，经老师提醒后仍然分析有误，结论无效答不对题作业（课程小论文）评分标准（每项内容均以100分计）内容优（85%-100%）良（75%-85%）中（60%-75%）差（0%-60%）支撑课程目标关于菌种筛选的作业按时完成，菌种筛选步骤合理、可行性高按时完成，菌种筛选步骤基本合理，具有一定的可行性不能按时完成，菌种筛选步骤有误，可行性不高不能按时完成，菌种筛选步骤错误，没有可行性1关于空气过滤工艺流程设计的作业按时完成，设计合理，具有很高的可行性按时完成，设计比较合理，具有一定的可行性不能按时完成，设计合理性较差，可行性较差不能按时完成，设计不合理，无可行性3关于发酵动力学的计算作业计算正确，作业规范计算基本正确，作业基本规范计算有较大的错误，作业基本规范计算错误，作业不规范2课程小论文按时完成；论文内容满足要求，综述量大且有逻辑，参考文献20篇以上；论文写作及排版标准，参考文献格式规范按时完成；论文内容满足要求，综述量较大且有逻辑，参考文献15篇以上；论文写作及排版比较标准，参考文献格式比较规范延时完成；论文内容基本满足要求，综述量小且逻辑混乱，参考文献10篇以上；论文写作及排版比较乱，较多的参考文献格式不规范未完成；论文内容不能满足要求，综述量小且混乱无章，参考文献5篇以下；论文写作及排版乱，参考文献格式不规范1五、课程目标达成评价依据课程目标考核环节(评价依据)期望值平均得分达成值计算课程目标1期末考试相关试题期望值A1=50a1=相关试题实际平均得分达成值=作业1和课程小论文相关作业期望值B1=60b1=作业实际得分平时表现相关上课表现期望值C1=40c1=实际表现得分课程目标2期末考试相关试题期望值A2=40a2=相关试题实际平均得分达成值=作业3相关作业期望值B2=20b2=作业实际得分平时表现相关上课表现期望值C2=40c2=实