《发酵工程原理与技术》课程教学大纲

《发酵工程原理与技术》课程教学大纲一、一、课程信息课程代码319B2311课程名称发酵工程原理与技术课程性质学科选修学分2学时32先修课程微生物学、生物化学、分子生物学、细胞生物学适用专业生物技术课程简介：《发酵工程原理与技术》是一门实践性很强的学科，要求学生在学过先修课的基础上，通过本课程的学习，要求学生了解和掌握运用微生物发酵生产工艺过程的基本原理和方法，了解和掌握发酵过程的规律及不同发酵操作方式的特点和应用，懂得如何应用这些基本理论去分析和解决生产过程中的具体问题，改造原有生产过程使其更符合客观规律，实现发酵过程的优化，提高生产过程的经济和社会效益。课程主要内容包含：工业微生物菌种选育、工业发酵培养基设计、发酵工业无菌技术、种子扩大培养、发酵动力学、氧的供需、发酵过程控制等部分内容。该课程的教学目标是使学生从科学本质上理解和认识发酵产品生产制造过程中科学技术的普遍性和特殊性，强化理论基础，同时进一步拓宽知识面，为学生将来走上工作岗位后的科学研究、技术开发和工程应用打好理论基础。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.通过本课程学习，学生能了解现代发酵工程理论和技术的新发展，能了解和掌握微生物发酵生产工艺过程的基本原理和方法。2.通过本课程学习，学生能分析微生物育种、培养基优化、发酵动力学和发酵优化控制等发酵过程关键技术与知识，并能进行基本的应用。3.通过本课程学习，学生能利用发酵工程原理及技术有效解决发酵工程出现的问题，并能从事相关领域的技术研究与开发。课程目标对毕业要求的支撑关系表毕业要求毕业要求指标点课程目标1课程目标2课程目标3毕业要求1毕业要求指标点1.4M毕业要求2毕业要求指标点2.1M毕业要求3毕业要求指标点3.1L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、21）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4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Vc二步法发酵案例，培养学生的爱国情怀。3.发酵工业培养基设计课程目标1、2、31）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4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6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1、2、31）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。26.发酵动力学课程目标1、2、31）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4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7.发酵工业中氧的供需课程目标1、2、31）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28.发酵过程控制课程目标1、2、31）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。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。四、成绩评定及考核方式知识单元对应课程目标考核方式成绩评定1.绪论课程目标1、2课堂表现课程成绩包括3个部分，分别为平时表现、课后作业和期末考试。具体要求及成绩评定方法如下：1.平时表现（14%）：主要依据平时出勤和课堂习题、课堂提问、课堂讨论及课堂状态进行综合评判。2、课后作业（16%）总分为100分，主要依据每次作业完成情况进行评分。2.期末考试（70%）期末进行综合闭卷考试，总分为100分。2.发酵工业菌种课程目标1、2、3课堂表现、课后作业、期末考试3.发酵工业培养基设计课程目标1、2、3课堂表现、课后作业、期末考试4.发酵工业的无菌技术课程目标1、2、3课堂表现、课后作业、期末考试5.发酵工业的种子制备课程目标1、2、3课堂表现、期末考试6.发酵动力学课程目标1、2、3课堂表现、课后作业、期末考试7.发酵工业中氧的供需课程目标1、2、3课堂表现、期末考试8.发酵过程控制课程目标1、2、3课堂表现、期末考试平时表现评分标准（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，结论无效答不对题单次作业评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（85%-100%）良（75%-85%）中（60%-75%）差（0%-60%）作业完成进度（20分）提前完成按时完成延时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确性和结论有效性（50分）分析合理、全面，计算无误，结论有效分析较合理、全面，计算错误少，结论较有效分析基本合理，计算有较大的错误，结论基本有效存在严重错误五、课程目标达成度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度计算课程目标1期末考试（40分）A1=40×70%=28a1=相关试题实际得分×70%达成度=(a1+b1+c11)/(A1+B1+C11)平时表现（100分）B1=100×6%=6b1=实际得分×6%作业3（100分）C11=100×4%=4C11=实际得分×4%课程目标2期末考试（40分）A2=40×70%=28a2=相关试题实际得分×70%达成度=(a2+b2+c21+c22)/(A2+B2+C21+C22)平时表现（100分）B2=100×4%=4b2=实际得分×6%作业2（100分）C21=100×4%=4c21=实际得分×4%作业4（100分）C22=100×4%=4c22=实际得分×4%课程目标3期末考试（20分）A3=20×70%=14a3=相关试题实际得分×70%达成度=(a3+b3+c31)/(A2+B