應(yīng)用層級(jí)立體化教學(xué)模式培養(yǎng)本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的探討

近年來，為有效培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，國家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)等各層面推出了一系列創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃的相關(guān)項(xiàng)目，如挑戰(zhàn)杯、“創(chuàng)青春”大賽等。新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科和新文科等專業(yè)在實(shí)施創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目過程中，有效提升了本科生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)意識(shí)，適應(yīng)了新時(shí)代對(duì)大學(xué)生的高素質(zhì)要求。

食品微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程是食品類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要講授食品微生物的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和操作技能。隨著新工科和“金課”的“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工科學(xué)生能力要求的提高，許多高校相繼加強(qiáng)了食品微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。山西師范大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院的食品微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程獨(dú)立設(shè)課，在層級(jí)立體化教學(xué)模式中，按照由簡單到復(fù)雜的原則，把整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容整合成4個(gè)層次模塊。第一層次模塊，讓學(xué)生初步熟悉基本知識(shí)和操作技能，給學(xué)生營造一個(gè)學(xué)習(xí)食品微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)的氛圍；第二層次模塊，進(jìn)行較為復(fù)雜的知識(shí)和技能訓(xùn)練；第三層次模塊，進(jìn)行綜合性知識(shí)和操作能力訓(xùn)練；第四個(gè)層次模塊，培養(yǎng)學(xué)生解決產(chǎn)業(yè)實(shí)際問題的創(chuàng)新能力。這四個(gè)層次模塊的內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，可以使學(xué)生循序漸進(jìn)地逐步提高實(shí)驗(yàn)的操作技能和解決問題的能力。本文探討了在食品微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程實(shí)施層級(jí)立體化教學(xué)模式過程中，如何更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，更好地為食品行業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化要求的德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)科技人才。

一、教學(xué)案例項(xiàng)目遴選

（一）鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興——果蔬貯藏與加工

食品產(chǎn)業(yè)是第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的橋梁和紐帶，在三產(chǎn)融合和鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興過程中都發(fā)揮著非常大的作用。近年來，為響應(yīng)鄉(xiāng)村振興的號(hào)召，許多地方都把果蔬貯藏與加工作為一個(gè)重要的產(chǎn)業(yè)來發(fā)展。果蔬的貯藏與加工是果蔬產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的兩個(gè)重要內(nèi)容，在果蔬貯藏中，如何控制病原菌導(dǎo)致的采后果蔬腐爛，最大限度減少損失，增加經(jīng)濟(jì)效益，是非常重要的研究內(nèi)容；在果蔬加工中，果酒的釀造是非常重要的組成部分，通過篩選適宜的發(fā)酵菌種、優(yōu)化發(fā)酵工藝條件，可以生產(chǎn)高品質(zhì)的果酒，另外，泡菜、酸菜和納豆等傳統(tǒng)果蔬發(fā)酵產(chǎn)品的加工也都離不開微生物的參與。因此，將果蔬的貯藏與加工融入食品微生物實(shí)驗(yàn)的層級(jí)立體化教學(xué)模式中，有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

（二）傳統(tǒng)食品釀造——制醋釀酒

中國飲食文化源遠(yuǎn)流長，我們的祖先發(fā)揮聰明才智，形成了特色的釀酒、釀醋、釀造醬油和制醬等一些獨(dú)特的微生物發(fā)酵工藝，這些工藝是祖先智慧的體現(xiàn)，凝聚著勞動(dòng)人民辛勤的汗水。當(dāng)前，食品產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，傳統(tǒng)釀造食品也迎來了更好的發(fā)展機(jī)遇，如何采用現(xiàn)代科技提升傳統(tǒng)釀造食品的生產(chǎn)效益，是現(xiàn)代食品研究的熱點(diǎn)之一。把這些內(nèi)容融入課堂教學(xué)中，可以讓大學(xué)生感受到中華釀造文化的博大精深，使他們明白自己的使命和擔(dān)當(dāng)，勇于探索和解決傳統(tǒng)釀造食品加工中的問題，將傳統(tǒng)釀造食品生產(chǎn)技藝發(fā)揚(yáng)光大。

（三）科技前沿——生物制造

當(dāng)今時(shí)代，生物科技取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，基因工程、酶工程、細(xì)胞工程和發(fā)酵工程等都與微生物有關(guān)聯(lián)，食品加工中所用的氨基酸、黃原膠、維生素等作為配料的組分也是通過生物技術(shù)制造而成的。將這些前沿科技知識(shí)融入食品微生物實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)，不僅能提高學(xué)生學(xué)習(xí)微生物操作技能的興趣，還能啟發(fā)學(xué)生思考如何用科技前沿知識(shí)有效解決生產(chǎn)實(shí)際問題。與國際先進(jìn)的尖端科技接軌，也有利于拓寬學(xué)生解決問題的思路，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（四）食品安全——有害菌控制

黨和政府非常重視食品安全工作，千方百計(jì)確保人民群眾“舌尖上的安全”。食品致病菌控制和檢測是食品微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要內(nèi)容，要求學(xué)生掌握基本操作技能。同時(shí)，要結(jié)合檢測的準(zhǔn)確和高效等要求，研發(fā)和采用新穎的檢測方法，如多重PCR檢測、機(jī)器學(xué)習(xí)等。當(dāng)然，也許限于條件，無法全部開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，但是把這些知識(shí)適當(dāng)引入課堂之后，可以啟發(fā)學(xué)生向著更高層次的實(shí)驗(yàn)知識(shí)邁進(jìn)，加深對(duì)于科技創(chuàng)新涵義的理解，靠科技創(chuàng)新提升食品安全管理水平。

（五）勤儉節(jié)約——愛惜實(shí)驗(yàn)物資

食品微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)操作中會(huì)用到大量的器皿和試劑耗材等，其中的包扎紙、棉線、培養(yǎng)皿等材料可以回收并重復(fù)使用，最大限度地節(jié)約資源。微生物實(shí)驗(yàn)操作完成后，要按照實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行滅菌以及清洗燒杯、試管和培養(yǎng)皿等工作，確保學(xué)生的人身安全，杜絕污染。以上這些內(nèi)容在實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中多次重復(fù)實(shí)施，潛移默化地熏陶了學(xué)生，使他們?cè)趧?chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面逐漸養(yǎng)成愛惜資源、關(guān)注操作安全、整潔有序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的好習(xí)慣，有助于實(shí)現(xiàn)最佳的投入產(chǎn)出比，達(dá)到最好的綜合收益。

二、基于本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)

的層級(jí)立體化教學(xué)模式的實(shí)施過程

（一）實(shí)驗(yàn)課前引題導(dǎo)入

在上實(shí)驗(yàn)課之前，教師通過課程微信群或超星網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)推送一些與本節(jié)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有關(guān)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例，如精釀啤酒、益生菌制品、果蔬采后病原菌控制和食品致病菌控制等，啟發(fā)學(xué)生思考，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，通常有約15分鐘的PPT講解，教師要在PPT上簡要點(diǎn)出本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及與此相關(guān)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例，讓學(xué)生知曉所學(xué)知識(shí)或技能的價(jià)值，由“要我學(xué)”變成“我要學(xué)”，帶著濃厚的興趣和非常高的積極性完成本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)習(xí)。

（二）基本實(shí)驗(yàn)過程

在具體實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，要求學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)格、規(guī)范的操作，認(rèn)真審視實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)實(shí)驗(yàn)中好的經(jīng)驗(yàn)，思考實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的相關(guān)問題的解決方法。這樣不僅能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，還能使學(xué)生熟練掌握微生物實(shí)驗(yàn)所需要的一些基本技能，包括顯微鏡的使用、器皿的洗滌和包裝等。比如，教師示范講授斜面接種時(shí)劃“之”字形的動(dòng)作后，學(xué)生要反復(fù)進(jìn)行練習(xí)操作，使手法標(biāo)準(zhǔn)熟練；使用光學(xué)顯微鏡時(shí)，要養(yǎng)成一個(gè)好的習(xí)慣，按照從低倍鏡到高倍鏡的順序觀察微生物；使用油鏡時(shí)，香柏油的用量要嚴(yán)格控制，油鏡使用完畢后要把鏡頭和載玻片按照規(guī)范的順序擦干凈；顯微鏡使用完畢后，鏡頭要轉(zhuǎn)至“倒八字”位置，最大限度地延長顯微鏡的使用壽命；做完實(shí)驗(yàn)后，清理好實(shí)驗(yàn)臺(tái)面，打掃衛(wèi)生，再在本子上做好登記，方可離開實(shí)驗(yàn)室。通過遵守這些規(guī)范，能夠培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，熟練掌握食品微生物操作所需要的基本技能。

（三）拓展實(shí)驗(yàn)實(shí)施

在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中，融入部分與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系緊密的拔高性實(shí)驗(yàn)，如采后果蔬病原菌的控制、果酒釀酒酵母的選育優(yōu)化等。在進(jìn)行細(xì)菌的生理生化實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用一些源于天然食品原料的組分控制病原菌，這些組分包括但不限于植物精油、多糖等，如采用花椒精油抑制常見的導(dǎo)致果蔬腐爛的病原細(xì)菌和真菌，以及從梨園、葡萄園等果園土壤中分離選育性狀優(yōu)良的釀酒酵母等。這些實(shí)驗(yàn)有利于啟發(fā)學(xué)生去解決一些生產(chǎn)實(shí)踐問題，潛移默化地鞏固基本微生物實(shí)驗(yàn)知識(shí)和操作技能，同時(shí)強(qiáng)化對(duì)食品微生物理論知識(shí)的認(rèn)知。學(xué)生在解決問題的過程中，還增加了勇于攻堅(jiān)克難的膽量和信心，培養(yǎng)了實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)了責(zé)任感和使命感。

（四）實(shí)驗(yàn)課后思考題啟發(fā)

實(shí)驗(yàn)課的課后思考題可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行回顧、鞏固和改進(jìn)，讓學(xué)生通過思考，溫故而知新，考慮這一步為什么要這樣操作、那一步為什么要那樣進(jìn)行。

比如，高壓蒸汽滅菌鍋滅完菌后，要求壓力表指針到0且溫度在95℃以下時(shí)打開高壓滅菌鍋，同時(shí)原則上不低于85℃。說明書上是100℃打開，為什么實(shí)驗(yàn)室里要求95℃以下呢？其實(shí)這是為了更好地確保安全，因?yàn)榧词怪羔樀?，溫度也是100℃，但由于是數(shù)顯，儀表指示可能會(huì)有誤差，或者說鍋內(nèi)有更大壓力，所以在95℃以下時(shí)操作更安全。那么，為什么要求在85℃以上呢？這是因?yàn)槿绻麥囟冗^低，拿出來時(shí)包扎紙上的水分比較多，不容易蒸發(fā)掉，而如果不能及時(shí)干燥，濕度比較高，就容易滋生微生物。所以取出滅菌的器皿時(shí)，保留一定的熱量是為了使表面的水分迅速蒸發(fā)，減少污染，確保滅菌效果。

再如，在做濾紙片抑菌實(shí)驗(yàn)時(shí)，浸泡之后都要抖掉多余的液滴，然后放到平板上進(jìn)行抑菌測定。為什么要加上這一步操作呢？這是因?yàn)橐粋€(gè)平板上要放置4-6個(gè)濾紙片，如果濾紙片上的液滴直接往外滲流，多個(gè)濾紙片在一起，就難以證明所使用的浸泡液是否抑菌，實(shí)驗(yàn)效果也難以界定。

又如，在進(jìn)行微生物的分離純化實(shí)驗(yàn)時(shí)，要篩選一株用于柿子果酒釀造的酵母菌，為什么要到柿果園里去采集土壤樣品然后進(jìn)行分離？這是為了使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不僅知其然，更要析其然，然后大膽求證，細(xì)心分工協(xié)作。

總之，完成食品微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程的課后思考題，不僅是學(xué)生的技能操作回顧和知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用訓(xùn)練，更是教會(huì)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)踐問題的有效方法。

（五）生產(chǎn)實(shí)習(xí)

食品類專業(yè)的實(shí)習(xí)教學(xué)包括課程實(shí)習(xí)、認(rèn)知實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)踐等，可以讓學(xué)生進(jìn)一步思考課堂所學(xué)的知識(shí)如何在生產(chǎn)實(shí)踐中得到具體的應(yīng)用。以山西老陳醋的生產(chǎn)為例，老陳醋制作過程復(fù)雜，包括蒸、酵、熏、淋、陳五道工序，其中的發(fā)酵環(huán)節(jié)包括酵母菌進(jìn)行乙醇發(fā)酵、醋酸桿菌進(jìn)行醋酸發(fā)酵，都需要在微生物的參與下完成。在乙醇發(fā)酵階段，剛開始時(shí)翻動(dòng)原料，增加氧氣含量，使酵母菌在有氧條件下進(jìn)行大量繁殖，隨后盡量減少翻動(dòng)，使酵母菌在厭氧條件下生成乙醇。在醋酸桿菌發(fā)酵過程中，要經(jīng)常翻動(dòng)曲料，促進(jìn)物料中融入更多的氧氣，使醋酸桿菌最大程度地把乙醇轉(zhuǎn)化為乙酸。就微生物發(fā)酵釀醋而言，通過以上兩種菌的參與就得到了食用醋酸。老陳醋還有一個(gè)特有的工序是熏，通過美拉德反應(yīng)形成許多特有的營養(yǎng)或風(fēng)味物質(zhì)。在陳釀階段，夏曬三伏冬撈冰，醇和酸期間也會(huì)發(fā)生酯化反應(yīng)，進(jìn)一步豐富和完善老陳醋的風(fēng)味，最終達(dá)到綿、酸、香、甜、鮮的特點(diǎn)。學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中要進(jìn)一步結(jié)合實(shí)驗(yàn)課所學(xué)的相關(guān)知識(shí)和技能，有效思考如何創(chuàng)造最佳條件進(jìn)行釀造。

（六）第二課堂實(shí)訓(xùn)

第二課堂給學(xué)生提供了一個(gè)展示自我的好機(jī)會(huì)，讓學(xué)生把掌握的操作技能和知識(shí)融入課外活動(dòng)中，也鍛煉了學(xué)生解決問題的能力，從而達(dá)到學(xué)以致用的效果。在此過程中，學(xué)生不僅在應(yīng)用知識(shí)和技能，也在創(chuàng)造知識(shí)和發(fā)展技能，通過小組分工協(xié)作，面對(duì)產(chǎn)業(yè)實(shí)際問題出謀劃策，通過實(shí)踐來檢驗(yàn)自己的設(shè)計(jì)構(gòu)思是否合理。食品微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程與產(chǎn)業(yè)實(shí)踐相關(guān)的內(nèi)容特別多，學(xué)生逐步掌握食品微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)的知識(shí)和技能之后，踴躍參與挑戰(zhàn)杯、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“創(chuàng)青春”大賽等活動(dòng)，共同協(xié)作，施展抱負(fù)，解決生產(chǎn)實(shí)踐問題。近年來，山西師范大學(xué)學(xué)生在白酒釀造、果酒釀造、益生菌發(fā)酵、采后果蔬病原菌控制等方面獲批了多項(xiàng)省級(jí)或者國家級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，在課外比賽中也多次獲獎(jiǎng)。

三、實(shí)施效果

（一）學(xué)生解決問題的能力和信心提高

在食品微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程實(shí)施層級(jí)立體化教學(xué)模式之后，本科生參與實(shí)驗(yàn)課堂的學(xué)習(xí)積極性大為提高。從基本操作實(shí)驗(yàn)開始做起，實(shí)驗(yàn)操作技能逐步拔高，直到開展較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生得到層級(jí)的訓(xùn)練，解決問題的能力和信心也逐漸增強(qiáng)。這些問題主要是與食品企業(yè)相關(guān)的一些現(xiàn)實(shí)問題，如釀酒過程中如何在確保產(chǎn)量的同時(shí)更好地提高酒的品質(zhì)、如何采用綠色有效的防控方法延長食品的貨架期等。學(xué)生也可以運(yùn)用所學(xué)知識(shí)模擬解決現(xiàn)實(shí)中面對(duì)的一些問題，如針對(duì)梨滯銷問題，探索加工成梨酒、益生菌梨汁或者其他一些梨制品。

（二）學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力得到有效訓(xùn)練

在層級(jí)立體化教學(xué)模式實(shí)施過程中，學(xué)生既掌握了食品微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)的操作技能，又運(yùn)用技能和知識(shí)去解決食品生產(chǎn)實(shí)踐中的現(xiàn)實(shí)問題。這些問題有的采用傳統(tǒng)的方法加以解決，有的則是用新的方法創(chuàng)造性加以解決。以采后果蔬防霉保鮮為例，傳統(tǒng)方法大多是采用熏蒸果蔬、涂膜果蔬或薄膜技術(shù)控制果蔬腐爛。學(xué)生們發(fā)揮想象力，經(jīng)過調(diào)研，探索在保鮮紙上增加一層具有揮發(fā)性的抑菌物質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)葡萄、櫻桃番茄和櫻桃等果蔬的有效防腐保鮮。可見，層級(jí)立體化教學(xué)模式可以引導(dǎo)學(xué)生勇于探索實(shí)踐，非常有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（三）學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識(shí)增強(qiáng)且勇于創(chuàng)業(yè)

當(dāng)前，為響應(yīng)“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的號(hào)召和發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的倡導(dǎo)，各級(jí)政府相關(guān)部門和高校都鼓勵(lì)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，施展才能抱負(fù)。食品專業(yè)作為工科專業(yè)，食品產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)實(shí)踐問題就是師生們要研究解決的課題。在鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興大背景下，傳統(tǒng)食品生產(chǎn)中的許多問題可以嘗試采用新的方法加以解決，許多地方特色食品也可以作為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目進(jìn)行有效開發(fā)。當(dāng)學(xué)生掌握了一定的知識(shí)技能之后，再經(jīng)過層級(jí)立體化教學(xué)模式的拔高訓(xùn)練，創(chuàng)新性思維也日臻完善。他們會(huì)努力探索解決食品產(chǎn)業(yè)鏈中存在的生產(chǎn)實(shí)踐問題，然后把解決問題的成功方法進(jìn)行創(chuàng)業(yè)推廣，轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力。這樣不僅施展了學(xué)生作為當(dāng)代有為青年的才能抱負(fù)，也達(dá)成了非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

綜上所述，食品微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程層級(jí)立體化教學(xué)模式是培養(yǎng)食品類本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的有效途徑之一。通過合理遴選生產(chǎn)實(shí)踐項(xiàng)目并將這些項(xiàng)目內(nèi)容融入相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，再結(jié)合有效的訓(xùn)練，能夠增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問題的意愿和能力，有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維。

基金項(xiàng)目：山西省高等學(xué)校教學(xué)改革創(chuàng)新項(xiàng)目（J2021274、J20220465）；山西師范大學(xué)課程思政示范課程項(xiàng)目（2022KCSZ-13）。

作者簡介：張少穎（1977-），女，陜西鄠邑人，教授、碩士生導(dǎo)師，博士，研究方向?yàn)楣哔A藏與加工。