以促進學(xué)生發(fā)展為目標的食品微生物學(xué)實驗課程改革探索

李偉麗 車振明 曾朝懿

摘要 為促進食品科學(xué)與工程等專業(yè)食品微生物學(xué)實驗課程的教學(xué)成效，提升本科生微生物學(xué)實驗設(shè)計和操作的基本素養(yǎng)，有效促進學(xué)生在自主學(xué)習(xí)、理論實踐、科技創(chuàng)新等方面綜合發(fā)展，結(jié)合新形勢下工科的發(fā)展特點，初步探索了微生物實驗課程的改革模式。分析了食品微生物學(xué)實驗課程教學(xué)中存在的問題，針對性地提出了一系列改進措施，包括改革實驗教學(xué)大綱內(nèi)容，增設(shè)多元化的混合式教學(xué)方式;優(yōu)化教學(xué)資源，擴大實踐教學(xué)比重;引入代謝組學(xué)等先進分析技術(shù)用于數(shù)據(jù)統(tǒng)計，挖掘?qū)W生的綜合創(chuàng)新能力;全面提升學(xué)生的實踐設(shè)計水平，為培養(yǎng)能夠適應(yīng)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的全面新型行業(yè)人才奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 食品微生物學(xué);實踐教學(xué);課程改革

中圖分類號 S-01 文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2022）04-0273-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.04.071

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Exploration on the Reform of Food Microbiology Experiment Course with Promoting Student’s Development as the Objective

LI Wei-li，CHE Zhen-ming，ZENG Zhao-yi （School of Food and Biotechnology，Xihua University，Chengdu，Sichuan 610039）

Abstract In order to improve the teaching effect of food microbiology experiment course for food science and technology major，promote the basic literacy of microbiology experiment design and operation of undergraduate students，and improve the multiaspect development of students in autonomic learning，theory practice and scientific and technical innovation，we preliminarily explored on the reform mode of food microbiology experiment in combination of the development characteristics of faculty of engineering under new situations.The problems existed in this course were analyzed.A series of reform measures were accordingly proposed，including reforming the content of experiment teaching syllabus，adding diversified mixed teaching methods，optimizing teaching resources，expanding the proportion of practical teaching，introducing metabonomics and other advanced analysis techniques for data statistics，excavating students’ comprehensive innovation ability and comprehensively improve students’ practical design level，which would lay the foundation to foster the all-round talent for adapting the industry development requirements in future.

Key words Food microbiology;Practice teaching;Course reform

作者簡介 李偉麗（1983—），女，河北秦皇島人，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事食品科學(xué)與工程研究。

收稿日期 2021-04-09

為積極響應(yīng)新時代下國家戰(zhàn)略高等教育發(fā)展需求，緊隨全球高等教育發(fā)展新形勢，高等教育需時刻牢記提高人才培養(yǎng)能力的關(guān)鍵點。伴隨現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展，高等教育與互聯(lián)網(wǎng)有機結(jié)合，教學(xué)理念和培養(yǎng)方法也隨之發(fā)生跨越式變革。互聯(lián)網(wǎng)+、翻轉(zhuǎn)課堂、雨課堂等多種教學(xué)形式不斷被應(yīng)用到高等教育教學(xué)方法中，靈活多樣的教學(xué)模式極大豐富了傳統(tǒng)課程[1]。西華大學(xué)作為國家西部地區(qū)一所地方本科院校，立足地方發(fā)展需求，培養(yǎng)目標需符合中西部產(chǎn)業(yè)集群對創(chuàng)新型、綜合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求。西華大學(xué)作為四川省轉(zhuǎn)型發(fā)展高校之一，肩負著服務(wù)和支持當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和社會產(chǎn)業(yè)復(fù)興的重擔，如何擴大培養(yǎng)復(fù)合型高水平人才成為課程改革的重要目標。

食品微生物學(xué)實驗課程是我國高等學(xué)校生命科學(xué)專業(yè)核心課程，也是西華大學(xué)食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全專業(yè)開設(shè)的基礎(chǔ)必修課程之一。該課程注重食品科學(xué)領(lǐng)域微生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識的鞏固和擴展，并綜合運用多個學(xué)科基礎(chǔ)理論和實踐知識。課程內(nèi)容體系主要包括常見微生物的形態(tài)認知和觀察、培養(yǎng)基的制作、環(huán)境中主要微生物的分離和鑒定、革蘭氏染色機制、抗生素的效價測定、常見微生物的生理生化反應(yīng)等。微生物學(xué)實驗在食品等工科類專業(yè)的知識體系中占有較大比重，是促進學(xué)生形成食品微生物控制、發(fā)酵食品工藝、食品質(zhì)量安全風(fēng)險等相關(guān)知識體系的基礎(chǔ)，為拓展學(xué)生的專業(yè)領(lǐng)域技能打下基礎(chǔ)。

1 食品微生物學(xué)實驗課程教學(xué)現(xiàn)狀

近年來，國家對食品科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了更高的創(chuàng)新要求，對學(xué)生的探索能力和解決工程問題能力等綜合素質(zhì)的要求不斷提高。傳統(tǒng)課程教學(xué)偏向于滿堂灌和填鴨式教學(xué)，學(xué)生很少參與課前準備，實驗步驟由指導(dǎo)書詳細列出，操作過程按部就班，實驗結(jié)果大多符合預(yù)期，學(xué)生的主動性和參與感明顯受到抑制，難以發(fā)現(xiàn)更多有價值的科學(xué)問題，進而開拓思路。因此，采用原有的教學(xué)模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)今國家和社會對食品科學(xué)與工程等專業(yè)畢業(yè)生的需求。

2 以促進學(xué)生發(fā)展為目標的食品微生物學(xué)實驗教學(xué)改革探索

為充分提高學(xué)生的參與度、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力和創(chuàng)新精神，需要從微生物學(xué)實驗的教學(xué)方式、實驗內(nèi)容設(shè)計和安排等方面進行改革：充分利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢資源，促進線上、線下聯(lián)合教學(xué)模式;重視學(xué)生的基本實驗技能培訓(xùn)與創(chuàng)新性學(xué)習(xí)引導(dǎo);強化單元設(shè)計內(nèi)容的連貫銜接。將復(fù)雜、系統(tǒng)的實驗分解成便于處理和管理的獨立操作，精簡內(nèi)容，簡化步驟，能減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負荷，提高學(xué)生的參與度。因此，以培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神、提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的綜合能力、具備扎實的科研素養(yǎng)等為教學(xué)目標，課程組結(jié)合微生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容及學(xué)生實踐反饋情況進行了改革探索。

2.1 調(diào)整教學(xué)大綱，貼合教學(xué)實踐

以往的微生物教學(xué)大綱中理論課56學(xué)時，實驗課24學(xué)時，理論課與實驗課學(xué)時比例嚴重失衡，導(dǎo)致理論課中知識點與實踐驗證欠缺銜接。微生物學(xué)實驗課程的教學(xué)目標中，學(xué)生在掌握食品微生物學(xué)專業(yè)理論知識的同時，更要具備良好的分析解決本領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力和動手操作能力。若實驗課學(xué)時過少，則會大大限制了學(xué)生參與實驗的機會，削弱了學(xué)生對食品微生物學(xué)領(lǐng)域問題的發(fā)現(xiàn)能力，淡化了他們對實驗設(shè)計核心內(nèi)容的理解。在舊的大綱考核體系中，微生物學(xué)實驗平時成績（出勤和預(yù)習(xí)報告）占20%，實驗報告占80%，考核方式無法全面、準確地評價學(xué)生的實際水平，難以從考核角度判斷學(xué)生的實踐能力和過程培養(yǎng)。在教學(xué)效果的反饋中，學(xué)生表示缺乏對課程主動學(xué)習(xí)的興趣和動力。針對以上問題，新大綱進行了以下改革：調(diào)整理論教學(xué)和實踐教學(xué)的學(xué)時分配比例。實踐教學(xué)學(xué)時由原來的30%增加到40%，使理論和實踐的知識點更加匹配。在實踐內(nèi)容上，將舊大綱中彼此獨立的實驗項目有機整合在一個綜合的實踐項目中，強化獨立單元鏈接，使分散的實驗項目形成連貫的體系，增強學(xué)生對實驗設(shè)計目的和作用的理解，同時激發(fā)學(xué)生對實驗結(jié)果的思考[2]。在評價方式上，將慕課預(yù)習(xí)反饋和問題提出補充到平時考核中，學(xué)生以PPT形式匯報自主完成的微生物實驗相關(guān)項目，避免以出勤率為主的單一片面的考核形式，完善過程考核。此外，增加了期末實踐操作水平的考核，限時考察學(xué)生的動手能力及熟練程度，更加客觀、直接地反映學(xué)生對理論知識的理解和掌握情況。

2.2 翻轉(zhuǎn)課堂+混合式教學(xué)方式

針對近些年實驗教學(xué)教材和教學(xué)課件內(nèi)容更新較慢，與食品學(xué)科微生物領(lǐng)域的實際工程問題和前沿發(fā)展不匹配的問題，在課堂教學(xué)過程中不斷引入最新的行業(yè)科技創(chuàng)新成果，通過背景導(dǎo)入+問題分析+解決思路的設(shè)計模式以項目形式在多媒體教學(xué)中呈現(xiàn)給學(xué)生，不斷拓寬學(xué)生的專業(yè)視野，將理論與實踐有機結(jié)合，改變填鴨式課堂教學(xué)，加強以學(xué)生發(fā)展為中心的問題導(dǎo)向型結(jié)合案例教學(xué)法[3]。

例如，講授微生物生理代謝這一部分時，通過郫縣豆瓣醬制作過程生產(chǎn)案例代入講解，先以“為何郫縣豆瓣可以成為國家地理標志的特色傳統(tǒng)食品”為問題導(dǎo)向，引出四川郫縣特有的氣候環(huán)境為豆瓣發(fā)酵提供了獨特的生長條件，經(jīng)過糖發(fā)酵、氨基酸代謝產(chǎn)生獨有的小分子肽等呈味物質(zhì)，醞釀出濃厚的醇香豆豉風(fēng)味。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，通過“我問大家答”的環(huán)節(jié)廣泛討論豆瓣醬發(fā)酵，學(xué)生會根據(jù)生活經(jīng)驗，提出“為何自家制作的豆瓣醬顏色會發(fā)黑、會有淡淡苦味”等問題，翻轉(zhuǎn)課堂上同學(xué)們各抒己見，討論熱情高漲，并主動查閱代謝路徑，積極挖掘相關(guān)原理。這種案例教學(xué)能夠迅速激發(fā)學(xué)生的共鳴和促進對新知識的探索和吸收。

在以往的教學(xué)課程中，預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)主要以了解實驗原理為主，難以對課前學(xué)習(xí)進行考核和監(jiān)督，預(yù)習(xí)效果不理想。為了充分提高學(xué)生自主預(yù)習(xí)的主觀能動性，課程教學(xué)應(yīng)更加側(cè)重學(xué)生預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)自學(xué)能力的培養(yǎng)。比如，在講授“水果表皮分布的主要微生物”內(nèi)容時，首先通過中國大學(xué)慕課的國家級優(yōu)質(zhì)課程進行基本實驗操作觀摩，再結(jié)合項目教學(xué)法，設(shè)計不同水果表皮的微生物獲取方法，在此過程中由學(xué)生培養(yǎng)霉變的水果微生物，觀察并記錄霉爛過程和特征，再從選定的水果表面挑取主要特征菌落進行平板培養(yǎng)和分離鑒定。通過實際案例，促進學(xué)生積極思考實驗現(xiàn)象及本質(zhì)、設(shè)計意義、操作要點和實驗環(huán)節(jié)注意事項等，并有針對性地提出存在的問題，共同討論，促進學(xué)生對工程實踐環(huán)節(jié)的理解[4-6]。

2.3 優(yōu)化整合教學(xué)資源的配置

在提高理論課教師課堂教學(xué)水平的同時，開展教師實踐培訓(xùn)，打造理論與實踐全能“雙向”教師，保證理論教學(xué)與實驗教學(xué)的無縫銜接，避免出現(xiàn)理論與實踐脫節(jié)的情況。加強校企合作，同時建立企業(yè)實踐平臺，聘請企業(yè)實踐教學(xué)教師，為學(xué)生提供走近行業(yè)生產(chǎn)一線參觀和實踐的機會，比如郫縣豆瓣醬生產(chǎn)企業(yè)、泡菜生產(chǎn)企業(yè)等的發(fā)酵車間和微生物菌種研發(fā)室。在實驗室的操作環(huán)節(jié)中，各個實驗單元基本獨立，學(xué)生很難從全方位角度理解食品生產(chǎn)中微生物的實驗原理和具體環(huán)境，短期實習(xí)機會大大加深了學(xué)生對微生物案例設(shè)計方案的理解，比如不同食品消殺方法的差異、發(fā)酵菌種培養(yǎng)環(huán)境的調(diào)整等。另外，申請資金購置最新的課堂立體化教學(xué)素材，更新實驗教學(xué)儀器、設(shè)備和耗材，為實驗課程的順利開展提供充足的硬件設(shè)施資源。

2.4 將代謝組學(xué)分析引入微生物學(xué)實驗教學(xué)

代謝組學(xué)的發(fā)展極大地促進了微生物代謝成分的快速鑒定和分析，提高了復(fù)雜食品體系發(fā)酵過程的監(jiān)測范圍，因此逐步將代謝組學(xué)的研究分析方法引入微生物學(xué)實驗的教學(xué)內(nèi)容中，幫助學(xué)生建立利用大數(shù)據(jù)高通量測序的實驗體系和設(shè)計思維，緊跟微生物學(xué)科發(fā)展的前沿。以目前公共平臺的數(shù)據(jù)庫資源為依托，結(jié)合高分辨質(zhì)譜檢測儀器，開展調(diào)味品中芽孢桿菌的代謝物鑒定和統(tǒng)計等實驗，促進學(xué)生從分子水平上理解微生物代謝的特征和規(guī)律。此外，可結(jié)合第二課堂的創(chuàng)新實驗，進行特定食品工藝中微生物特征代謝圖譜的解析。同時，要注重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)統(tǒng)計能力，運用主成分分析等方法進行菌種代謝水平分類[7]。

2.5 鼓勵學(xué)生參加學(xué)科課外活動 積極組織學(xué)生參加微生物主題的創(chuàng)新活動和各種學(xué)科競賽（比如“身在菌中不識菌”的趣味菌落設(shè)計活動、西華杯大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽等），激發(fā)學(xué)生對微生物實驗的創(chuàng)新潛能，帶動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。定期組織微生物實驗操作技能比賽，為鞏固學(xué)生的動手能力和謹慎細心的實驗習(xí)慣打下基礎(chǔ)。另外，現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展帶動了虛擬仿真技術(shù)在工科領(lǐng)域的應(yīng)用，為督促學(xué)生關(guān)注現(xiàn)代化學(xué)科前沿動態(tài)，與新工科技術(shù)接軌，課程組教師帶領(lǐng)學(xué)生積極探索微生物實驗的虛擬仿真設(shè)計程序[8-11]。通過對新方法的學(xué)習(xí)，促使學(xué)生獨立探索，不斷突破自身能力的上限，增強學(xué)生在探索過程中的主動性、查閱資料能力、獲取信息能力與團隊協(xié)作能力等，這種訓(xùn)練也為學(xué)生后續(xù)科研深造提供了寶貴經(jīng)驗。

3 結(jié)語

針對食品微生物學(xué)實驗課程存在的問題和弊端，結(jié)合目前西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院自身的教學(xué)條件和現(xiàn)狀進行了多方面探討，并以學(xué)生需求為出發(fā)點，對課程教學(xué)開展了有益且可行的改革嘗試，并以此為基礎(chǔ)逐步建立長效持續(xù)改進機制，為激發(fā)學(xué)生

的學(xué)習(xí)熱情和動力，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新的科研意識，培養(yǎng)獨立思考的能力以及與時俱進的思維模式打下基礎(chǔ)。然而，教學(xué)改革之路漫長且艱巨，需要在不斷實踐中試新糾錯，積累經(jīng)驗，并要求一線教學(xué)工作者努力鉆研教學(xué)方法，打造精課，真正提升學(xué)生全方位的綜合素養(yǎng)。

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