基于STEM 理念的工業(yè)微生物育種學(xué)課程教學(xué)改革

朱筆通，藍(lán)榮萍，吳振增

（武夷學(xué)院 生態(tài)與資源工程學(xué)院，福建 武夷山 354300）

隨著生命科學(xué)研究的深入，大量生物相關(guān)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，在近年來諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C布中，這些科學(xué)技術(shù)與發(fā)現(xiàn)占據(jù)主要獎(jiǎng)項(xiàng)，成為當(dāng)今科學(xué)研究的焦點(diǎn)，生命科學(xué)的學(xué)習(xí)與研究將是引領(lǐng)新時(shí)代工業(yè)革命的關(guān)鍵[1]。生物工程及相關(guān)技術(shù)是生命科學(xué)的核心，亦是解決當(dāng)下人類面臨的糧食、能源和環(huán)境三大問題的關(guān)鍵途徑。工業(yè)微生物育種學(xué)屬于生物工程的新興學(xué)科，是各大院校生物相關(guān)專業(yè)的選修課程或必修課程之一，其是集微生物學(xué)、分子生物學(xué)、發(fā)酵工程和基因工程關(guān)鍵知識(shí)理論于一體的重要學(xué)科[2]，核心內(nèi)容包含優(yōu)良菌株選育和構(gòu)建、菌株性能改造及相關(guān)分子操作技術(shù)、菌株培育和大規(guī)模生產(chǎn)，是將微生物應(yīng)用于食品、生活、工廠生產(chǎn)和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)學(xué)科。尤其是當(dāng)前疫情背景下，對(duì)于工業(yè)微生物育種學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的研究、理解、掌握和發(fā)掘，將對(duì)新冠肺炎疫情的進(jìn)一步了解、防控、治療發(fā)揮重要作用。因此，微生物育種是工業(yè)生物技術(shù)至關(guān)重要的技術(shù)，也成為最受關(guān)注的生物技術(shù)領(lǐng)域之一。

STEM全稱 Science、Technology、Engineering and Mathematics，即科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科一體化，其教育理念是以探索和設(shè)計(jì)為目的，并對(duì)技術(shù)問題的解決途徑進(jìn)行探索[3]。該理念于20 世紀(jì)末由美國教育學(xué)家提出，其形成原因主要來自于當(dāng)時(shí)教育模式背景下，多數(shù)畢業(yè)人才的科學(xué)素養(yǎng)及工程背景嚴(yán)重缺失，無法適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，出現(xiàn)了科研人才、工廠技術(shù)人員斷層的趨勢(shì)[4]。因此，教育學(xué)家提出科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)集成戰(zhàn)略，其主要的目的在于培養(yǎng)一批具有高學(xué)科素養(yǎng)型的專業(yè)技術(shù)工作者、數(shù)學(xué)家、工程師、科研工作者和高素質(zhì)公民。同時(shí)，該理念并非簡單地將四門學(xué)科內(nèi)容堆疊打包，而是學(xué)科之間有機(jī)地交叉融合，其具備跨學(xué)科、實(shí)證性、趣味性、協(xié)作、情境性和藝術(shù)性等核心特性，使得學(xué)習(xí)者擁有健全的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系、扎實(shí)的基礎(chǔ)操作能力、完善的工程設(shè)計(jì)能力，能夠獨(dú)立發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，從而培養(yǎng)出社會(huì)適應(yīng)性、應(yīng)用型工科背景的人才。眾多研究表明，相比于原始的教學(xué)理念，STEM 理念運(yùn)用于學(xué)科教學(xué)將極大提升學(xué)生對(duì)于學(xué)科的掌握程度和實(shí)際應(yīng)用能力，該理念的理解與運(yùn)用，是響應(yīng)國家倡導(dǎo)的普通高校向應(yīng)用型本科高校轉(zhuǎn)型的重要途徑之一[5-7]。

一、工業(yè)微生物育種學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

（一）涉及相關(guān)學(xué)科知識(shí)多，串聯(lián)難度大

工業(yè)微生物育種學(xué)是一門集理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作于一體的綜合性學(xué)科，涉及知識(shí)包含生物化學(xué)和遺傳學(xué)基本原理，微生物學(xué)理論和基礎(chǔ)操作，分子生物學(xué)和基因工程中基本原理和分子操作，代謝工程的基本概念和代謝途徑，發(fā)酵工程中菌的發(fā)酵、發(fā)酵相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)和發(fā)酵參數(shù)計(jì)算，眾多學(xué)科知識(shí)的交匯和較高的實(shí)驗(yàn)技巧要求，使得學(xué)生對(duì)于如何選育良好微生物，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)培養(yǎng)基，遺傳改造，微生物產(chǎn)品小、中、大規(guī)模生產(chǎn)等抽象的操作概念無法充分理解和消化。傳統(tǒng)教學(xué)中，面對(duì)眾多基本概念和復(fù)雜操作，教師通常以關(guān)鍵的理論和操作環(huán)節(jié)進(jìn)行講解，由于講解時(shí)的抽象性和多學(xué)科知識(shí)的交織，學(xué)生較難及時(shí)跟上教師的講解，最終學(xué)生感到吃力和乏味，產(chǎn)生厭學(xué)心理，注意力分散嚴(yán)重。另外，由于近年來生命科學(xué)研究的飛速發(fā)展，許多在工業(yè)微生物育種中的新興觀點(diǎn)和理論，如采用生物合成學(xué)方法利用微生物合成淀粉，該方法包含代謝工程和基因工程等知識(shí)，可極大地縮短淀粉合成時(shí)間、合成步驟和場所[8]；利用基因工程手段、有機(jī)化學(xué)、KEGG 代謝通路分析等原理，通過微生物合成稀有藥物成分等學(xué)科交叉的新方法技術(shù)[9]均無法在普通教學(xué)之中深入討論和展開，需要學(xué)生發(fā)揮自主能力，因此如何引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)和探索，形成良好的知識(shí)體系和學(xué)科交叉概念極其重要。

（二）實(shí)踐能力薄弱

盡管在微生物學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)等課程中，學(xué)生已學(xué)習(xí)了相關(guān)學(xué)科的基本實(shí)驗(yàn)操作，對(duì)分子操作和微生物培育有一定的概念和理解，但一方面，本學(xué)科時(shí)間安排上的局限性和對(duì)于理論知識(shí)講解的偏重，使得學(xué)生實(shí)際上無法真實(shí)地理解講解中操作步驟的目的性和解決操作中遇到的細(xì)節(jié)性難題。如簡單地讓學(xué)生篩選淀粉酶產(chǎn)生菌，學(xué)生對(duì)于環(huán)境樣品的選擇、富集培養(yǎng)基和選擇培養(yǎng)基的配制目的、培養(yǎng)條件的掌控、平板劃線操作技巧、篩選菌株后透明圈的鑒別及相關(guān)酶活性的測(cè)定等實(shí)驗(yàn)操作均無法良好地說明操作細(xì)節(jié)和各個(gè)環(huán)節(jié)原理知識(shí)，實(shí)際操作上通常很難篩選得到目的菌株，篩選到可能的目的菌株后仍然會(huì)將其視為雜菌的尷尬境地。由于缺乏實(shí)際實(shí)驗(yàn)的操作技巧和經(jīng)驗(yàn)積累，學(xué)生很難做好菌株鑒別、菌株篩選、基因工程操作等本學(xué)科基礎(chǔ)技術(shù)，由于實(shí)踐能力的缺失，學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)永遠(yuǎn)停留在知識(shí)的背誦和應(yīng)付考試環(huán)節(jié)，知識(shí)的運(yùn)用和動(dòng)手操作能力近乎為零，無法真正將實(shí)踐和理論聯(lián)系為一體，最終導(dǎo)致理論和實(shí)際相互背離，學(xué)生對(duì)于專業(yè)學(xué)科信心進(jìn)一步缺失，自主創(chuàng)新能力受到限制。

（三）工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)缺失

本課程學(xué)習(xí)前，多數(shù)院校學(xué)生基本已學(xué)習(xí)前置課程發(fā)酵工程基本理論知識(shí)，然而工業(yè)微生物育種學(xué)課程除了涉及微生物育種的基本原理和方法外，對(duì)于所選育并經(jīng)過遺傳改造物種的中試發(fā)酵生產(chǎn)和發(fā)酵產(chǎn)物的篩選等知識(shí)環(huán)節(jié)處理基本一筆帶過，當(dāng)涉及相關(guān)的菌株培養(yǎng)基原料、發(fā)酵設(shè)備、發(fā)酵條件優(yōu)化，菌株的實(shí)際生產(chǎn)等方面，學(xué)生仍然無法針對(duì)特定的菌株或特定的發(fā)酵條件進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和工程制圖。最終，學(xué)生無法將菌株的選育和發(fā)酵有機(jī)地聯(lián)系起來，背離工業(yè)微生物課程對(duì)于選育優(yōu)良微生物運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)的初衷，使得育種與工業(yè)生產(chǎn)相互隔離，最終對(duì)于課程的知識(shí)理論的運(yùn)用延伸性和知識(shí)的轉(zhuǎn)化效果起到相反的作用，學(xué)生無法將工業(yè)生產(chǎn)和菌株選育真正地結(jié)合成一個(gè)完整的鏈條。

（四）教學(xué)方法和評(píng)價(jià)方式過于局限

當(dāng)前工業(yè)微生物育種學(xué)課程教學(xué)仍然采用普遍的教學(xué)模式，以及教師講授課程知識(shí)，學(xué)生聽課記筆記，然而由于該課程涉及多學(xué)科知識(shí)和操作原理，僅僅通過上課講解的形式學(xué)生幾乎無法全面地掌握本門課程的方法思路，更不可能在操作和問題處理上有任何的幫助。由于過于枯燥和復(fù)雜的學(xué)科知識(shí)，學(xué)生普遍感覺到課程存在過多無法真實(shí)觸及的理論和操作，最終僅僅以通過學(xué)期考試為目的，對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)和操作死記硬背。在這種模式下，學(xué)生無法將所學(xué)的知識(shí)真正整合形成完整的知識(shí)框架，更無法真正運(yùn)用學(xué)科的知識(shí)原理在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮作用，這種以教師為單方面的傳授者，學(xué)生被動(dòng)甚至無自主學(xué)習(xí)意識(shí)，無任何探索和實(shí)踐想法的教學(xué)模式，最終將不利于培養(yǎng)熟悉生物工程原理操作的應(yīng)用型人才。同時(shí)，該門課程對(duì)于學(xué)生知識(shí)掌握的評(píng)價(jià)方式過于傳統(tǒng)單一，通過期末試卷考核的方式對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握進(jìn)行評(píng)價(jià)，這種僅以分?jǐn)?shù)論高低的方式，無法評(píng)價(jià)本門課程中學(xué)生所掌握的篩選育種思路和實(shí)踐操作能力，更無法引導(dǎo)學(xué)生掌握和探索前沿的方法技術(shù)，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，更偏離引導(dǎo)應(yīng)用型工科人才實(shí)踐出真知的精神。

二、STEM 理念在工業(yè)微生物育種學(xué)教學(xué)改革的應(yīng)用

（一）培育科學(xué)素養(yǎng)，聯(lián)系前沿進(jìn)展

本節(jié)內(nèi)容關(guān)鍵在于培養(yǎng)學(xué)生遇到學(xué)科問題時(shí)，不是僅僅通過百度等搜索引擎以非專業(yè)的方法解決或回答學(xué)科專業(yè)提問，而是以科研文獻(xiàn)和書本材料作為支撐，具備基礎(chǔ)的科學(xué)素養(yǎng)。當(dāng)前工業(yè)微生物育種學(xué)相關(guān)的教材主要包括金志華主編化學(xué)工業(yè)出版社出版的教材《工業(yè)微生物遺傳育種學(xué)原理與應(yīng)用》，兩部由科學(xué)出版社出版的，施巧琴等主編的《工業(yè)微生物育種學(xué)》和盛祖嘉主編的《微生物遺傳學(xué)》，這三部書本知識(shí)點(diǎn)覆蓋了工業(yè)微生物的育種原理和方法，具有良好的引導(dǎo)作用，但書本的知識(shí)原理僅通過教師口頭講解，實(shí)例應(yīng)用講解有限，很難使學(xué)生完全地掌握并運(yùn)用于實(shí)際，同時(shí)普通教學(xué)方式也難以覆蓋當(dāng)前與微生物育種相關(guān)前沿研究進(jìn)展，學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)的思考、探索將會(huì)局限在教師的課堂內(nèi)容上。因此，本文采用啟發(fā)式教學(xué)方法結(jié)合文獻(xiàn)搜索方法（百度學(xué)術(shù)、萬方、知網(wǎng)等），以每章節(jié)的主要內(nèi)容為關(guān)鍵問題，如第一章緒論中的關(guān)鍵問題：（1）工業(yè)微生物類型有哪些，在生活中有什么應(yīng)用；（2）遺傳育種是什么，研究進(jìn)展如何；（3）遺傳育種的學(xué)習(xí)方法有哪些。每節(jié)課讓學(xué)生分組選擇其中一點(diǎn)于課前對(duì)上課內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)整理、文獻(xiàn)查詢和PPT 匯報(bào)工作，匯報(bào)分為幾部分：所了解的知識(shí)點(diǎn)及文獻(xiàn)與生活/生產(chǎn)的聯(lián)系；近幾年來的研究情況或應(yīng)用實(shí)例；解決該問題的方法及原理；個(gè)人想法及思考。通過事先的學(xué)科關(guān)鍵內(nèi)容的提問，同學(xué)資料查閱及回答，學(xué)生的反思和總結(jié)，凝練本章節(jié)內(nèi)容，最后教師在學(xué)生的總結(jié)和反思的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充完善，以此調(diào)動(dòng)學(xué)生自主思考和學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科興趣，養(yǎng)成良好的文獻(xiàn)閱讀習(xí)慣，緊跟學(xué)科研究前沿，了解學(xué)科動(dòng)態(tài)和關(guān)鍵研究方法，在學(xué)習(xí)知識(shí)的基礎(chǔ)上同時(shí)掌握解決學(xué)科問題的關(guān)鍵原理和方法。

（二）鍛煉技術(shù)素養(yǎng)，增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

本節(jié)內(nèi)容在于鍛煉學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用、動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新精神，而非限于課上抽象的操作步驟分析和操作內(nèi)容講解。課程擬通過增加30 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，在前期查閱文獻(xiàn)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)、書本知識(shí)總結(jié)等基礎(chǔ)上開展實(shí)驗(yàn)課程，為保證學(xué)生有充分的時(shí)間，我們提前四周布置實(shí)驗(yàn)方案撰寫和匯報(bào)工作，題目以“特定產(chǎn)物產(chǎn)生菌高產(chǎn)菌株的選育和初級(jí)發(fā)酵”為模板讓學(xué)生分組并自由擬定課題，不得重復(fù)，讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)完成后以PPT 匯報(bào)形式進(jìn)行講解和分析實(shí)驗(yàn)的原理、方法、操作要點(diǎn)、可行性分析和預(yù)期目標(biāo)，并將Word 形式的實(shí)驗(yàn)方案上交，教師通過其PPT 講解和Word 版資料進(jìn)行總結(jié)和改正，直至修改完善合理后，學(xué)生可有序進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段，每個(gè)試驗(yàn)階段獲得的結(jié)果（階段包括：菌株的篩選與鑒定、高產(chǎn)菌株的選育、發(fā)酵過程優(yōu)化、產(chǎn)品產(chǎn)量鑒定）與反思均共享至班群中作為參考及個(gè)人感悟，通過實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和講解，讓學(xué)生充分將所學(xué)的知識(shí)原理運(yùn)用于實(shí)際中，鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力和操作技巧，并鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作。

（三）磨煉工程素養(yǎng)，虛擬仿真與實(shí)地考察

本節(jié)內(nèi)容在于鍛煉學(xué)生工程素養(yǎng)，使學(xué)生理解微生物育種中涉及的發(fā)酵工程具體儀器、操作和工程運(yùn)作。工業(yè)微生物育種學(xué)強(qiáng)調(diào)較強(qiáng)的實(shí)際運(yùn)用性，在理論課與實(shí)驗(yàn)課的補(bǔ)充條件下，學(xué)生擁有較好的理論運(yùn)用于實(shí)踐的概念，然而由于教學(xué)條件與實(shí)驗(yàn)室條件的局限性。學(xué)生對(duì)于所育種獲取微生物的工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)了解不充分，課本及網(wǎng)絡(luò)資料無法直觀地體現(xiàn)該方面內(nèi)容。因此，本課程主要通過以下三個(gè)方面加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于微生物育種涉及的發(fā)酵工程概念：（1）在學(xué)生已掌握工程制圖課程的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生在本章（二）的實(shí)驗(yàn)題目背景條件下，參照相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)完整的生產(chǎn)線，題目為“年產(chǎn)X 萬噸某原料工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì)”，讓學(xué)生初步了解利用育種獲得的微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本流程和相關(guān)工程設(shè)備，使其具備微生物菌種運(yùn)用于工業(yè)發(fā)酵的基本概念；（2）依靠武夷學(xué)院教學(xué)平臺(tái)所具備的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，通過設(shè)定3D 發(fā)酵工廠認(rèn)知、發(fā)酵工廠無菌空氣制備、板框過濾工藝、發(fā)酵工廠二級(jí)種子培養(yǎng)、大腸桿菌發(fā)酵反應(yīng)工藝、畢赤酵母菌發(fā)酵反應(yīng)工藝、啤酒生產(chǎn)工藝和霉素發(fā)酵反應(yīng)工藝等主要八個(gè)虛擬仿真課程讓學(xué)生模擬操作菌株發(fā)酵各個(gè)流程和相關(guān)設(shè)備，并將自己設(shè)計(jì)的工程流程圖與虛擬仿真中的設(shè)備及流程作比對(duì)，修改或調(diào)整工藝流程，進(jìn)一步認(rèn)知微生物發(fā)酵工程；（3）在學(xué)生已經(jīng)具備一定的工程認(rèn)知后，借助閩北當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)產(chǎn)業(yè)，如綠康生化、正大生化等微生物發(fā)酵龍頭企業(yè)，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)地的觀察和學(xué)習(xí)，通過一段時(shí)間的實(shí)地實(shí)習(xí)讓學(xué)生進(jìn)一步了解微生物育種的實(shí)際運(yùn)用和發(fā)酵實(shí)際設(shè)備及其運(yùn)行。另外，通過與技術(shù)人員的交流，實(shí)驗(yàn)室講解，了解工業(yè)微生物育種主要的技術(shù)手段，尤其是遺傳改造及可能存在的生產(chǎn)問題等，加深學(xué)生對(duì)于課程的反思和感悟。

（四）建立數(shù)學(xué)素養(yǎng)，引入統(tǒng)計(jì)學(xué)概念

工業(yè)微生物育種學(xué)除了要求學(xué)生具備過硬的知識(shí)體系、動(dòng)手實(shí)踐能力及具備一定的工程認(rèn)知和儀器操作能力外，數(shù)據(jù)的分析和處理貫穿了整個(gè)過程。在初步的微生物環(huán)境樣品選擇中涉及五點(diǎn)采樣法、土壤微生物宏基因組分析，微生物篩選鑒定過程中涉及底物降解、產(chǎn)物生成標(biāo)曲曲線，微生物遺傳改造涉及基因突變、雜交育種、基因重組，微生物發(fā)酵涉及發(fā)酵條件優(yōu)化和設(shè)備參數(shù)設(shè)定等關(guān)鍵操作離不開生物統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的分析應(yīng)用，同時(shí)由于生物實(shí)驗(yàn)通常必須含有對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，且每組均需設(shè)定三個(gè)平行以追求數(shù)據(jù)的可靠性和可重復(fù)性，因此數(shù)學(xué)計(jì)算在微生物育種任一過程中，均是至關(guān)重要的。本課程在教學(xué)課程中，單獨(dú)拿出兩個(gè)課時(shí)的時(shí)間讓學(xué)生學(xué)習(xí)SPSS 軟件的基礎(chǔ)操作與運(yùn)用，該軟件是主流的生物文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分析最為常用的數(shù)據(jù)分析工具，通過該軟件學(xué)生可進(jìn)行差異性分析（t 檢驗(yàn)、方差分析、卡方檢驗(yàn)等），多元回歸分析、因素分析、信效度分析等。SPSS 軟件的使用將使學(xué)生進(jìn)一步掌握科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈⑸镞x育方案合理化的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，培養(yǎng)具備高數(shù)學(xué)素質(zhì)的應(yīng)用型人才。

（五）實(shí)行過程性考核方式評(píng)價(jià)學(xué)生

傳統(tǒng)的試卷考核方式更適用于檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)于純理論學(xué)科的掌握程度，然而微生物育種學(xué)屬于綜合性學(xué)科，試卷考核無法全面地體現(xiàn)出學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握、理解及其應(yīng)用程度。同時(shí)，該考核方式更容易使學(xué)生偏向于平時(shí)不聽課，期末臨時(shí)抱佛腳式的復(fù)習(xí)方式，不利于學(xué)生真正地理解和掌握知識(shí)。因此，本文采用考核方式為過程考核制評(píng)價(jià)學(xué)生的總成績，其期末成績分為平時(shí)成績（20%，按PPT 講解和總結(jié)給分）+實(shí)驗(yàn)技能（20%，按實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果處理給分）+工程設(shè)計(jì)及虛擬仿真操作（20%，按工程設(shè)計(jì)計(jì)算和作圖、虛擬操作得分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)）+期末課程論文（40%），期末課程論文要求學(xué)生以特定微生物在工業(yè)/生活/醫(yī)藥中運(yùn)用文獻(xiàn)綜述的方式進(jìn)行撰寫，主要考核學(xué)生的資料查閱、理論理解、學(xué)科素養(yǎng)和科研論文撰寫等綜合能力。該評(píng)價(jià)方式將有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，較完整地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)于學(xué)科的掌握和運(yùn)用能力。

三、課程教學(xué)改革的關(guān)鍵問題

（一）多學(xué)科的銜接過渡

以STEM 理念為核心的工業(yè)微生物育種學(xué)培養(yǎng)模式更注重學(xué)生的綜合能力，即著重于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)技能、工程設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)運(yùn)算處理能力，這些素養(yǎng)需要學(xué)生自身有一定的基礎(chǔ)訓(xùn)練，因此需要學(xué)生在前置理論課程微生物學(xué)、基因工程、發(fā)酵工程、工程制圖及其配套的實(shí)驗(yàn)課中有一定的掌握和學(xué)術(shù)水平，使得教師在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)講解上能夠更順利地進(jìn)行，釋放更多時(shí)間用于學(xué)生實(shí)踐，以期達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

（二）師資隊(duì)伍建設(shè)

STEM 的理念尤其注重學(xué)科的交叉、理論實(shí)踐及實(shí)際工科問題。因此學(xué)科教學(xué)要求教師不僅有良好的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，更要求教師需要有一定的企業(yè)背景，提供更實(shí)際、更貼切社會(huì)需求的經(jīng)驗(yàn)，因此本學(xué)科在教學(xué)中，除了以具備理論及工程學(xué)背景教師作為教學(xué)主體外，亦通過聯(lián)系企業(yè)工程師及職業(yè)技術(shù)人員作為特邀教師進(jìn)行工程、生產(chǎn)方面的教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分享，以此加強(qiáng)理論教學(xué)與實(shí)際生產(chǎn)間的聯(lián)系，保障學(xué)生能夠更好地理解本門課程。

（三）相關(guān)課程的建設(shè)與融合

由于工業(yè)微生物育種學(xué)學(xué)時(shí)和課程內(nèi)容的局限性，單單通過本門課程的教學(xué)，并不能讓學(xué)生完全養(yǎng)成良好的學(xué)科素養(yǎng)，因此可以針對(duì)STEM 核心理念將相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)和實(shí)踐課程融入其中，形成過渡性項(xiàng)目，使得各個(gè)學(xué)科專業(yè)之間能夠更好地契合和相互過渡，提升學(xué)生在各個(gè)學(xué)科中的學(xué)習(xí)積極性和專業(yè)素養(yǎng)。

四、結(jié)束語

新工科背景條件下，學(xué)校對(duì)于培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才的需求愈加強(qiáng)烈，STEM 核心理念在于培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，以期培育出多學(xué)科理論基礎(chǔ)扎實(shí)、科研創(chuàng)新能力卓越、具備能解決實(shí)際問題的綜合性人才。STEM 教育將能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和實(shí)踐能力，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，使學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展與需求。