劳动教育实践在食品微生物学教学中的应用探索

马慧子,王燕霞,熊 强,胡永红,王 瑞

(南京工业大学 食品与轻工学院,南京 211816)

高等教育大众化给地方本科高校带来的最核心影响是迫切需要向应用型人才培养的转型[1],在《深化教育体制改革的意见》中,认知能力、合作能力、创新能力、职业能力被作为“关键能力”重点提出,引导学生“践行知行合一,积极动手实践和解决实际问题”,这也对应用型人才培养提出了具体要求。2022年5月10日,国家发改委印发《“十四五”生物经济发展规划》,生物经济引领的新产业革命加速到来,要加快突破生物经济发展瓶颈,在相关专业人才培养上破解理论与实践脱钩、教育与产业分化、教学与科研分离等现实困境,培养出更加贴近社会需求、引领行业发展的应用型和创新型人才。

1 食品微生物学教学改革的必要性

食品微生物学作为轻工食品类各专业的核心课、必修课和专业基础课,是一门与生产生活实际联系紧密且实践性较强的课程[2],在夯实学生专业素养和提升学生研究应用能力上具备不可替代的重要作用。虽然食品微生物学在我校相关专业教学实施中高达96课时,是本科教学的重要组成部分,但长期以来,理论课与实验课授课方式分散独立,缺乏系统设计,造成了课程知识碎片化,学生很难实现知识向能力的有效转变[3]。同时,该课程知识点庞杂,应用广泛,与关乎全球生命健康的粮食增产、生物质能源开发、资源开发、环境保护以及人类健康[4]等问题都密切相关,但是在实际授课中,学生的参与感和主体性不强,局限于按部就班被动学习,缺乏对知识应用场景的研讨和实践,对提升学生的应用实践和创新能力指导有限。

面对当前食品微生物学课程教学中存在的主要问题,本文认为教学作为最日常、最微观也最持续的活动[5],是大学专业人才培养最重要的手段,面对当前生物经济改革和生命健康需求的时代召唤,食品微生物学需要进行更加立体、融合的教学改革,回应关于“应用型人才培养”“新工科建设”“分析和解决复杂工程问题的能力和潜力培养”等人才培养需求[6]。据此,本文将基于学院专业劳动教育的创新实践,对食品微生物学进行一体化课程教学的设计与展望。

2 融合劳动教育实践的教学初探

2020年教育部印发《大中小学劳动教育指导纲要(试行)》,《纲要》指出普通高等学校要重视新知识、新技术、新工艺、新方法的运用,提高在生产实践中发现问题和创造性解决问题的能力,在动手实践的过程中创造有价值的物化劳动成果。2021年5月,结合人才培养的困境和课程改革的需求,南京工业大学食品与轻工学院依托食品微生物学课程,建设“食农食育”专业劳动教育实践基地,基于劳动教育实践构建了食品微生物学创新教学模式(图1),以课程理论知识为原点,以教学实验为支撑,以基地实践为延伸,开展微生物菌肥制备、作物种植、肥效评价、农残检测等专业实践教学活动,将田间原野作为实验实践的新场域,着重培养专业人才的应用创新能力。

图1 基于劳动教育实践的食品微生物学创新教学模式

2.1 教学场景的转换:传统课堂到田间地头

“食农食育”专业劳动教育实践围绕食品微生物学的课程目标,打造了“真情实景”的教学环境,打通了课程学习链和生产生活实践链,使同质化的知识内容在理论学习、实验操作、实践探索中不断强化,提升了学生对知识的理解和应用,培养了学生的创新意识。学院在融合专业劳动教育实践的教学初探时期,在田间地头累计授课超过96课时,将课本中有关微生物的新陈代谢、微生物的培养与发酵、微生物的生态等教学内容以专题形式,进行立体、融合设计,在基地开展教学实践。以微生物的生态这一章节为例,开展农业微生物菌剂的田间应用教学,进行微生物菌剂应用前后的作物对比实验及实践,区别于课本知识和实验课程定向结果教学模式,通过劳动实践过程,学生全程跟踪农作物生长周期,帮助学生直观了解农作物与微生物之间互利共生的关系,从而加深学有所用的理念,相关课程作为优秀教学案例报送国家智慧教育平台。累计至今,课程改革已经持续了2个教学周期,覆盖了食品科学与工程、食品质量与安全2个本科专业,“理论—实验—实践”融合教学改革初见成效,2020级食品专业104名学生在专业生产实习中获得了用人单位的一致好评,学生专业素养得到了显著提升,这也是食品微生物课程教学户外课堂教学模式的首次创新。

2.2 教学内容的革新:融合劳动实践延伸教学内容

微生物学是一门从实验科学发展起来的综合性学科,掌握微生物学基本原理和操作技能并应用于生产、生活实践是实现知识应用与迁移的重要途径,专业劳动实践课在整个课程体系中起到承载上述课程目标的重要作用。

专业劳动教育实践课建立了4个统一模块和4个自选课题的融合教学内容,统一模块要求学生8～10人一组进行作物种植生长实验、土壤评测、微生物菌剂发酵、果蔬安全评测,并进行小组汇报,4个自选课题包括农业固体废弃物的资源化利用、农业(食品)益生菌应用、食用菌多糖的资源挖掘、生物刺激素的应用及创新等。通过布置研讨题目,设置思维导图、研究思路、应用思考、知识点梳理等作业进行“翻转教学”,同时,增加出勤、课堂表现、劳动结果、讲评表现等多种过程性评价的占比,以知识应用为导向增强了课堂的活力,提升了教学效果。教学改革实施后,学生的课堂参与度明显提升,综合平均成绩高达92.1分,教学效果突出。

2.3 教学成果的突破:深化应用导向孵化实践成果

学院打破课上课下的界限,倡导学习生活化、生活学习化,鼓励学生在统一教学之外的广阔实践中发现问题,并培养解决问题的能力。在教学改革初探的两年教学过程中,学院围绕食品微生物学相关的大学生创新创业训练项目立项相比往年增长60%,在各类国家级、省级科创竞赛中取得了优秀成绩,育人成效明显。其中,1 个本科生团队在专业劳动实践课的基础上申报“互联网+”大学生创新创业大赛并获得了江苏省一等奖,23名学生基于劳动实践的成果参与发表高水平研究论文9篇,其中,3名学生分别以第一作者身份在农林科学领域国际权威期刊、微生物学领域国际权威期刊和化学领域期刊、中国科学院一区Top期刊发表高水平论文1篇。

3 劳动教育实践驱动课程体系改革的设计要点

基于融入专业劳动教育实践的课程教学改革成效,课程团队开展了进一步的教学改革和设计:即以课堂为主渠道贯通了从理论到实践的学习,以应用型人才培养为目标实现了从知识到应用的深化,以研究课题为支撑完成了学生从学习到探究的转化,构建融通教学目标、实施、评价,融合产学研平台基地,融入专业、思政、劳动教育的一体化课程教学模式为达成教学目标、落实教学实施、优化教学评价提供可行性。

3.1 融通教学目标、实施、评价

3.1.1 “知识—应用—价值”教学目标设置

食品微生物学是一门具有较强应用性的课程,与医药、环保、农业等生产生活实际都有密切联系,单一的知识储备和简单的实验操作技能并不能满足人才培养需求。在教学目标的设置上要体现多层次目标要求,既要厘清教学教材的重难点和知识点,明确知识概念目标,又要结合实际生产生活需求,将理论知识与实验实践相结合,突出技能应用目标,还要充分发掘课程教学中的思政元素,着重培养人才建立科学的价值观、职业观。

3.1.2 “理论—实验—实践”教学过程实施

当前这种“主体是教学,集中做实验,实践靠自学”的分散独立的教学方式,很难让学生从纯粹的理论知识中得到应用能力提升。一体化课程设计将理论知识、行业发展前沿、社会发展实例、实验技能、实践训练要求以及创新意识整体嵌入到“理论—实验—实践”的立体教学模式中,建立从“系统的理论知识传授”到“少而精”的实验操作再到“紧密联系实际”生产实践的金字塔模型(图2),让知识从课本走到现实,以知识点为原点,以实验、实践为半径来强化学生对知识的掌握和应用。如在微生物治理污染这一章节中就可以应用食品微生物专业知识拟定治理方案、设计实验、验证方案、调研污染水体和治理方案实践应用等,实现“理论—实验—实践”教学的实施融合。

图2 教学实施中的金字塔模型

3.1.3 “课上—课下”教学评价多元

《深化新时代教育评价改革总体方案》提出了“改进结果评价,强化过程评价,探索增值评价,健全综合评价”4个评价维度,要夯实课程改革成效必须构建多元化的、实质性的、可落地的评价方式。学院在“食农食育”专业劳动实践课中率先改革评价方式,通过强化过程评价提升了小组成员的学习积极性和参与热情,保障教学方案的实施[7],课程出勤率达100%,增强了小组团队的合作能力,每节课小组内部合作交流占比100%。一体化课程教学评价要适当增加平时成绩的比重,避免教学评价除了分数以外最终都流于感性认识,在作业反馈、课堂考勤以外,课上要注重课堂参与度、沟通表达能力、拓展思考能力、小组协作完成能力等表现,更要将课外翻转课堂的知识准备,实验探究的自主设计,研讨问题的课后调研等评价内容列入平时分的考核范畴,引导学生对知识技能应用和生活实践思考的重视,以教学评价为指挥棒,促进学生综合能力提升。

3.2 融合产学研基地平台

课堂教学是培养人才的主渠道,与“教室”的概念不同,课堂本身包含更宽泛的场域,凡是能够发生学习活动的地方都能称之为课堂。食品微生物学的学习应建立在生活体验和生产认识的基础上,让学生亲身体验微生物与人类生活息息相关,以增强学生的好奇心和求知欲[8],这就迫切需要协同社会、政府、企业去共建“大课堂”,深化校企协同培养。可以与大型科研院所平台、第三方质检机构、行业内的大中小公司、相关协会组织和政府事业单位等进行合作,共建课程实践基地,可以引进“订单式”“企业导师”“预就业”等培养方式,构建从课堂理论学习、实验操作培养到实践发展体验的融合通道,全方位提供培养。还可以通过社会和行业需求来构建校内培养基地,提升人才培养的应用性,“食农食育”专业劳动实践基地就是在专业培养基础上开辟出新的教育空间——学校农园 (school gardens)[9],融合产学研基地平台促进学生全面发展。

3.3 融入专业、思政、劳动教育

食品微生物学的课程设计要以专业教育为主干和基础,结合专业教学目标需求,构建专业教育、思政教育、劳动教育的共生模式,增强三者之间的关联度、融合度、互动性,实现优势互补、资源共享和互利共赢[10]。食品微生物学这门应用性极强的课程,存在着大量的课程思政元素待挖掘,要充分发挥社会发展典型案例、典型人物的教育作用,培养学生吃苦耐劳、精益求精的工匠精神,鼓励学生科技报国。

以下是以周德庆主编的《微生物学教程》(第4版)教材为例,进行的部分教学章节一体化设计(表1)。

表1 基于劳动教育实践的食品微生物学课程教学章节表

4 劳动教育实践在课程教学改革中的应用展望

新工科背景下,将劳动教育融入专业教育,是新工科人才培养的现实需求,是新时代素质教育的必然要求,也是落实立德树人根本任务的重要载体。融合了劳动教育实践的课程教学改革,构建了从理论到实验再到实践的多维度知识,加强了知识模块的融合性,发挥知识的扩散效应和协同效应[11],并且在躬身实践和具体问题的解决中,打破了学生被动学习状态,充分发挥了学生主体的自主性。本文基于为期两年的实践,通过一体化的课程教学设计引导学生将知识点储备、实验技能、思维方法和应用思考串联起来,进行有计划有步骤的问题解决方案设计,从而达到提升课程学习的应用性和人才培养的创新性效果。当然,融合劳动教育实践的一体化课程教学改革对教师提出了更高的要求,需要教师把握学生学习状态,熟悉行业发展现状,精准课程内容设计,将理论教学、实验教学、实践教学、课程思政进行有效融合,着重培养学生的“关键能力”,实现应用型、创新型人才培养的目标。

课程建设是大学专业人才培养最重要的手段,人才需求的方向亦是教学改革的指向,食品微生物学的教学不应止步于知识的传输、实验技能的培养,还要让学生拥有发现问题和解决问题的能力,实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一,增强学生的专业认同感、社会责任感以及服务专业的情怀,成长为全面发展的高素质专业化人才[12]。