“食品微生物学”专创融合协同柔性分课堂教学中强化本科生知识掌握与能力培养探讨

张少颖，于有伟，张秀红，崔美林，李 艳

（山西师范大学食品科学学院，山西太原 030031）

“食品微生物学”是食品类专业的一门重要专业基础课，该课程的知识内容包括微生物学的基础知识和微生物在食品行业的具体应用两大部分。“食品微生物学”课程知识点多，内容琐碎，学生学习起来有一定的难度[1]。同时，“食品微生物学”是一门非常重要的专业基础课，许多食品专业的大学生，无论是本科直接就业或者是考研深造，都要应用到“食品微生物学”相关的知识或技能。因此，学生在大学期间必须认真掌握该课程的相关知识，为以后的工作或读研深造打好基础。当前优化课程设置，“食品微生物学”课程也面临着课时压缩的趋势；同时，在新工科背景下，随着食品产业的快速发展，许多高校都加强了“食品微生物学”课程教学，以便于对接新工科背景下对高素质的食品科技人才的需求。

在“食品微生物学”教学改革方面，课程组也进行了尝试和探索。实施了以学生为中心的专创融合协同柔性分课堂教学。在这种教学模式下，教师在讲授知识的过程中，适当将课堂划拨出一部分时间让给学生，以及学生进行与生产实践相关的专题展示汇报[2]。构建相关的教学模式，在实施过程中取得了比较理想的教学效果。知识掌握和能力培养是教学目标当中2 个重要的方面。对专创融合协同柔性分课堂教学过程中强化学生知识掌握和能力培养进行了探索，以期更好地提高“食品微生物学”的教学质量，适应新工科对人才的要求，为食品行业的发展培养高素质的食品科技人才。

1 具体实施方式

1.1 在知识架构上，点面结合，构建13343 知识体系

“食品微生物学”知识点比较多，包括微生物的形态与结构、营养与生长、代谢、遗传育种、菌种保藏、生态、分类、传染免疫、食品酿造、食品腐败和食品安全等。要在有限的理论学时完成如此多的知识内容学习，学生的学习任务非常繁重。为此，将知识点进行了梳理整合，构建13343 知识结构体系（见图1）。将所有的知识内容总体上整合成5 个部分，学生学习时有一个比较清晰的整体框架思维，便于勾勒出各个基本知识点在知识体系中的位置。“1”是指绪论部分，在绪论部分主要讲述学科发展简史、微生物的特点和微生物学发展取得的成就。第一个“3”是指原核、真核和非细胞微生物病毒，重点讲述各类微生物的形态和结构，也包括微生物的繁殖等内容。第二个“3”是指微生物的营养、生长与代谢。“4”是指微生物遗传育种保藏、生态、分类和传染免疫。最后一个“3”是指食品酿造、保藏和食品安全等相关内容。这样整个“食品微生物学”知识点就非常条理，学生每学完一章之后，自己再绘制出每章的思维导图，所有的知识点都纳入13343 知识体系内，实现点面结合，提纲挈领。清晰的知识架构内容便于学生牢固识记、深入理解知识和应用知识，学习起来便较为轻松。

图1 “食品微生物学”13343 知识结构体系

“食品微生物学”13343 知识结构体系见图1。

1.2 知识掌握与实践应用融汇贯通

在专创融合协同柔性分课堂教学过程中，学生系统地学习课程的基本知识，同时通过专题展示汇报，把微生物知识在食品行业中具体应用也融入进去。

专创融合协同柔性分课堂教学中知识掌握与实践应用关联示意图见图2。

图2 专创融合协同柔性分课堂教学中知识掌握与实践应用关联示意图

由图2 可知，课堂上所学的知识在生产实践得到了应用，学生感受到了知识的价值，会用心去学习知识。同时，学生在尝试解决生产实践问题时，也会自然而然地运用知识。在微生物的营养中，讲授碳源、氮源、能源、水分、无机盐和生长因子这六大营养素；在微生物的生长过程中，讲授温度、pH 值、氧气、渗透压等影响生长的因素。学生通过专题展示汇报交流，更容易深入理解知识，并能有效地在生产实践中应用。以酿造葡萄酒为例，前期通入空气，便于酵母菌大量繁殖，代谢产生二氧化碳；后期厌氧发酵，代谢产生乙醇。在发酵过程中，需要20 ℃左右的温度，有时还要添加适量的糖分。在讲授代谢的章节内容时，引导学生分析乙醇的具体形成过程：丙酮酸在丙酮酸脱羧酶作用下脱羧代谢产生乙醛，乙醛在乙醇脱氢酶作用下还原产生乙醇。课堂上讲的知识在生产实践中得到了非常好的体现，学生的学习积极性也大大提高。类似的案例分析非常多，比如在采用地缸酿造汾酒过程中，用花椒水淋洗的科学道理是什么呢，夏天为什么不能酿造出高品质的清香型汾酒呢[5]？当课堂知识与生产实践融会贯通在一起时，知识落到了实处，生产实践经验也有了科学依据，生产中遇到的实际问题也有案可稽地进行尝试解决。在专创融合协同柔性分课堂教学过程中，学生的知识掌握和能力培养也同时有效达成。

1.3 多次重复回顾，促使学生潜移默化地习得知识

在教育心理学上，根据艾宾浩斯遗忘曲线，记忆遗忘的规律是先快后慢，呈负加速型[3]。因此，要巩固所学的知识或技能，适当地重复或回顾是非常有必要的。在专创融合协同柔性分课堂的教学过程中，教师在课堂上讲授知识使用一部分时间，另外一部分时间用于小组进行专题展示汇报。专题展示汇报的生产实践方面的内容能够非常好地验证课堂上所学的理论知识，相当于学生回顾所学的知识。在专创融合教学中，这不是简单的回顾，而是与生产实际紧密结合，融入到实际生产情景中的应用性回顾。一学期一般要进行4 次专题展示汇报，每次专题展示都是对课程主要章节知识的一次浓缩化理解。在学生加深了对知识的识记和理解同时也有效地培养了学生的知识应用能力。学院“食品微生物学”的理论课在大二上学期开始，共上14 周课，每3 周进行一次专题展示汇报，共进行4 次。课程组的教师通常给学生至少提供6 个专题，学生根据兴趣任意选取4 个。专题内容涉及到传统调味品酿造、益生菌、酒类、微生物发酵、采后果蔬病原菌控制、与食品安全相关的致病菌、生产线上有害微生物的控制等。在学生分组选取专题时，为从正反2 个方面充分掌握“食品微生物学”知识，有益微生物和有害微生物的相关专题都要兼顾。学生参与专题交流展示的积极性非常高，在课余进行小组合作准备专题的内容，课堂上进行展示汇报交流，随后传到课程网络平台上，全班学生在课余利用网络平台进行充分交流点评。

1.4 学生带着生产实践问题学习，能有效激发求知欲

问题是最好的教师之一，现代的大学生责任感和求知欲非常强，非常愿意努力尝试解决生产实践问题。生产实践问题引入课堂后，能够充分调动学生的学习积极性，增强学习效果。特别是小组成员通过合作，完成一个专题的交流展示汇报任务，学生获得很强的成就感，从而潜移默化地提高了学习效果，增强了解决问题的能力。以浓缩苹果汁生产过程中嗜热耐酸芽孢杆菌（以下简称耐热菌TAB）的控制为例[4]。TAB 会影响浓缩果汁的风味，产生类似口臭的劣质难闻的气味。苹果汁生产线一旦被TAB 污染，会给生产企业造成很大的经济损失。TAB 的控制一直是困扰浓缩苹果汁生产的难题之一。如何控制TAB 呢？把这个问题摆出来之后，教师引导学生探讨解决的方案。学生列举控制苹果原料卫生、有效清洗生产线、加强杀菌工艺控制、减少果汁在线时间、隔绝氧气、加入一些天然抑菌物质或过滤除菌等措施，最大限度地控制住TAB。学生的想法非常多，虽然未必都有效，如高温杀菌会对果汁的营养和风味造成破坏，但是在此更多的是关注学生如何探索运用知识解决问题。学生在尝试解决实践问题的过程中，把知识的理解和掌握程度会升高到一个新的层次。

1.5 结合科技类的时政要闻，引导学生带着兴趣学习，培养学生的责任担当使命

随着中国经济的快速发展和人民生活水平的提高，食品产业获得迅速的发展，在国民经济体系中的作用越来越重要。食品科技的发展日新月异，新知识、新方法、新的研究成果不断涌现，这些科技知识为食品微生物学的发展注入了非常强的活力。以益生菌产业为例，研究表明益生菌对人体的健康非常重要，近年来已经成为食品领域的研究热点之一。科研工作者对酸奶、泡菜、益生菌发酵果汁或肉制品等富含益生菌的食品开展了大量研究。2019 年1 月8 日，中国工程院陈卫院士牵头完成的“耐胁迫植物乳杆菌定向选育及发酵关键技术”成果获国家技术发明奖二等奖[5]。陈卫院士率领研究团队与乳品企业开展合作，利用江南大学的国家级科研平台，围绕植物乳杆菌高效分离筛选、高耐受菌株定向选育、特定功能精准评价，以及新型植物乳杆菌发酵关键技术的突破，开展了一系列技术发明和创新。项目的核心菌株和专利技术已在相关生产企业实现产业化应用，形成了良好的经济效益和社会效益。这项研究内容提升了中国益生菌产业的竞争力，起到较强的示范引领作用。这个教学案例中涉及到微生物菌种的选育、生长条件等章节内容，同时也蕴含着科研工作者进行科技攻关、团队协作、高校服务社会等课程思政元素，学生在学习过程中不仅学到了知识，同时也增强学生努力学习，将来服务社会的责任感。

1.6 充分利用课程网络平台，让学生开展自主性学习，提高学习效率

目前，学院“食品微生物学”理论课只有40 个学时，时间非常有限。借助于网络课程平台资源，可以大大拓宽学生学习知识的时间和空间。学校订购了超星尔雅网络教学资源，“食品微生物学”建有课程平台。教学团队将课堂讲课视频、课件、习题、课外拓展学习的内容都放到网络课程平台上。学生上完课后，课余可以随时通过手机APP 登录超星课程平台进行拓展学习，或者与教师进行互动交流等[6]。在专创融合协同柔性分课堂的教学过程中，课程网络平台提供了非常好的便利条件。小组学生在课堂上专题展示交流汇报完毕后，根据讨论的结果修改PPT，然后传到课程网络平台的讨论区，课后进一步互动交流。使用网络课程平台还有一个好处，就是课堂上理解力参差不齐的学生，课后可以便捷地使用网络课程平台巩固所学的内容，总体上有助于提高全班学生的学习效果。总之，借助于网络媒体技术，学生将有限的课堂知识学习拓展到了无限的课外空间，有效地提升了学习效果，有助于高效掌握知识，也相应地提高了学生的应用能力。

2 教学效果

知识掌握方面，学生借助于13343 知识体系和自己绘制的思维导图，非常方便地识记知识。在专创融合协同柔性分课堂的小组专题展示汇报中，学生切实感受到所学知识具体应用情况，加深了知识的理解和领悟能力，有效地掌握了“食品微生物学”知识。“食品微生物学”是许多高校食品类专业选取的考研科目之一，学院有许多学生选取“食品微生物学”作为其中的一门考研专业课程，大多数学生都取得了一个非常理想的成绩。近年来，学院的学生考研录取率逐渐提高。

能力培养方面，在专创融合协同柔性分课堂教学中，学生的知识应用能力和创新能力得到了非常好的训练。小组专题交流展示的内容是与生产实践直接相关的案例素材，学生有身临其境的感觉。同时，专题交流展示生产实践中存在的问题或未来发展趋势，引导学生如何运用知识解决问题，有助于培养学生攻坚克难的创新能力。近年来，学院的学生获批多项省级或国家级与食品微生物学相关的创新创业项目。在“互联网+”创新创业大赛中，也多次获奖。

价值素养方面，在专创融合协同柔分课堂教学当中，许多与生产实践相关的问题引入到课堂当中。科研工作者团结协作、迎难而上、刻苦攻关，他们解决生产问题的感人精神也深深地熏陶了学生。这些励志素材潜移默化地启发本科生发奋图强、好好学习、不负青春韶华、勇于担当历史赋予当代学生的使命；团结协作、爱岗敬业、练好本领，将来更好地服务社会和国家。

3 结语

在“食品微生物学”课程实施专创融合协同柔性分课堂教学过程中，采取了点面结合构建13343知识体系，与实践应用融汇贯通，多次重复回顾知识点，学生带着生产实践问题学习，引入科技类时政要闻和充分使用课程网络平台等6 项措施。这些措施有效地强化了学生掌握食品微生物学的知识，提升了学生的应用能力和创新能力，同时学生的职业素养也得到熏陶，从而达成了立德树人所要求的课程教学目标。