工程教育视野下“微生物学”课程教学改革探索

刘莉娜 罗洪镇

［摘 要］ 为满足工程教育专业认证基本要求，以生物工程专业的核心专业课程“微生物学”为研究对象，指出该课程的课程定位与工程教育的联系，分析该课程目前存在的不足之处，从教学内容、授课方式、实践能力培养及考核形式等四个方面进行初步探讨并提出改革思路，致力于培养学生将该课程基础知识应用于实践的能力，为满足工程教育专业认证背景下“微生物学”课程的达成要求以及进一步提高同类课程教学水平提供借鉴。

［关键词］ 微生物学；工程教育专业认证；改革思路；生物工程

［基金项目］ 2022—2023年淮阴工学院教学改革研究课题“基于奥尔堡PBL模式的仪器分析课程教学改革与实践”（JGKT202104）

［作者简介］ 刘莉娜（1988—），女，河南漯河人，博士，淮阴工学院生命科学与食品工程学院讲师，主要从事微生物合成途径改造及代谢调控研究；罗洪镇（1988—），男，山东枣庄人，博士，淮阴工学院生命科学与食品工程学院讲师，主要从事发酵过程优化与控制研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）16-0072-04［收稿日期］ 2022-05-12

一、课程改革背景

随着国际经济的不断发展，工程技术职业全球化需求不断提高，因此工程专业人才的跨国流动已成为各国关注的重点［1］。随着我国经济和教育水平的不断提高，国际工程教育专业认证在我国得到重视，并逐渐培育出越来越多的高质量工程技术人才。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础［2］。工程教育专业认证的实施对我国高等教育来说既是机遇也是挑战，有助于实现我国高等教育的国际化。与此同时，也对我国高等教育提出了新的要求，在课程的教学大纲、授课方式以及考核形式等诸多方面需要进行相应的改革，切实提高教学质量，提升学生的工程实践能力。

微生物学是生物学的分支学科之一，是研究各类微小生物生命活动规律和生物学特性的科学［3］。微生物学在分子、细胞或群体水平上研究各类微小生物（细菌、放线菌、真菌、病毒、立克次氏體、支原体、衣原体、螺旋体原生动物）的形态结构、生长繁殖、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动的基本规律，并将其应用于生物工程、工业发酵、医药卫生、食品工业、农业和环境保护等领域的科学。“微生物学”不仅是高等院校生物类专业必修的重要基础课或专业基础课，也是现代高新生物技术的理论与技术基础。通过本课程的学习，使学生系统地了解微生物独特的结构特点、遗传代谢规律及其在整个生物界中的分类地位和对人类生产实践的重要意义，帮助学生在掌握基础知识的基础上通过劳动实践建立科学的思维方式。本课程内容涉及面较广，与“基因工程”“细胞工程”“酶工程及发酵工程”等相关课程知识具有交叉点，可以培养学生在多学科交叉领域中分析并解决复杂工程问题的能力［4］。工程教育专业认证背景下对“微生物学”课程达成要求包括：（1）能够综合运用数学、自然科学与生物工程专业基础知识，识别和判断复杂生物工程问题的关键环节。（2）能运用生物工程基本原理，研究生物产品开发过程的影响因素，并获得有效结论。（3）能够应用生物工程及其相关科学实验基础知识，通过文献检索，调研和分析复杂生物工程问题的解决方案。由此可见，为满足工程教育专业认证基本要求，需要提高学生将课程知识应用在实践中的能力。因此如何进行课程设计，采用何种教学形式，如何提升学生的工程实践能力，采用何种方式科学进行课程考核是提高本课程教学质量水平的关键点，同时也是培养应用型高技术人才的重点。

二、围绕重难点，合理设计教学方案

在“微生物学”教学过程中应该以工程教育专业认证要求为导向，进行教学大纲修订，合理设计教学方案。作为“生物之王”的微生物，在自然界几乎无所不在，其种类繁多、数量庞大，日常生活中时刻能感受到其存在，但是却看不见、摸不着。通过精心设计教学方案，将要看不见、摸不着、难以想象的微生物学知识介绍给学生，并激发学生的学习热情，使学生掌握微生物知识，提高学生的社会责任感和民族自豪感。微生物学以细胞结构特点为重点，研究原核微生物、真核微生物及非细胞生物病毒的细胞组成及功能。这部分内容需要记忆性的知识点较多，因此，在教学过程中需要对相关知识点进行横向水平和纵向水平的归纳对比，在理解的基础上加强学生知识点的巩固。此外，微生物学中涉及的微生物营养、代谢、生长与控制、遗传与变异是难点内容，可以通过案例教学法，采用理论与案例相结合的方法，让学生通过“感知”来“接触”和深入理解知识点。案例教学法是一种以案例为基础的教学法，着眼点在于学生创造能力以及实践应用能力，通过具体教育情景的描述，引导学生对这些特殊情景进行讨论，教师于教学中扮演着设计者和激励者的角色，鼓励学生积极参与讨论［5］。例如，微生物代谢这部分内容，以酵母菌的生长代谢为例，通过讲解酵母菌的形态和酵母菌的细胞结构，进而联系发酵工业常用的酵母菌及酵母菌在啤酒发酵生产中的应用，由浅入深，将案例分析与理论知识相互融合，不断变换教学形式，转移场景，让学生注意力能高度集中，有利于激发学生的学习热情及增强对知识点的掌握。

三、教学形式多样化，调动学习积极性

本课程以学生发展为核心，关注学生全面、和谐发展，推动知识习得、思维训练、人格健全的协同。为达到工程教育专业认证的目标，必须全面调动学生的学习积极性，主动参与到课程教学活动中。为了使学生能够更好地理解和掌握课程内容，应该坚持以学生为中心的教学理念，激发学生的学习主动性［6］。在教学过程中根据课程内容特点，探索多种教学方法，比如启发式、探究式、讨论式、参与式教学方法，促进学生自主学习能力的提高。此外，重视运用团队学习、案例分析等方法培养学生实践创新意识和能力。例如，从人类最早利用的微生物之一——酵母菌为切入点，讲授酵母菌在自然界中的分布及其特性，介绍工业中常用的酵母：啤酒酵母、卡尔斯伯酵母、汉逊氏酵母、假丝酵母，以及酵母在啤酒、酸奶及果酒酿造中的应用。同时，为适应新形势下的教学需要，积极探索线上线下混合式教学，将在线教学和传统教学的优势结合起来，通过两种教学组织形式的有机结合，将学生引向深度学习，重视学生学习全过程的评价和评价方式的多样性。

由于微生物學基础知识与工厂生产实践密切相关，因此在教学过程中可以采取企业现场教学，带领学生深入企业生产一线感受真实的现场环境，实现理论学习和生产现场工程实践交替进行，帮助学生深刻理解微生物学中涉及的微生物细胞结构、生长控制、代谢及微生物发酵等相关理论知识，用所学的理论知识分析实际生产工艺技术，使理论知识得到充实、巩固、深化；充分调动学生学习的主动性、积极性，提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。通过基础知识和应用案例的分析，增加理论学习的趣味性和吸引力，有助于学生掌握从理论到应用的学习方法，更有助于激发学生在学习应用的过程中，深入探讨理论基础，从而形成“理论—实践—再理论—再实践”的学习思路与方法。此外，授课过程中可以采取“虚实结合”的教学方式，虚拟仿真实验项目具有高效、安全的特点，学生通过分析现有工艺流程的缺点和不足，提出技术改造方案，探索最优操作条件和最优控制方案，对于学生了解微生物发酵工艺过程，提高对工艺过程调整控制能力发挥了积极的作用，可以有效提高学生实践能力与创新能力。

四、创新培养方式，提升实践能力

（一）课程思政，落实立德树人根本任务

教学过程中坚持立德树人，推进“三全育人”，构建以“周恩来精神”育人为特色，坚持思政课程和课程思政同向同行［7-8］。例如，在学习微生物的发现过程中，引入巴斯德面对当时流行的微生物“自生说”，通过曲颈瓶实验反驳了当时的学者，提出使培养液变质的微生物不是自生的，而是来自空气。通过该例子，告诉学生面对困难不要质疑自己，要通过不懈努力证明自己的能力；在学习微生物生长与控制过程中，通过讲解微生物个体生长与群体生长的关系及影响微生物生长的物理、化学、生物因素，抑制、杀灭与防止食品环境中有害微生物的方法，联系生产生活中废水排放导致水华和赤潮频繁发生的现象，指导学生注意生活污水的排放，关注环境污染问题，保护环境；在学习微生物遗传与变异过程中，培养学会依据微生物的遗传特性，设计并创新工业微生物菌种的筛选程序，合理保藏所得菌种的能力。通过建设“微生物学”课程思政案例库，在强化学生的民族自豪感和社会责任感的同时提高自身的实践能力（如图1）。微生物是一把双刃剑，既有有利的一面，又有有害的一面。让学生掌握控制微生物的方法，减少或杜绝微生物的传播，提高微生物学习者的社会责任感；通过对传统发酵食品的介绍，增强民族自豪感，培养学生的家国情怀，对学生未来的生活方式和生活质量均有着深远的影响。

（二）产教融合，扎实推进协同培养模式

产教融合是当代职业教育发展的现实路径和重要指导思想［9］。“微生物学”应始终坚持“学生中心，产出导向，持续改进”的人才培养理念，按照国家工程教育专业认证的标准和要求，全面修订课程教学大纲，明晰课程目标和学生毕业要求，推进“微生物学”课程建设与改革。依托地方特色生物产业，主动对接地方酿酒、发酵饲料、生物制药等企业，推进产教融合，建立多元协同培养机制，将专业标准与行业标准对接，内化到课程标准具体执行。与企业共同建设教学资源，共同评价教学效果，实现课程内容与岗位能力匹配、教学过程与生产过程融合、人才培养与产业需求对接，有效提升学生的就业能力。

（三）科教融合，强化实践应用能力

坚持把科研成果融入课程，如本课程团队成员将解脂耶氏酵母、芽孢杆菌合成生物学等研究成果作为“微生物学”课程的案例与素材。通过“双向选择、双导师制、双重身份、双方评价”，构建教学与科研融合的实践教学培养模式。通过科研反哺教学，有效地将教学团队的学术优势转化为教学优势。

（四）课程融创，夯实工程创新能力

以强化学生实践创新能力的培养为主线，通过校政企所协同，依托地方产业、机构资源等，开发特色教学环节，实现学生培养从学校到企业的路径全方位覆盖，提高课程教学内容与生产实际的契合度，增强学生工程及社会实践创新能力。

（五）科学考核，提升课程综合水平

随着社会经济的快速发展，为适应当前招生就业制度改革出现的新形势和市场经济体系的重新构建，要充分发挥高校专业课在学生就业中的基础指导作用，增强学生为社会经济发展服务的作用［10］。近年来，现行课程考核的办法不适应素质教育，往往导致学生对基础知识掌握不牢固，在专业领域综合应对能力差。课程教学是素质教育的主阵地，积极探索和建立合理、科学的课程考核办法，是高校全面提高学生综合素质的重要措施。目前，本教研组对“微生物学”这门课程的考核主要采用试卷考试方式，两次期中考核占比30%、期末考核占比50%、平时考勤和作业占比20%。该考核方式注重考查学生对于理论知识的记忆情况，而无法考查实践过程中学生对于知识点的应用能力，对于“微生物学”这门注重应用性、对工程实践能力要求较高的课程而言无法达到考核要求，因此，应该选用更加科学合理的考核方式，分别从基础知识和工程实践两方面着手，充分考查学生将基础知识应用于工程实践的能力。课程基础知识的考核可以沿用传统的方式，如从平时成绩（作业）、课堂提问、期中测试及期末考试等多方面进行，实现少量、多次、反复的强化记忆，在考核的同时增强学生对基础知识的巩固与强化记忆；工程应用能力的考核重点体现基础知识在实际生产中的综合应用，可以通过采用大作业的形式，对生产过程的设计思路、工艺流程及生产安全等多方面进行设计，培养学生对基础知识的掌握及实际应用能力。

结语

随着我国高等院校中应用型专业对工程教育专业认证的不断重视，专业人才培养模式需要进行创新，“微生物学”教学工作也要不断进行调整与完善，以达到工程教育的培养要求和考核标准，达到知识与技能、过程与方法以及情感、态度、价值观三个维度的教学目标，与人的发展、经济发展、社会发展相融合。

参考文献

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［2］林健.工程教育認证与工程教育改革和发展［J］.高等工程教育研究，2015（2）：10-19.

［3］王素英，韩克勤，田强，等.学科前沿知识贯穿于微生物学教学过程的思考与实践：以反硝化作用教学为例［J］.微生物学通报，2010，37（1）：130-132.

［4］谢晖，应琼琼，曾琦，等.突出工科院校学科交叉微生物学实践教学改革研究［J］.生物学杂志，2019，36（2）：114-117.

［5］谢志江，孙红岩，蒋和生，等.案例教学法在工科教学中的应用［J］.高等工程教育研究，2003（5）：75-77.

［6］支玉成.“以学生为中心”的本科教学改革研究现状及发展趋势分析［J］.教育研究（2630-4686），2020，3（4）：52-53.

［7］李江红，胡天乐，李辰.用周恩来精神育人模式创建“周恩来班”的思考［J］.产业与科技论坛，2019，18（18）：279-280.

［8］高德毅，宗爱东.从思政课程到课程思政：从战略高度构建高校思想政治教育课程体系［J］.中国高等教育，2017（1）：43-46.

［9］马树超.产教融合：从示范到优质院校建设的主线［J］.职教论坛，2017（1）：32-35.

［10］梅迎军.高校专业课程考核现状及改革［J］.宁波大学学报（教育科学版），2009，31（6）：25-27+28.

Abstract： To meet the basic requirements of engineering education professional certification， taking Microbiology as the research object in biological engineering specialty， this paper points out the relationship between the course orientation and engineering education and analyzes the existing shortcomings of Microbiology. The teaching reform was discussed from four aspects： teaching content， teaching methods， cultivating practical ability and examination form， which contributes to cultivating students ability to apply basic knowledge in practice. This paper meets the requirements of microbiology curriculum under the background of engineering education certification and provides reference for further improving the teaching level of similar courses.

Key words： Microbiology; engineering education professional certification; reform ideas; biological engineering