發酵微生物學（FermentationMicrobiology）課程基本信息課程編號：04021217課程總學時：32實驗學時：4學時適用專業：農業建筑環境與能源工程對先修的要求：微生物學、生物化學、大學化學等；要求學生掌握微生物學基本常識對后續的支撐：沼氣工程；為理解沼氣發酵原理與生化過程，掌握發酵微生物生理特性及菌群相互關系提供基礎一、課程的教學理念、性質、目標和任務《發酵微生物學》是農業建筑環境與能源工程專業開設的一門專業深化類選修課，是融合了基礎微生物學、生物化學和發酵工程的綜合性課程。發酵是生物質能源化利用過程中最常用的方法，是綠色中國的最好實踐途徑之一，發酵產品是緩解化石能源緊缺的優質替代能源。發酵微生物作為發酵過程中最重要的組成，發揮著不可替代的作用。本課程要求學生了解發酵在農業廢棄物資源化利用和農村生態環境改善中發揮的作用，了解微生物的分類鑒定、形態結構、生理生化以及發酵工業微生物的研究進展；掌握發酵微生物的生長與代謝、發酵過程的基本原理與參數控制，培養學生的創新意識和思維，提高實踐創新能力。本課程通過線上線下混合式教學模式進行課程內容的學習，采用基于問題導向的探究式學習、啟發式和互動式等教學方法，使學生掌握發酵工程的分析、設計及具體操作，提高學生對學科發展前沿以及不同學說觀點的分析能力、對文獻的收集、整理和歸納能力，提升學生的綜合能力，為今后從事相關科研、教學和生產奠定基礎。二、課程教學的基本要求1.理論知識方面：掌握微生物的形態結構、分類、營養需求、生理生化與代謝、發酵過程的基本原理、發酵菌種制備、發酵設備選型、發酵參數控制等內容。2.實驗技能方面：熟練掌握發酵培養基和常用培養基的制作方法和高壓蒸汽滅菌的方法。掌握微生物的接種、培養、分離、保藏等基礎操作。三、課程的教學設計1.教學設計說明為提高學生獨立分析問題和解決問題的能力，培養學生的創新意識和思維，強化現代信息技術與教育教學深度融合，本課程通過線上線下混合式教學模式進行課程內容的學習。依托中國大學慕課網和超星學習通等平臺，采用基于問題導向的探究式學習、啟發式和互動式等教學方法進行。具體教學設計包括課前、課堂和課后三部分。課前通過慕課堂、超星學習通或QQ等平臺提前發布討論主題和預習任務；課堂中根據教學內容可選擇啟發式、討論法、團隊列名法、案例教學法等多種教學方法進行翻轉課堂，輔以視頻、模型、動畫等多種手段，使課堂生動鮮活，通過隨機提問和隨堂練習檢驗教學效果；課后發布慕課學習視頻、作業、測驗；提供拓展文獻、網絡公開課等資源，供學生鞏固所學知識。課程評價方式主要包括過程性評價和期末考核，更注重學習過程的綜合性評價。2.課程目標及對畢業要求的支撐序號課程目標畢業要求1目標1：通過課程學習，使學生具備對學科發展前沿以及不同學說觀點的分析能力2.問題分析2目標2：通過課程學習，使學生具備對實際發酵工程項目工藝等基本設計及優化能力。4.研究3目標3：通過課程中的小組學習，使學生具備一定的團隊協作能力。9.個人和團隊四、理論教學內容及分配（28學時）緒論

學時數：2教學目標：說明發酵微生物學課程的性質和作用，簡介微生物學的主要內容教學重點和難點：微生物的五大共性主要教學內容及要求：了解：微生物學的發展歷程及其對人類進步的影響；理解：工業微生物學的發展概況；掌握：微生物學的研究對象及分科；熟練掌握：微生物的分類命名和微生物的共性。教學組織與實施：課前：開課前通過慕課堂或超星學習通建課或課程QQ群，提前發布課程總體安排；對學生進行分組，課前布置“生活中的發酵微生物”等課程相關討論專題，學生可通過網絡或其他方式查閱資料；課堂：討論式、探究式學習與講授法相結合，通過團隊列名法保證課堂討論效果；課后：根據課堂討論內容的反饋情況，布置作業，在慕課網平臺發布，將課堂學習的知識與實際生活相結合。

第一章

微生物的形態與分類

學時數：4教學目標：掌握細菌、放線菌、酵母菌、霉菌、高等真菌、噬菌體和藻類的形態、分布以及各自的菌落特征。掌握原核生物與真核生物的結構差異。教學重點和難點：細菌的構造及其附屬結構；霉菌菌絲體的特化形態；高等真菌的菌落特征及其和原核微生物菌落的差別；病毒及噬菌體的繁殖方式。主要教學內容及要求：了解：細菌、放線菌、酵母菌、霉菌、高等真菌、噬菌體、病毒和藻類的形態；理解：病毒及噬菌體的結構及繁殖方式；掌握：霉菌菌絲體的特化形態及酵母菌的細胞結構；重點掌握：細菌、高等真菌的細胞結構及菌落特征；原核生物與真核生物的結構差異。教學組織與實施：課前：提前在慕課網發布知識點學習視頻和討論主題，如“有趣的微生物”，學生可通過慕課網學習、網絡或其他方式查閱資料，就微生物形態進行課前討論準備；課堂：翻轉課堂，學生演講與教師點評授課相結合，通過投票法評價自主學習效果；課后：在慕課網發布單元測驗并提供相關的網絡公開課、文獻等資源，供學生課下拓展學習。

第二章微生物的營養與生長

學時數：4教學目標：掌握微生物的營養要素和營養類型；理解營養物質進入細胞的方式；掌握微生物生長規律和測定微生物生長繁殖的方法。教學重點和難點：培養基的設計及細菌生長曲線的測定主要教學內容及要求：了解：微生物培養、滅菌、消毒、防腐、化療等概念；理解：營養物質進入細胞的方式；掌握：微生物的營養要素和營養類型；重點掌握：微生物生長繁殖的測定方法和培養基的設計。教學組織與實施：課前：提前在慕課網發布重點難點學習視頻和討論主題，如“微生物的一生”，學生可通過慕課網學習、網絡或其他方式查閱資料，就微生物的生長特性進行課前討論準備；課堂：翻轉課堂，學生演講與教師點評授課相結合，通過投票法評價自主學習效果；課后：在慕課網發布作業和單元測驗并提供相關的網絡公開課、文獻等資源，供學生課下拓展學習。

第三章微生物的代謝

學時數：8微生物的新陳代謝（4學時）教學目標：掌握微生物物質與能量代謝的過程，掌握自養微生物的代謝過程。教學重點和難點：光能自養微生物主要教學內容及要求：了解：微生物新陳代謝的概念；理解：化能自養微生物的代謝過程；掌握：微生物物質代謝和能量代謝的過程；重點掌握：光能自養微生物的代謝。教學組織與實施：課前：提前在慕課網發布重點難點學習視頻和討論主題，如“光能自養微生物的自給自足”，學生可通過慕課網學習、網絡或其他方式查閱資料，就光能自養微生物的代謝進行課前討論準備；課堂：以授課法和討論法相結合的方式進行課堂活動，通過團隊列名法提高學生的參與度并進行學習過程的評價；課后：提供相關的網絡公開課、文獻等資源，供學生課下拓展學習。第二節微生物代謝途徑（4學時）教學目標：掌握EMP途徑、TCA循環、ED途徑和HMP途徑；重點掌握無氧呼吸的發酵途徑。教學重點和難點：無氧發酵途徑主要教學內容及要求：了解：常見的微生物代謝途徑；理解：ED途徑、HMP途徑；掌握：EMP途徑、TCA循環；重點掌握：無氧發酵途徑。教學組織與實施：課前：在慕課網提前發布重點難點學習視頻和資料，提醒學生預習；課堂：以啟發式和講授法為主要教學手段，重點學習幾種代謝途徑及其在微生物生命周期的作用；課后：在慕課網發布作業和單元測驗，提供相關的網絡公開課、文獻等資源，供學生課下拓展學習，鞏固所學知識。

第四章發酵微生物菌種制備原理與技術

學時數：4教學目標：了解現代合成生物學的發展及其在發酵工業的意義；掌握常用的微生物學誘變育種方法和菌種保藏方法；掌握發酵工業常用的微生物菌種及其特征。教學重點和難點：常用的發酵工業菌種的特征及保藏主要教學內容及要求：了解：工業微生物的系統生物學與合成生物學；理解：發酵微生物的生理學；掌握：發酵工業常用微生物菌種、微生物誘變育種的常用方法；重點掌握：菌種制備方法和保藏方法。教學組織與實施：課前：提前在慕課網發布重點內容學習視頻和討論主題，如“劃時代的工業微生物”，學生可通過慕課網學習、網絡或其他方式查閱資料，就影響人類生活的工業微生物及其應用進行課前討論準備；課堂：翻轉課堂，學生演講與教師點評授課相結合，通過投票法評價自主學習效果；課后：在慕課網發布作業和單元測驗并提供相關的網絡公開課、文獻等資源，供學生課下拓展學習。第五章發酵培養基的制備與滅菌

學時數：2教學目標：掌握發酵工業原料的種類組成、選擇及預處理；掌握發酵培養基的設計和優化；掌握培養基滅菌的設備和方法。教學重點和難點：發酵培養基的設計和優化主要教學內容及要求：了解：發酵工業原料的種類和組成；理解：發酵原料的選擇原則掌握：發酵工業原料的預處理方法和滅菌設備重點掌握：發酵培養基的設計原則、設計方法和優化過程教學組織與實施：課前：提前發布學習內容，提醒學生預習；課堂：以啟發式和講授法為主要教學手段，輔以視頻、模型、動畫等，重點講授發酵原料預處理、發酵培養基的設計及優化；課后：在慕課網發布知識點、作業和單元測驗，供學生課下拓展學習和總結。第六章發酵設備和發酵過程的影響因素

學時數：4第一節常用的發酵設備（2學時）教學目標：了解常用的發酵設備；掌握發酵設備的設計。教學重點和難點：發酵罐的設計主要教學內容及要求：了解：常用的發酵設備類型；理解：發酵設備的實際應用；掌握：自動檢測系統的設計與運行；重點掌握：發酵設備的設計原則。教學組織與實施：課前：提前發布學習內容，提醒學生預習；課堂：以啟發式和講授法為主要教學手段，輔以視頻、模型、動畫等，重點講授發酵設備的類型、設計與發酵過程的自動檢測；課后：在慕課網發布知識點，供學生課下拓展學習和總結。第二節發酵過程影響因素（2學時）教學目的：掌握溫度、pH、溶氧、泡沫、代謝產物、染菌及其他因素對發酵過程的影響教學重點和難點：發酵過程的參數控制主要教學內容及要求：了解：發酵過程中的影響因素；理解：發酵參數的變化原因；掌握：發酵參數的控制；重點掌握：溫度、pH、溶氧、泡沫、代謝產物、染菌及其他因素對發酵過程的影響。教學組織與實施：課前：提前在慕課網發布知識點學習視頻和討論主題，如“影響發酵的關鍵先生”，學生可通過慕課網學習、網絡或其他方式查閱資料，就發酵過程的影響因素進行課前討論準備；課堂：以授課法和討論法相結合的方式進行課堂教學活動，通過團隊列名法提高學生的參與度并進行學習過程的評價；課后：在慕課網發布作業和單元測驗，提供相關的網絡公開課、文獻等資源，供學生課下拓展學習。五、實驗教學內容及學時分配

（4學時）（一）實驗課程簡介發酵微生物學實驗包括基礎培養基的配制和高壓蒸汽滅菌過程、微生物的接種、培養和分離等基礎操作。（二）實驗教學目的和基本要求發酵微生物學實驗的目的是掌握培養基制備與滅菌，玻璃器皿的包扎與滅菌，掌握高壓蒸汽滅菌的操作方法，訓練學生獨立設計實驗方案完成一種微生物的分離和純化，鍛煉獨立設計和完成實驗的能力。（三）實驗安全操作規范發酵微生物學實驗室內應保持整潔，不得存放與本實驗無關的物品。無菌操作臺應備有75%的酒精棉球，玻璃窗需隨手關閉；每次使用前需開啟紫外燈照射30min，確保無菌條件。接種所用器皿需提前滅菌消毒。實驗結束后，所有物品及時撤離無菌操作臺。凡要丟棄的培養物，必須妥善處理，霉菌培養物和玻璃器皿要先高壓滅菌再洗刷干凈，然后再次滅菌處理。嚴格控制培養箱溫度及培養時間；實驗結束后，對培養箱內部進行清理消毒，防止污染。（四）實驗項目名稱與學時分配序號實驗名稱學時類型實驗要求每組人數04021217+01培養基的制作與滅菌2基礎性必做3-5人04021217+02微生物的接種、培養和分離2設計性必做3-5人（五）實驗方式及基本要求實驗方式：3-5人一組獨立操作；基本要求：掌握培養基制備與滅菌，玻璃器皿的包扎與滅菌，掌握高壓蒸汽滅菌的操作方法；獨立設計實驗方案并完成一種微生物的分離和純化。（六）實驗內容安排【實驗一】培養基的制作與滅菌1.實驗學時：22.實驗目的：熟悉常用培養基的制備方法和滅菌設備的使用。3.實驗內容：制備培養基，滅菌，制作棉塞，倒平板。4.實驗要求：掌握培養基制備與滅菌，玻璃器皿的包扎與滅菌，掌握高壓蒸汽滅菌的操作方法。5.實驗設備及器材：顯微鏡，高壓滅菌鍋，超凈工作臺，恒溫培養箱【實驗二】微生物的接種、培養和分離1.實驗學時：22.實驗目的：訓練學生獨立設計實驗和完成實驗的能力。3.實驗內容：查閱文獻，制定實驗方案，完成樣品中微生物的分離和純化。4.實驗要求：要求學生具有自己設計實驗方案完成一種微生物的分離和純化的能力。5.實驗設備及器材：高壓滅菌鍋，超凈工作臺，恒溫培養箱，電爐，搖床。（七）考核方式及成績評定實驗成績為平時成績的一部分，成績評定標準分為優、良、中、合格、不合格5級。六、課程思政課程教學過程中可融入現代發酵領域的最新研究成果，使學生直觀的感受到國家突飛猛進的科技水平，激發學生的民族自豪感和自信心。例如通過發酵工業的發展史與研究現狀的學習，學生可以了解到我國從起點低、技術落后、依賴國外進口工藝與設備，到現在的理論研究領域和工程應用領域都達到國際領先水平，自主知識產權的大型設備和發酵工藝均處于領跑地位。使學生在學習課程、構建專業知識體系的同時，自豪地擔負起大國復興的重任，達到為科技創新輸送人才的目的。七、使用教材1、選用教材：（1）理論課教材：《發酵工程工藝原理》，田華編，化學工業出版社，2019年。（2）實驗課教材：《微生物學實驗》，蔡信之、黃君紅編，科學出版社，2023年。2、參考書：（1）《微生物發酵工藝原理》，韓德權、王莘編，化學工業出版社，2013年。（2）《現代微生物學》（第二版），劉志恒編，科學出版社，2002年。（3）《生物化學》（第三版），王鏡巖、朱圣庚、徐長法編，高等教育出版社，2002年。（4）《發酵工程原理與技術》，