“食品微生物學(xué)實驗”思政元素融入與實操考核實踐

李婕，許倩，王文華，任曉鏷，李芬，王輝

塔里木大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院（阿拉爾 843300）

2018年，教育部發(fā)布“新時代高教40條”，明確指出遵循“四個回歸”，堅持以德育人，不斷提高學(xué)生政治覺悟、道德品質(zhì)和文化素養(yǎng)，在每一門課程中有機(jī)融入思想政治教育元素[1]?！笆称肺⑸飳W(xué)實驗”實踐教學(xué)是學(xué)生進(jìn)一步鞏固理論知識、加深理解的有效途徑，同時也是培養(yǎng)具有嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、求實創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神的高素質(zhì)食品專業(yè)技術(shù)人才的重要環(huán)節(jié)和平臺。傳統(tǒng)“食品微生物學(xué)實驗”教學(xué)和考核方式在實際應(yīng)用時出現(xiàn)問題主要有：知識點掌握零散，綜合運用能力欠缺；實驗課程積極性和參與度不高，雖通過理論考核方式修到學(xué)分，但不能獨立完成畢業(yè)論文實驗中的微生物檢測；基礎(chǔ)性和驗證性實驗側(cè)重于結(jié)果與預(yù)期的一致性，求實質(zhì)疑和創(chuàng)新探索意識亟待提高；局限于書本知識和教學(xué)設(shè)備，部分經(jīng)典仲裁法不能完全滿足企業(yè)實際生產(chǎn)大批量檢測[2]。在“食品微生物學(xué)實驗”課程中融入知識報國、哲學(xué)思想、科學(xué)精神、生態(tài)平衡、團(tuán)結(jié)協(xié)作等理念的相關(guān)內(nèi)容，同時考核方式由理論考核轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貙嵅倏己?，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)、參與和動手實踐，以評促學(xué)，既是對新時代食品本科人才培養(yǎng)方式的改革創(chuàng)新，也對培養(yǎng)有知識、有技能、有能力，能夠適應(yīng)未來社會和職場需求的學(xué)生提出新的、更高的要求。

1 “食品微生物學(xué)實驗”課程中的思政元素

“食品微生物學(xué)實驗”課程是哲學(xué)思想、科學(xué)精神與文化自信、安全教育與珍愛和平、實踐出真知的治學(xué)態(tài)度和科學(xué)觀訓(xùn)練等思政元素的有機(jī)載體。凝練、挖掘課程內(nèi)容中蘊(yùn)含的哲學(xué)思想與元素，融入專業(yè)課實踐教學(xué)，使教書與育人同向并行，這是建設(shè)“食品微生物學(xué)實驗”課程的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)愛國愛校、學(xué)識扎實、志存高遠(yuǎn)、腳踏實地的青年人才的有力舉措。

圖1 “食品微生物學(xué)實驗”課程知識與思政元素融合魚骨圖

1.1 哲學(xué)思想

正確使用顯微鏡是認(rèn)識微觀世界，學(xué)好“食品微生物學(xué)實驗”課程的基礎(chǔ)和必備技能。顯微鏡觀察時遵循先低倍鏡后高倍鏡再油鏡、先粗準(zhǔn)焦螺旋再細(xì)準(zhǔn)焦螺旋的順序，物鏡鏡頭與玻片之間逐漸接近，所需光源亮度也同步增強(qiáng)；顛倒使用會導(dǎo)致鏡油污染低倍物鏡鏡頭，不當(dāng)操作甚至?xí)p壞玻片和鏡頭。這跟搭建思維導(dǎo)圖、學(xué)習(xí)知識的過程一樣，先研究知識結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑宏觀框架，再填充細(xì)節(jié)內(nèi)容。遵循客觀規(guī)律，往往能夠事半功倍；反之，則可能在重復(fù)和遺漏中浪費精力。

實驗原理與實驗現(xiàn)象不可分割?，F(xiàn)象是原理加上規(guī)范的操作、正確的順序、心細(xì)如發(fā)的觀察和實踐得到的結(jié)果。原理是科學(xué)主體秉持百折不撓、攻堅克難的精神，從成千上萬次看似偶然性的科學(xué)發(fā)現(xiàn)背后，抽象得到的必然性規(guī)律，是現(xiàn)象與本質(zhì)、因與果的對立統(tǒng)一。細(xì)菌革蘭染色實驗結(jié)果的“陽紫陰紅”現(xiàn)象是由細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和組成所決定，肽聚糖和類脂含量的差異造成有機(jī)溶劑脫色時細(xì)胞壁的通透性不同，因而復(fù)染后呈現(xiàn)不同的顏色[3]；結(jié)核桿菌細(xì)胞壁因不含G+菌的磷壁酸和G-菌的脂多糖，因此不能用常規(guī)的革蘭染色法，科赫經(jīng)過271次的更換配方后發(fā)現(xiàn)能用亞甲藍(lán)作為觀察結(jié)核桿菌的染料；柯氏染色的結(jié)果是布魯氏菌呈紅色，其他細(xì)菌及細(xì)胞呈綠色；莢膜染色法、鞭毛鍍銀染色法、孔雀石綠芽孢染色法等，都是從無數(shù)次試驗中摸索和升華出實驗原理的體現(xiàn)。

微生物與食品的關(guān)系具有兩面性，微生物污染包括細(xì)菌性、病毒和真菌及其毒素的污染。一方面，食品遭受微生物污染，導(dǎo)致營養(yǎng)價值降低、引發(fā)食源性疾病、造成環(huán)境污染、危害生命安全。另一方面，種類繁多的發(fā)酵食品，如饅頭、面包等面制品，豆豉、腐乳、納豆等豆制品，酸奶、馬奶酒、干酪等乳制品，酸菜、泡菜、漿水等蔬菜，黎巴嫩大香腸、金華火腿、如皋火腿等肉制品，蒸餾酒、啤酒、黃酒、果酒等酒精飲料，以及醬油、醋、味精等調(diào)味品。微生物發(fā)酵作用在賦予食品獨特風(fēng)味、增加食物多樣性的同時，還可以起到豐富人體腸道菌群的作用。

哲學(xué)思想融入實踐教學(xué)是世界觀、方法論的具體體現(xiàn)，“食品微生物學(xué)實驗”啟示大學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)、因果對立統(tǒng)一、辯證看待事物的兩面性，以及尊重事實、遵循客觀規(guī)律。用專業(yè)知識理性分析、客觀評價，不斷增強(qiáng)緣事析理、明辨是非的能力。

1.2 科學(xué)精神與文化自信

科技推動歷史進(jìn)步，科研成果造福人類的同時，也成就了科學(xué)家本人?！笆称肺⑸飳W(xué)實驗”操作中看似簡單、習(xí)以為常的實驗設(shè)備、方法、注意事項，都是一代代微生物學(xué)家嘔心瀝血、刻苦鉆研的智慧結(jié)晶。

“光學(xué)顯微鏡之父”安東尼·范·列文虎克曾說“要成功一項事業(yè)，必須花掉畢生的時間”，其一生親自磨制超550個透鏡，制造400種以上顯微鏡，并裝配247臺顯微鏡，其中1臺的分辨率達(dá)1.4 μm。我國科學(xué)家在新疆發(fā)現(xiàn)的1株能在10 000～30 000 Gy高強(qiáng)度輻射下存活的耐輻射真菌，對航空領(lǐng)域提供重大的理論研究價值。魏巖壽于1929年從傳統(tǒng)食品腐乳中分離出一種毛霉新種，是我國首位在《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文的微生物學(xué)家；1931年，他又從發(fā)酵器械中分離出一種擬青霉素，是我國科學(xué)家在該領(lǐng)域分離到的第一批工業(yè)微生物菌種；他在國際會議上發(fā)表的論文中報道在紫外光照射下觀察青霉菌、根霉菌和酵母菌，并成功鑒定了紅酵母。他的學(xué)生——微生物學(xué)家、中國科學(xué)院方心芳院士，從20世紀(jì)30年代開始，畢生致力于食品發(fā)酵微生物學(xué)的研究，對四川麩醋、山西陳醋、泡菜、腐乳、豆瓣醬等進(jìn)行過研究，領(lǐng)導(dǎo)青霉、曲霉等霉菌，以及乳酸菌、醋酸菌等細(xì)菌和酵母菌的分類、遺傳育種工作，選育出大批優(yōu)良菌種[4]。魏巖壽和方心芳用自己的專業(yè)知識服務(wù)社會、用自己的技能擔(dān)負(fù)民族責(zé)任、用中華民族的優(yōu)秀技術(shù)和文化為人類文明做出卓越貢獻(xiàn)的精神值得學(xué)習(xí)和發(fā)揚(yáng)。

為表彰微生物學(xué)家在研究領(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn)，微生物、實驗方法、技術(shù)等以他們的名字來命名。創(chuàng)立固體培養(yǎng)基純種劃線分離法的“細(xì)菌學(xué)之父”羅伯特·科赫，在世界上首次分離出炭疽桿菌、傷寒桿菌、霍亂弧菌并提出霍亂預(yù)防法，第一次發(fā)明蒸汽殺菌法……“科赫法則”的問世，建立疾病和微生物之間的因果關(guān)系，為保護(hù)人類健康付出畢生心血。為紀(jì)念特奧多爾·埃舍里希（Theodor Escherich）在結(jié)腸（colon）中分離得到的“普通大腸桿菌”這一偉大發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌的分類學(xué)名字Escherichia coli由此誕生。蘇格蘭微生物學(xué)家大衛(wèi)·布魯氏（David Bruce）首次確認(rèn)并分離出“布病”的感染源——布魯氏桿菌。我國微生物學(xué)家、病毒學(xué)家、“衣原體之父”湯飛凡在沙眼衣原體方面的研究成果，被國際上命名為“湯氏病毒”?！案锾m氏染色法”是丹麥醫(yī)生漢斯·克里斯蒂安·革蘭于1884年發(fā)明的用于鑒別細(xì)菌的染色方法?！拔⑸飳W(xué)之父”路易斯·巴斯德拯救法國的葡萄酒業(yè)，他立志要讓祖國的葡萄酒和啤酒超過德國，發(fā)明聞名世界的“巴斯德殺菌法”，是世界范圍內(nèi)被廣泛用于牛奶、啤酒、果汁等食品的殺菌方法。巴斯德的5個孩子中有3個死于傷寒，他成功研制出雞霍亂疫苗、狂犬病疫苗等多種疫苗。“科學(xué)沒有國界，但科學(xué)家有自己的祖國”，普法戰(zhàn)爭法國戰(zhàn)敗投降，面對普魯士軍隊的暴行，巴斯德憤慨地退還德國波昂大學(xué)授予他的名譽(yù)博士學(xué)位證書，以示抗議[5]。

微生物學(xué)界涌現(xiàn)出的諾貝爾獎有20余項，從1901年首屆諾貝爾獎授予白喉和破傷風(fēng)病的防治，到1905年科赫因發(fā)現(xiàn)肺結(jié)核病原菌和結(jié)核菌素獲諾貝爾獎，再到后來的無細(xì)胞發(fā)酵（酵母）、青霉素、鏈霉素的發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌的基因重組和遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)，病毒和病毒病等[6]。受列文虎克的啟發(fā)，1953—2017年的64年間，顯微鏡技術(shù)獲6次諾貝爾獎，包括相差顯微鏡、晶體電子顯微技術(shù)、電子顯微鏡和掃描隧道顯微鏡、超分辨率熒光顯微技術(shù)、冷凍電子顯微鏡技術(shù)[7]。

我國放線菌、真菌分類學(xué)的創(chuàng)始人和奠基人閻遜初，非常注重對年輕人的科研道德教育，教育年輕人不要崇洋媚外，要為祖國爭氣、努力學(xué)習(xí)和勤奮工作。國家自然科學(xué)基金“十四五發(fā)展規(guī)劃”中將“食品安全與營養(yǎng)、品質(zhì)的生物學(xué)基礎(chǔ)與調(diào)控機(jī)制”列為優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域，重點研究食品營養(yǎng)組分與腸道菌群的相互作用、優(yōu)良食品微生物菌種選育與制備，為高品質(zhì)健康食品制造和保障我國食品安全與人民生命健康提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。檢索“發(fā)酵，微生物”關(guān)鍵詞，2018—2022年結(jié)題的自然科學(xué)基金30余項，涵蓋如曲霉型豆豉、苗家酸肉、我國傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜、傳統(tǒng)蝦醬、新疆地區(qū)傳統(tǒng)發(fā)酵劑開菲爾粒、傳統(tǒng)發(fā)酵臭豆腐、西北地區(qū)傳統(tǒng)糜子發(fā)酵食品“酸粥”、傳統(tǒng)豆醬自然發(fā)酵、木質(zhì)纖維素類廢棄物固態(tài)厭氧發(fā)酵等[8]，2023年孫志宏研究員申報的“食品益生菌與腸道菌群”獲批國家自然科學(xué)基金“杰青”項目。

科學(xué)精神在“食品微生物學(xué)實驗”中的內(nèi)涵，是堅持不懈、執(zhí)著鉆研的精神追求，是中國政策、中國元素、中國事情、民族意識賦予的優(yōu)秀文化自信，是激勵青年科技報國，以知識回報社會，造福祖國和人類的價值目標(biāo)。

1.3 安全教育與珍愛和平

“食品微生物學(xué)實驗”主要包括基礎(chǔ)微生物學(xué)實驗、食品微生物學(xué)檢驗實驗、發(fā)酵微生物學(xué)實驗三方面的內(nèi)容[3]，培養(yǎng)學(xué)生在實驗過程中的安全意識，規(guī)范操作、敬畏制度、遵守制度是實驗成功的基本要求和必要前提。

“食品微生物學(xué)實驗”操作過程要用到菌種、化學(xué)試劑、酒精燈、干熱滅菌箱（烘箱）、高壓蒸汽滅菌鍋、超凈工作臺等試劑和設(shè)備。（1）進(jìn)入食品微生物學(xué)實驗室，首先要穿好實驗服，不穿拖鞋，扎好長發(fā)，不在實驗室吃東西、飲水。（2）微生物染色液、顯微鏡擦洗液、培養(yǎng)基配制都會用到化學(xué)試劑，使用上述試劑要做好個人防護(hù)和通風(fēng)措施，熟練掌握常見試劑的緊急處理辦法。（3）微生物染色觀察時玻片的固定，接種環(huán)、手術(shù)刀/大頭針/鑷子、涂布棒等的火焰灼燒滅菌，微生物的接種、分離純化等工作，都需要用到酒精燈，注意添加酒精、點燃/熄滅酒精燈時的安全操作。尤其無菌操作前，操作人員手部消毒之后，切記不要在手上殘留有大量酒精時靠近酒精燈，以防燒傷。（4）高壓蒸汽滅菌鍋在使用前，需認(rèn)真檢查立柱是否牢固、密封墊圈是否完好無破損、安全閥是否處于關(guān)閉狀態(tài)；在整個使用過程中，切記排氣閥不能對著自己，也不能對著別人，壓力表指示＞0.212 MPa時，安全閥仍不能開啟，應(yīng)立即切斷電源，放盡蒸汽，冷卻后及時更換安全閥；使用后取出滅菌籃時，避免蒸汽燙傷。（5）接觸過微生物的玻片、器皿、培養(yǎng)基等，必須經(jīng)高壓蒸汽滅菌后，方可處理；固體培養(yǎng)基不可直接傾入清洗池，以防瓊脂冷卻凝固，堵塞管道。

當(dāng)今世界，生物安全已成為國家總體安全的重要組成部分，核心是人民的健康與生命安全，對人類社會發(fā)展、區(qū)域安全乃至全球戰(zhàn)略平衡有著深遠(yuǎn)影響，關(guān)乎民族生存和國家穩(wěn)定。1979年，俄羅斯的斯維爾德洛夫斯克武器實驗室，64人死于接觸炭疽病，這是生物實驗室有記載的傷亡最大的感染事件。2010年12月19日，我國某高校羊活體動物實驗中，28名師生感染嚴(yán)重布魯氏桿菌傳染病。與巴斯德、科赫、魏巖壽、閻遜初等微生物學(xué)家立志造福人類、珍愛和平的初心背道而馳，1935年至“二戰(zhàn)”期間，日本帝國主義在我國犯下極端滅絕人性的罪行：曾先后在我國東北、廣州、南京等地建立制造細(xì)菌武器的專門機(jī)構(gòu)；于1940—1942年在我國浙江、湖南、江西等地撒布鼠疫和霍亂等病菌，對我國實施大規(guī)模的細(xì)菌戰(zhàn)，其中包括活體解剖、病菌注射、冷凍試驗……，造成這些疾病的暴發(fā)和流行[9]。

因此，微生物實驗室加強(qiáng)監(jiān)管、規(guī)范管理，提高防范意識、加強(qiáng)個人防范，增強(qiáng)實驗者的責(zé)任意識和專業(yè)技能顯得尤為重要。微生物可能造成大范圍毀滅性的破壞，呼吁學(xué)生尊重科學(xué)、正確利用科學(xué)報效祖國、造福人類，尊重生命、珍愛和平，守護(hù)無數(shù)革命先烈用鮮血和生命換來的來之不易的和諧穩(wěn)定、繁榮富強(qiáng)的幸福生活；培養(yǎng)其以史為鑒、勿忘國恥、振興中華的愛國主義情懷，科學(xué)研究要從國家和人民的利益出發(fā)，立德樹人。

1.4 實踐出真知

實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，實踐教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，是在鞏固理論知識的同時，提高動手能力，并學(xué)會用已有知識發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。實驗需要細(xì)致的觀察，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮?，食品微生物檢測綜合性實驗、實習(xí)的形式都是3～4人1組完成，組內(nèi)成員分工明確、各司其職、博采眾長、團(tuán)結(jié)協(xié)作，才能出色地完成實驗或?qū)嵙?xí)任務(wù)。實踐教學(xué)是學(xué)生通過對已經(jīng)得到證實和推廣的結(jié)論和原理的重復(fù)和驗證，當(dāng)?shù)玫脚c預(yù)期不符甚至相反的實驗結(jié)果時，不要著急否定自己，或者盲目重復(fù)，應(yīng)該持懷疑態(tài)度，認(rèn)真分析原因，實事求是記錄實驗過程和結(jié)果。比如，可通過自己動手、認(rèn)真觀察，歸納出不同放大倍數(shù)物鏡下視野與微生物個體大小、所需光源亮度的關(guān)系。《食品微生物學(xué)實習(xí)》就是從身邊的微生物入手，通過查閱文獻(xiàn)資料，囊括所學(xué)“食品微生物學(xué)實驗”知識，科學(xué)設(shè)計，團(tuán)結(jié)協(xié)作，探索生活中的發(fā)酵食品微生物的奧秘，或通過對比分析不同水果、蔬菜，或同一水果腐爛的與未明顯腐爛部分的微生物種類和數(shù)量的差異，創(chuàng)新實驗內(nèi)容，最終得到滿意的實習(xí)結(jié)果。

2 “食品微生物學(xué)實驗”課程考核方式改革

大學(xué)是培養(yǎng)人的場所，大學(xué)教育歸根結(jié)底是知識傳承、人格發(fā)展、能力培養(yǎng)多方面協(xié)調(diào)發(fā)展的高等教育。傳統(tǒng)的實踐課程考核方式是平時成績與期末實驗理論考試兩部分成績的綜合，平時成績多為單純的考勤成績，期末考試以理論試卷的方式進(jìn)行考核，學(xué)生可能拿到高分，但對實踐的重視程度不夠，操作技能并沒有太大提升。

成果導(dǎo)向教育（outcome based education，OBE）理念的核心特點是成果并不是先前學(xué)習(xí)結(jié)果的累計或平均，而是學(xué)生完成所有學(xué)習(xí)過程后能獲得的最終結(jié)果。培養(yǎng)具有扎實微生物實驗基礎(chǔ)、理論強(qiáng)、實操精，能利用微生物學(xué)知識造福人類的現(xiàn)代化技術(shù)人才是“食品微生物學(xué)實驗”課程的終極目標(biāo)。平時成績和期末考核中，加大動手實踐的權(quán)重；平時成績由單一的考勤放大到學(xué)生行為習(xí)慣的養(yǎng)成，包括課前預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)資源的瀏覽時長、學(xué)習(xí)次數(shù)，實驗過程中的團(tuán)結(jié)協(xié)作、愛護(hù)儀器設(shè)備意識，實驗結(jié)束帶菌樣品的處理、回收、打掃衛(wèi)生情況等。著力培養(yǎng)有理想、有道德、有文化、有紀(jì)律的新時代大學(xué)生。

3 “食品微生物學(xué)實驗”思政元素融入及考核評價點

課程思政元素融入“食品微生物學(xué)實驗”實踐教學(xué)，考核方式由理論考核轉(zhuǎn)為實操考核，培養(yǎng)探索和創(chuàng)新精神，是知識目標(biāo)、能力目標(biāo)、情感目標(biāo)的統(tǒng)一。

表1 “食品微生物學(xué)實驗”內(nèi)容對應(yīng)的思政元素和考核點

4 結(jié)語

思考傳統(tǒng)“食品微生物學(xué)實驗”教學(xué)效果與OBE教學(xué)理念的差距，是進(jìn)行課程改革的核心出發(fā)點；將課程所對應(yīng)的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)與思政元素融合，從根本上改革課程的考核方式，以評促學(xué)，教學(xué)內(nèi)容和考核點均體現(xiàn)出對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和考查，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，以期為其他實踐類課程教學(xué)、考核有機(jī)統(tǒng)一提供參考。