以“智能传感与发酵”为例浅谈微专业课程教学研究

新时代赋予了高等教育面向国家未来需求以及引领经济社会和产业发展的使命和责任。然而，高校专业相对稳定的设置却无法完全匹配产业领域的多样化发展和社会分工的加速细化，使得人才培养与社会发展和产业需求间存在差距。为了突破这一困境，微专业应运而生。微专业是指高校为适应社会发展需求，以培养跨学科交叉融合的新型人才为目标，突破传统学科专业限制，围绕某个特定学术研究和应用领域、产业发展需求，开发和提炼开设系列核心课程。微专业建设可以充分发挥高校的资源优势，促进学科专业交叉融合，深化科教、产教融合，改革人才培养模式，满足学生的个性化发展，提升其社会竞争力。

“智能传感与发酵”微专业课程是江苏大学食品科学与工程专业在发挥本学科专业优势的基础上，为推进课程交叉融合建设、改革人才培养模式、深化产教融合协同育人而推出的系列课程之一。该课程围绕发酵产业链展开，旨在系统阐述传统发酵行业与新兴智能传感行业的有机结合，致力于培养学生运用高新技术解决实际生产困难的能力。课程内容主要包括：智能传感与发酵的基础理论、发酵智能传感系统的基本组成、自动控制的机制、发酵中物理化学和生物参数智能传感的原理与应用等。与传统专业课程相比，微专业课程更重视学科交叉，教授内容更为凝练、灵活，教学方式也更为多元化。

微专业的课程特色为教师授课提供了更为广阔的发展空间，但新型的课程模式也为课程教学带来了诸多问题与挑战。本文通过总结分析“智能传感与发酵”微专业课程授课过程中的问题及其应对之策，对微专业课程的教学研究进行了初步探索，以供同行参考。

一、授课群体基础各异

“智能传感与发酵”微专业课程主要针对的是大学二年级及以上的学生，大部分学生来自食品科学与工程、食品质量与安全两个专业。学生在前期通过通识课程的学习，获得了一定的自主学习能力，但是不同年级、不同专业的课程安排不同，使得学生在相关专业背景知识的掌握度上存在显著差异。例如，学生在大学二年级通过物理化学、生物化学等专业基础课程的学习，对发酵过程中涉及的热力学定律、酶促反应等概念有了一定的认知，但是这些概念在发酵中的具体应用得等到大学三年级，通过食品发酵工程技术课程进行学习。因此，对于大学二年级的学生来说，已有的概念认知与未知的发酵场景间的连接属于新知识领域，但对于大学三年级的学生来说却是已掌握的知识。

授课群体在基础知识掌握度上存在的差异性，对课程内容和课堂教学效果具有直接的影响作用。教师如果直接略过新知识点，会使学生在知识架构上出现断层，影响后续新知识的学习进程；如果重复教授已掌握的知识，会使学生失去学习兴趣，不愿参与到课堂活动中，影响教学效果。因此，平衡好群体之间的差异是微专业授课教师首要解决的难题。

笔者经过多次探索，发现“让学生讲课”是解决该难题的一种有效途径。针对某个知识点，让已掌握的学生准备5分钟左右时长的PPT，用自己的见解讲解知识点，教师在一旁进行点评和补充。这种方法可以从学生角度出发，便于学生理解新知识点，又能充分调动学生的学习积极性，对已学知识进行巩固。

团队协作也是平衡授课群体基础差异的一种有效途径。学生在小组讨论、团队作业中可以了解彼此的需求和不足，通过相互学习和探讨，在共同解决问题的过程中减小彼此在基础知识掌握度上的差异。此外，课堂测试和课后作业等评估方式可以帮助授课教师及时掌握学生的基础差异，从而指导和帮助学生了解自己的学习进展和改进方向，进一步平衡授课群体间的基础差异。

二、现有教学资源滞后

“智能传感与发酵”微专业课程是面向社会发展和产业需求而设置的。相较于“大而全”的传统专业课程，“小而精”的微专业课程需要紧扣前沿，为学生提供更多元的跨学科课程资源，开拓学生视野，培养跨学科思维。而现有的部分课程教材内容由于更新不及时，存在一定的滞后性。例如，在介绍发酵过程中菌体浓度的检测方法时，现有教材介绍的直接计数方法主要还是利用显微镜通过计数板观察计数，虽然所需设备简单，但是检测功能单一，并且难以计数微小细胞，无法满足现代发酵工业的检测需求。虽然部分教材提及了更为便捷的细胞计数仪，但是仅作为直接计数法的补充介绍，对其具体描述不多，使得学生对其认知仅停留在概念化的层面上。

学生对前沿新技术没有具象化的认知，就无法与产业化应用进行有效衔接，从而影响其知识体系的构建。教材虽然是课堂教学的重要载体，但若教材内容更新不及时，教师就不能完全拘泥于教材。因此，挖掘更多的先进教学资源是微专业授课教师需要解决的另一难题。

在细胞计数仪的授课过程中，虽然相关书面资料非常有限，但是市场上的检测公司已研发出自主设计的全自动菌落计数仪并对产品进行了优化升级，因此笔者通过官方网站下载了仪器的宣传视频，以供学生对其检测原理和操作应用有更深入的认知。授课教师也可以与相关的产业公司或实验室建立合作关系，邀请专业人士讲解最新的实际应用案例和技术发展趋势，再结合基地参观等方式，拓展学生的视野和思维，使其对前沿技术的产业化应用有进一步的了解。此外，各大高校向学习者开放的虚拟仿真实验平台也是授课教师可以充分利用的另一宝贵教学资源。工业化发酵中涉及众多大型贵重仪器，让每个学生都独立操作不太现实，通过虚拟仿真实验平台，学生可以在交互自主的虚拟环境中掌握工业发酵的基本流程，了解当代发酵行业对智能传感的迫切需求，更加坚定加快完善发酵智能化的信念。

三、理论教学模式单一

“智能传感与发酵”微专业课程是以产业化发酵和智能传感系统为基础展开的，涉及发酵和传感控制系统的基础理论介绍。对于偏重理论性的课程，教师如果照本宣科，会使学生觉得说教味浓重、枯燥乏味，从而对课程内容失去学习兴趣。例如，在介绍自动控制系统的基本组成时，需要对控制器、执行元件和检测器的定义、特性、分类等逐一讲解。教师若是仅以文字形式对概念和定义进行解释，学生面对抽象的文字难以形成自己的理解，不利于将知识点和实例进行有效结合，常常出现上一秒听得懂，翻篇就忘记的窘境。学习上的“断片”会使学生产生无力感，进而失去学习的动力。这种情况的出现主要还是因为单一的教学模式无法长期吸引学生的注意力，不能使其始终跟随教师的思路，因此，丰富教学模式，有效调动学生的学习积极性是微专业授课教师需要解决的另一难题。

在介绍检测器的工作原理时，简单的文字介绍并不能有效吸引学生的注意力，但辅以GIF动图或小视频，可以更生动地展示概念，激发学生兴趣，使学生的概念认知更具象化。随机课堂提问可以培养学生举一反三的能力，同时加深对新知识点的印象。教师在授课过程中还可以设置一些互动小游戏，如通过摩斯密码的比赛讲解模拟信号与数字信号间的转换等挑战游戏，可以激发学生的学习兴趣和竞争意识，增加学习的趣味性和互动性，提高参与度和学习效果。理论课和实验课的融合授课也是丰富教学模式的有效途径之一。例如，在讲解自动控制系统的理论知识后，让学生搭建简易传感装置（如智能感应消毒器），通过理论授课和实践教学的紧密结合，使学生对感应模块和控制模块的工作机制有进一步的认知，同时切身体会到传感器在日常生活以及发酵工业中发挥的重要作用。

综上，“智能传感与发酵”是一个具有代表性的微专业课程教学案例，通过对其授课群体、课程内容和教学模式的深入研究，可以为微专业课程的持续改进提供重要的借鉴。在授课群体方面，通过学生讲课、团队协作和课堂测试等方式，不断完善课程的设计与教学实践，可以弱化授课群体之间的基础差异。在课程内容方面，通过专家讲解、基地参观和虚拟仿真实验等途径，开拓更多元化、紧扣前沿的跨学科课程资源，可以确保授课内容与前沿科技发展和行业需求保持同步。在教学模式方面，通过多媒体运用、课堂挑战、理论和实验融合授课等方法，不断丰富教学模式，可以有效调动学生的学习积极性，提升学习效果。从对象、内容、方式三个维度出发，持续改进微专业课程的教学质量和效果，可以助力推动产教融合的深入发展，为社会培养出高质量的人才。