“食品微生物学实验”思政元素融入与实操考核实践

李婕，许倩，王文华，任晓镤，李芬，王辉

塔里木大学食品科学与工程学院（阿拉尔 843300）

2018年，教育部发布“新时代高教40条”，明确指出遵循“四个回归”，坚持以德育人，不断提高学生政治觉悟、道德品质和文化素养，在每一门课程中有机融入思想政治教育元素[1]。“食品微生物学实验”实践教学是学生进一步巩固理论知识、加深理解的有效途径，同时也是培养具有严谨细致、求实创新、团结协作精神的高素质食品专业技术人才的重要环节和平台。传统“食品微生物学实验”教学和考核方式在实际应用时出现问题主要有：知识点掌握零散，综合运用能力欠缺；实验课程积极性和参与度不高，虽通过理论考核方式修到学分，但不能独立完成毕业论文实验中的微生物检测；基础性和验证性实验侧重于结果与预期的一致性，求实质疑和创新探索意识亟待提高；局限于书本知识和教学设备，部分经典仲裁法不能完全满足企业实际生产大批量检测[2]。在“食品微生物学实验”课程中融入知识报国、哲学思想、科学精神、生态平衡、团结协作等理念的相关内容，同时考核方式由理论考核转变为注重实操考核，激发学习兴趣，强调自主学习、参与和动手实践，以评促学，既是对新时代食品本科人才培养方式的改革创新，也对培养有知识、有技能、有能力，能够适应未来社会和职场需求的学生提出新的、更高的要求。

1 “食品微生物学实验”课程中的思政元素

“食品微生物学实验”课程是哲学思想、科学精神与文化自信、安全教育与珍爱和平、实践出真知的治学态度和科学观训练等思政元素的有机载体。凝练、挖掘课程内容中蕴含的哲学思想与元素，融入专业课实践教学，使教书与育人同向并行，这是建设“食品微生物学实验”课程的基础，也是培养爱国爱校、学识扎实、志存高远、脚踏实地的青年人才的有力举措。

图1 “食品微生物学实验”课程知识与思政元素融合鱼骨图

1.1 哲学思想

正确使用显微镜是认识微观世界，学好“食品微生物学实验”课程的基础和必备技能。显微镜观察时遵循先低倍镜后高倍镜再油镜、先粗准焦螺旋再细准焦螺旋的顺序，物镜镜头与玻片之间逐渐接近，所需光源亮度也同步增强；颠倒使用会导致镜油污染低倍物镜镜头，不当操作甚至会损坏玻片和镜头。这跟搭建思维导图、学习知识的过程一样，先研究知识结构，构筑宏观框架，再填充细节内容。遵循客观规律，往往能够事半功倍；反之，则可能在重复和遗漏中浪费精力。

实验原理与实验现象不可分割。现象是原理加上规范的操作、正确的顺序、心细如发的观察和实践得到的结果。原理是科学主体秉持百折不挠、攻坚克难的精神，从成千上万次看似偶然性的科学发现背后，抽象得到的必然性规律，是现象与本质、因与果的对立统一。细菌革兰染色实验结果的“阳紫阴红”现象是由细菌细胞壁的结构和组成所决定，肽聚糖和类脂含量的差异造成有机溶剂脱色时细胞壁的通透性不同，因而复染后呈现不同的颜色[3]；结核杆菌细胞壁因不含G+菌的磷壁酸和G-菌的脂多糖，因此不能用常规的革兰染色法，科赫经过271次的更换配方后发现能用亚甲蓝作为观察结核杆菌的染料；柯氏染色的结果是布鲁氏菌呈红色，其他细菌及细胞呈绿色；荚膜染色法、鞭毛镀银染色法、孔雀石绿芽孢染色法等，都是从无数次试验中摸索和升华出实验原理的体现。

微生物与食品的关系具有两面性，微生物污染包括细菌性、病毒和真菌及其毒素的污染。一方面，食品遭受微生物污染，导致营养价值降低、引发食源性疾病、造成环境污染、危害生命安全。另一方面，种类繁多的发酵食品，如馒头、面包等面制品，豆豉、腐乳、纳豆等豆制品，酸奶、马奶酒、干酪等乳制品，酸菜、泡菜、浆水等蔬菜，黎巴嫩大香肠、金华火腿、如皋火腿等肉制品，蒸馏酒、啤酒、黄酒、果酒等酒精饮料，以及酱油、醋、味精等调味品。微生物发酵作用在赋予食品独特风味、增加食物多样性的同时，还可以起到丰富人体肠道菌群的作用。

哲学思想融入实践教学是世界观、方法论的具体体现，“食品微生物学实验”启示大学生透过现象看本质、因果对立统一、辩证看待事物的两面性，以及尊重事实、遵循客观规律。用专业知识理性分析、客观评价，不断增强缘事析理、明辨是非的能力。

1.2 科学精神与文化自信

科技推动历史进步，科研成果造福人类的同时，也成就了科学家本人。“食品微生物学实验”操作中看似简单、习以为常的实验设备、方法、注意事项，都是一代代微生物学家呕心沥血、刻苦钻研的智慧结晶。

“光学显微镜之父”安东尼·范·列文虎克曾说“要成功一项事业，必须花掉毕生的时间”，其一生亲自磨制超550个透镜，制造400种以上显微镜，并装配247台显微镜，其中1台的分辨率达1.4 μm。我国科学家在新疆发现的1株能在10 000～30 000 Gy高强度辐射下存活的耐辐射真菌，对航空领域提供重大的理论研究价值。魏岩寿于1929年从传统食品腐乳中分离出一种毛霉新种，是我国首位在《科学》杂志上发表论文的微生物学家；1931年，他又从发酵器械中分离出一种拟青霉素，是我国科学家在该领域分离到的第一批工业微生物菌种；他在国际会议上发表的论文中报道在紫外光照射下观察青霉菌、根霉菌和酵母菌，并成功鉴定了红酵母。他的学生——微生物学家、中国科学院方心芳院士，从20世纪30年代开始，毕生致力于食品发酵微生物学的研究，对四川麸醋、山西陈醋、泡菜、腐乳、豆瓣酱等进行过研究，领导青霉、曲霉等霉菌，以及乳酸菌、醋酸菌等细菌和酵母菌的分类、遗传育种工作，选育出大批优良菌种[4]。魏岩寿和方心芳用自己的专业知识服务社会、用自己的技能担负民族责任、用中华民族的优秀技术和文化为人类文明做出卓越贡献的精神值得学习和发扬。

为表彰微生物学家在研究领域的卓越贡献，微生物、实验方法、技术等以他们的名字来命名。创立固体培养基纯种划线分离法的“细菌学之父”罗伯特·科赫，在世界上首次分离出炭疽杆菌、伤寒杆菌、霍乱弧菌并提出霍乱预防法，第一次发明蒸汽杀菌法……“科赫法则”的问世，建立疾病和微生物之间的因果关系，为保护人类健康付出毕生心血。为纪念特奥多尔·埃舍里希（Theodor Escherich）在结肠（colon）中分离得到的“普通大肠杆菌”这一伟大发现，大肠杆菌的分类学名字Escherichia coli由此诞生。苏格兰微生物学家大卫·布鲁氏（David Bruce）首次确认并分离出“布病”的感染源——布鲁氏杆菌。我国微生物学家、病毒学家、“衣原体之父”汤飞凡在沙眼衣原体方面的研究成果，被国际上命名为“汤氏病毒”。“革兰氏染色法”是丹麦医生汉斯·克里斯蒂安·革兰于1884年发明的用于鉴别细菌的染色方法。“微生物学之父”路易斯·巴斯德拯救法国的葡萄酒业，他立志要让祖国的葡萄酒和啤酒超过德国，发明闻名世界的“巴斯德杀菌法”，是世界范围内被广泛用于牛奶、啤酒、果汁等食品的杀菌方法。巴斯德的5个孩子中有3个死于伤寒，他成功研制出鸡霍乱疫苗、狂犬病疫苗等多种疫苗。“科学没有国界，但科学家有自己的祖国”，普法战争法国战败投降，面对普鲁士军队的暴行，巴斯德愤慨地退还德国波昂大学授予他的名誉博士学位证书，以示抗议[5]。

微生物学界涌现出的诺贝尔奖有20余项，从1901年首届诺贝尔奖授予白喉和破伤风病的防治，到1905年科赫因发现肺结核病原菌和结核菌素获诺贝尔奖，再到后来的无细胞发酵（酵母）、青霉素、链霉素的发现，细菌的基因重组和遗传物质结构，病毒和病毒病等[6]。受列文虎克的启发，1953—2017年的64年间，显微镜技术获6次诺贝尔奖，包括相差显微镜、晶体电子显微技术、电子显微镜和扫描隧道显微镜、超分辨率荧光显微技术、冷冻电子显微镜技术[7]。

我国放线菌、真菌分类学的创始人和奠基人阎逊初，非常注重对年轻人的科研道德教育，教育年轻人不要崇洋媚外，要为祖国争气、努力学习和勤奋工作。国家自然科学基金“十四五发展规划”中将“食品安全与营养、品质的生物学基础与调控机制”列为优先发展领域，重点研究食品营养组分与肠道菌群的相互作用、优良食品微生物菌种选育与制备，为高品质健康食品制造和保障我国食品安全与人民生命健康提供技术支撑和理论依据。检索“发酵，微生物”关键词，2018—2022年结题的自然科学基金30余项，涵盖如曲霉型豆豉、苗家酸肉、我国传统发酵蔬菜、传统虾酱、新疆地区传统发酵剂开菲尔粒、传统发酵臭豆腐、西北地区传统糜子发酵食品“酸粥”、传统豆酱自然发酵、木质纤维素类废弃物固态厌氧发酵等[8]，2023年孙志宏研究员申报的“食品益生菌与肠道菌群”获批国家自然科学基金“杰青”项目。

科学精神在“食品微生物学实验”中的内涵，是坚持不懈、执著钻研的精神追求，是中国政策、中国元素、中国事情、民族意识赋予的优秀文化自信，是激励青年科技报国，以知识回报社会，造福祖国和人类的价值目标。

1.3 安全教育与珍爱和平

“食品微生物学实验”主要包括基础微生物学实验、食品微生物学检验实验、发酵微生物学实验三方面的内容[3]，培养学生在实验过程中的安全意识，规范操作、敬畏制度、遵守制度是实验成功的基本要求和必要前提。

“食品微生物学实验”操作过程要用到菌种、化学试剂、酒精灯、干热灭菌箱（烘箱）、高压蒸汽灭菌锅、超净工作台等试剂和设备。（1）进入食品微生物学实验室，首先要穿好实验服，不穿拖鞋，扎好长发，不在实验室吃东西、饮水。（2）微生物染色液、显微镜擦洗液、培养基配制都会用到化学试剂，使用上述试剂要做好个人防护和通风措施，熟练掌握常见试剂的紧急处理办法。（3）微生物染色观察时玻片的固定，接种环、手术刀/大头针/镊子、涂布棒等的火焰灼烧灭菌，微生物的接种、分离纯化等工作，都需要用到酒精灯，注意添加酒精、点燃/熄灭酒精灯时的安全操作。尤其无菌操作前，操作人员手部消毒之后，切记不要在手上残留有大量酒精时靠近酒精灯，以防烧伤。（4）高压蒸汽灭菌锅在使用前，需认真检查立柱是否牢固、密封垫圈是否完好无破损、安全阀是否处于关闭状态；在整个使用过程中，切记排气阀不能对着自己，也不能对着别人，压力表指示＞0.212 MPa时，安全阀仍不能开启，应立即切断电源，放尽蒸汽，冷却后及时更换安全阀；使用后取出灭菌篮时，避免蒸汽烫伤。（5）接触过微生物的玻片、器皿、培养基等，必须经高压蒸汽灭菌后，方可处理；固体培养基不可直接倾入清洗池，以防琼脂冷却凝固，堵塞管道。

当今世界，生物安全已成为国家总体安全的重要组成部分，核心是人民的健康与生命安全，对人类社会发展、区域安全乃至全球战略平衡有着深远影响，关乎民族生存和国家稳定。1979年，俄罗斯的斯维尔德洛夫斯克武器实验室，64人死于接触炭疽病，这是生物实验室有记载的伤亡最大的感染事件。2010年12月19日，我国某高校羊活体动物实验中，28名师生感染严重布鲁氏杆菌传染病。与巴斯德、科赫、魏岩寿、阎逊初等微生物学家立志造福人类、珍爱和平的初心背道而驰，1935年至“二战”期间，日本帝国主义在我国犯下极端灭绝人性的罪行：曾先后在我国东北、广州、南京等地建立制造细菌武器的专门机构；于1940—1942年在我国浙江、湖南、江西等地撒布鼠疫和霍乱等病菌，对我国实施大规模的细菌战，其中包括活体解剖、病菌注射、冷冻试验……，造成这些疾病的暴发和流行[9]。

因此，微生物实验室加强监管、规范管理，提高防范意识、加强个人防范，增强实验者的责任意识和专业技能显得尤为重要。微生物可能造成大范围毁灭性的破坏，呼吁学生尊重科学、正确利用科学报效祖国、造福人类，尊重生命、珍爱和平，守护无数革命先烈用鲜血和生命换来的来之不易的和谐稳定、繁荣富强的幸福生活；培养其以史为鉴、勿忘国耻、振兴中华的爱国主义情怀，科学研究要从国家和人民的利益出发，立德树人。

1.4 实践出真知

实践是检验真理的唯一标准，实践教学的培养目标，是在巩固理论知识的同时，提高动手能力，并学会用已有知识发现问题、分析问题并解决问题。实验需要细致的观察，严谨的操作，食品微生物检测综合性实验、实习的形式都是3～4人1组完成，组内成员分工明确、各司其职、博采众长、团结协作，才能出色地完成实验或实习任务。实践教学是学生通过对已经得到证实和推广的结论和原理的重复和验证，当得到与预期不符甚至相反的实验结果时，不要着急否定自己，或者盲目重复，应该持怀疑态度，认真分析原因，实事求是记录实验过程和结果。比如，可通过自己动手、认真观察，归纳出不同放大倍数物镜下视野与微生物个体大小、所需光源亮度的关系。《食品微生物学实习》就是从身边的微生物入手，通过查阅文献资料，囊括所学“食品微生物学实验”知识，科学设计，团结协作，探索生活中的发酵食品微生物的奥秘，或通过对比分析不同水果、蔬菜，或同一水果腐烂的与未明显腐烂部分的微生物种类和数量的差异，创新实验内容，最终得到满意的实习结果。

2 “食品微生物学实验”课程考核方式改革

大学是培养人的场所，大学教育归根结底是知识传承、人格发展、能力培养多方面协调发展的高等教育。传统的实践课程考核方式是平时成绩与期末实验理论考试两部分成绩的综合，平时成绩多为单纯的考勤成绩，期末考试以理论试卷的方式进行考核，学生可能拿到高分，但对实践的重视程度不够，操作技能并没有太大提升。

成果导向教育（outcome based education，OBE）理念的核心特点是成果并不是先前学习结果的累计或平均，而是学生完成所有学习过程后能获得的最终结果。培养具有扎实微生物实验基础、理论强、实操精，能利用微生物学知识造福人类的现代化技术人才是“食品微生物学实验”课程的终极目标。平时成绩和期末考核中，加大动手实践的权重；平时成绩由单一的考勤放大到学生行为习惯的养成，包括课前预习、学习资源的浏览时长、学习次数，实验过程中的团结协作、爱护仪器设备意识，实验结束带菌样品的处理、回收、打扫卫生情况等。着力培养有理想、有道德、有文化、有纪律的新时代大学生。

3 “食品微生物学实验”思政元素融入及考核评价点

课程思政元素融入“食品微生物学实验”实践教学，考核方式由理论考核转为实操考核，培养探索和创新精神，是知识目标、能力目标、情感目标的统一。

表1 “食品微生物学实验”内容对应的思政元素和考核点

4 结语

思考传统“食品微生物学实验”教学效果与OBE教学理念的差距，是进行课程改革的核心出发点；将课程所对应的知识目标、能力目标与思政元素融合，从根本上改革课程的考核方式，以评促学，教学内容和考核点均体现出对学生综合能力的培养和考查，进一步激发学生学习兴趣，以期为其他实践类课程教学、考核有机统一提供参考。