多元架構下的現代發酵技術課程教學改革與探索

吳孔陽1，萬蘇艷1，楊同香

1.洛陽師范學院生命科學學院（洛陽 471934）；2.河南科技大學食品與生物工程學院（洛陽 471023）

2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調“高校思想政治工作關系到高校培養什么樣的人、如何培養人，以及為誰培養人”這個重要問題。在2017年12月，中共教育部黨組發布《高校思想政治工作質量提升工程實施綱要》的通知，其中基本任務中提出大力推動以“課程思政”為目標的課堂教學改革，優化課程設置，修訂專業教材，完善教學設計，加強教學管理，梳理各門專業課程所蘊含的思想政治教育元素和所承載的思想政治教育功能，融入課堂教學各環節，實現思想政治教育與知識體系教育的有機統一[1]。盡管課程思政的相關研究已有諸多報道，但因高校學科和專業課程設置差異及教學內容多樣性，在今后的教學實踐中仍然需要不斷探索并實現專業課程與思政教育的有機融合，既要學生學好專業文化知識，更要引導和培養學生正確的人生觀、價值觀，通過廣大教育工作者的共同努力，真正實現“全程育人、全方位育人”，努力開創我國高等教育事業發展新局面[2]。

多元架構下的現代發酵技術課程體系教學改革就是要將思政教育融合、智慧課堂設計、思維導圖、理論與實踐結合等多層面融入教學過程，并進行效果分析。其中核心內容之一是從“知識性與價值性相統一”的角度發掘該課程知識點中“向上向善的價值觀內涵”，“將價值觀引導和塑造滲透于知識傳授之中”[3]，而不是生硬地在專業課課堂上孤立地談思政，而是立足現代發酵課程所屬學科體系，以勇于創新、嚴謹求實專業精神注入教學過程，授知識以內涵，傳思政以外延，使思政要素有機融合入專業知識中。同時，在教學實施過程中，積極探索該課程的智慧課堂教學、課程思維導圖以及理論與實踐結合等。由于現代發酵技術課程與微生物學、微生物工程、生物化學及分子生物學等基礎課程有交叉融合，其知識體系具有諸多關聯和共性，因此此次所探討的多元架構下現代發酵技術課程教學改革期望對其相關課程改革亦有參考作用。

1 課程改革背景及思路

為實現我校內涵外延建設雙提升，提高人才培養質量和更好服務國家和區域經濟社會發展，對本科專業培養方案進行了修訂和優化。在這樣背景下，“現代發酵技術”課程被引入生物技術專業新修訂培養方案中。“現代發酵技術”課程是在微生物學、生物化學以及分子生物學等課程基礎上開設的一門專業必修課程。課程改革思路是以促進學生掌握課程教學大綱為中心，將“立德樹人”始終貫穿于教學體系，積極適應教學信息化發展趨勢，將課程理論與實踐形成有機統一體。

2 多元架構下課程改革措施

2.1 教學過程融入思政教育

自然科學類課程的思政元素較難挖掘，且融入思政元素并無定法，這正是教師發揮創造力的地方，但無論采用何種融入方法，都應當遵循“潤物細無聲”的原則[4]。在講授醫藥發酵技術的教學內容時，會提及在醫藥領域中具有里程碑意義的事件，那便是青霉素的發現，這也是被認為在第二次世界大戰期間最重要、最偉大的科技成就之一[5]。之所以認為青霉素發現意義重大，很大程度上是因為1941年青霉素應用于臨床，拯救了全世界無數人的生命。Alexander Fleming（弗萊明）、Howard Walter Florey（弗洛里）和Ernst Boris Chain（錢恩）三位科學家為青霉素的相關研究做出了杰出貢獻，并于1945年獲得諾貝爾生理學或醫學獎。進一步介紹青霉素的產業化過程，使學生意識到這是從傳統發酵進入現代發酵工業的轉折點，誕生一個新的產業部門即現代發酵工業。而就在2020年1月，科技部、發展改革委、教育部、中科院、自然科學基金委印發《加強“從0到1”基礎研究工作方案》（國科發基[2020]46號）的通知，從中可以看出我國開始從多舉措加強“從0到1”的原創性基礎研究，在政策、措施及項目等方面鼓勵我國科學家，尤其是青年人才，開辟新領域、提出新理論、發展新方法，取得重大開創性的原始創新成果，占領國際科技競爭的制高點。在課程教學設計過程中，應該讓學生明白為什么此類研究工作能夠獲得諾貝爾獎？科學家們在青霉素產業化過程中到底做了哪些科技攻關？青霉素現代發酵工業體系的建立對我們有哪些啟示呢？通過對比分析、探討交流、找出問題，鼓勵學生在課程學習過程中積極思考，引導學生樹立科技創新意識和創新思維。

另外，在講授乳制品發酵技術這一章節的教學內容時，這里就有一些思政元素可以恰如其分地融入到課程教學中去。例如對酸乳概念的闡述，無論是國際乳業聯盟（IDF）、聯合國糧油組織（FAO）、世界衛生組織（WHO）還是我國國家標準對酸乳定義，均有這段類似文字描述：以生牛（羊）乳或乳粉為原料，經殺菌、接種嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌（德氏乳桿菌保加利亞亞種）發酵制成的產品[6-7]。乳酸菌種類繁多，為什么必須指定嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌（德氏乳桿菌保加利亞亞種）？缺少其中一種或新增加一種或多種菌株，行不行？這里就可以跟學生講清楚嗜熱鏈球菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種的共生關系對酸乳品質影響的重要性[8-9]。以微生物世界中的共生關系來闡述團隊協作精神，可以以小見大。在講授發酵劑這一部分內容時，還可以跟學生談談菌種的重要價值和意義。在發酵工業生產中，掌握優良菌株資源無疑是在發酵上游占據核心地位。一些“卡脖子”技術現象的出現，也要使學生明白，我國在自主知識產權的益生菌菌株方面不斷取得突破，對于提升中國制造、樹立中國品牌具有重要意義。另外，再舉個酸乳后酸化這個例子，由于酸乳發酵劑特性會引起后酸化現象，那就可以引導學生思考，如何控制酸乳后酸化？盡管在給學生提供的參考書及資料中有一些控制策略，這也是一個科學技術問題，也是國內外相關領域學者關心的問題，學生可以根據所掌握的知識，大膽地講出自己認為的一些可控措施，必要時可以進行可行性分析或試驗探究。從這些角度，可以引導學生積極向上的創造精神和實踐精神。

2.2 以互聯網大平臺為基礎，開拓智慧課堂教學模式

伴隨著教育信息化2.0行動計劃的實施，更多便捷的溝通方式和學習平臺被引入傳統課堂教學中，可極大地豐富教學內容和教學方法。雨課堂在我校已有很好的推廣和應用，教師和學生在使用過程中普遍能夠接受。結合現代堆肥發酵技術這一章節進行闡述，介紹移動網絡信息及其雨課堂輔助下的教學模式。

在實施教學過程中，通常在課前設置預習環節，通過微信群、QQ群等發布教學目標和要求，傳輸這一章重點難點知識，引導學生提前學習，同時提供一個有關某地區近幾十年間的生態環境變化視頻素材，結合發布內容讓小組討論和交流。在課堂上，打破以往教學方式，即教師全程講授，學生“被動”學習的過程。在雨課堂教學模式下，可以簡要了解學生預習情況后，講授固體廢物好氧堆肥發酵技術過程，引導學生積極思考堆肥過程中微生物所起的作用是什么？對于不同固體廢棄物，堆肥發酵工藝選擇依據有哪些？堆肥的質量控制指標有哪些？污泥高溫堆肥面臨的技術瓶頸有哪些？畜禽糞堆肥工藝對生態環境有何影響？此外國家實施化肥、農藥使用減量行動計劃對發酵有機肥產業有何促進作用？通過互動交流，與學生進行討論。另外上課中通過雨課堂平臺適時以選擇題、判斷題等形式了解知識點掌握情況。雨課堂的彈幕和投稿功能有時也能提供更多與學生互動的機會。在課后，課堂結束布置的作業任務以及課堂測試等，均可以通過雨課堂后臺呈現出來，這樣就容易去分析學情，不斷完善教學和鞏固教學內容。

2.3 課程思維導圖

“學科思維導圖”被認為是提升教師的教學效能和學生學習能力的高效學習工具，恰到好處地體現以學生為中心，鼓勵系統思維、發散思維和知識遷移以及創新能力的培養[10]。現代發酵技術課程體系通過構建思維導圖，有助于學生建立系統思維。以啤酒發酵技術和乳品發酵技術為例（圖1和圖2），學生結合課程所學內容，根據自己理解獨立制作課程思維導圖。這種方式有助于學生建立合理的知識框架，也便于其自主學習和復習。課程思維導圖能夠很直觀地呈現課程章節的知識結構，輔助學生理清教學目標、教學重點難點知識以及前導和后續知識的邏輯關系。

2.4 理論與實踐結合

現代發酵技術課程是一門實踐應用性比較強的專業課程。為了更好地承擔課程教學和提高自身專業實踐能力，我校教師曾在乳品企業工作鍛煉一年，也正是能夠近距離接觸乳制品發酵生產，深入了解各類乳制品加工工藝以及參與乳制品新品研發和產品檢驗等工作，對乳制品發酵技術有了新的理解和認識，也促使我校教師要不斷強化自己基礎理論學習和實踐鍛煉，在之后的相關課程內容教學過程中，將課程理論與工業生產結合起來，深入淺出地解析乳制品發酵技術知識點。

當然現代發酵技術課程本身也安排有相應的實訓教學內容，共計18學時。結合我院實際情況，開設了啤酒發酵工藝實訓。在課程實訓階段，將班級學生分成小組，設組長一名。在實訓內容上，設置小型啤酒釀造設備介紹及發酵罐的消毒、麥芽汁的制備、糖度的測定、啤酒發酵、啤酒的感官檢驗等主要內容。進行這樣的教學安排，將課堂講授的啤酒發酵技術應用于實踐，可極大地提高學生的學習興趣。在實訓過程中，學生們積極參與，尤其是在后期產品感官檢驗環節，大家都很興奮，畢竟是學生自己釀造的啤酒，按照指定的感官評分標準，對啤酒樣品進行感官評分。實訓結束后，安排各小組長布置學習任務。最終每個小組形成一份啤酒發酵工藝實訓報告，以此作為該課程考核的一個重要環節。有些學生出于對課程內容興趣愛好主動聯系，希望進一步做啤酒發酵相關的創新實驗，教師也非常愿意指導學生。后來，這些學生申請到了國家級大學生創新創業訓練計劃項目，在挑戰杯、創青春等省賽獲獎。由此反思，教育部在深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見中指出要推動科研反哺教學，強化科研育人功能，作為專業課教師，更應該在課程教學改革過程中，不斷突破因循守舊、循規蹈矩的教學理念，在改革中勇往直前，在實踐中踐行培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才[11]。

圖1 啤酒發酵技術思維導圖

圖2 乳制品發酵技術思維導圖

3 課程改革評價分析

在現代發酵技術課程中開展思政教育融合、智慧課堂設計、思維導圖、理論與實踐結合等教學改革，不僅可以較全面講授課程知識結構體系，課上+課下的教學模式可培養學生的自主學習能力和實踐能力，同時還有助于建立理論與實踐之間或者課程之間、學科之間的關聯，為學生探究式學習和教師開展啟發式教學打好基礎。借助于多媒體資源和新技術平臺優化課堂教學方式，構建課堂教學情境，激發學生學習的興趣。

4 結語

在深化本科教育教學改革的過程中，專業課程教學不再是簡單的知識傳授，而應該實現知識、能力和素質的有機融合，這些必然要求教師全面提高課程建設質量，用心備好每一門課，用心講好每一堂，用心去反思每一次教學過程。以所講授現代發酵技術課程為例，開展基于思政教育融合、智慧課堂設計、思維導圖、理論與實踐結合等多元架構下的教學改革探索，在實踐中獲到了積極的教學效果：激發學生的學習興趣和探究的內在驅動力。事實上，無論采用哪一種教學手段和方法，其最終都是期望學生們在學習過程中學好專業知識，在知識的海洋中成長成才。

另外，談到思政教育融合，正如習近平總書記所說，要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。作為高校教師，在承擔各門專業課程教學，如現代發酵技術課程，就要始終不渝地貫徹黨的教育方針政策，把“立德樹人”作為教育根本任務貫穿于課程設計和教學過程中，不斷總結經驗和教訓，借助信息化的教學手段和理念，把教學改革落到實處，最終使得教學改革成果惠及學生。唯有不斷突破自我，追求卓越，在打造“金課”、淘汰“水課”，建設適應新時代要求的一流本科課程的理念下去實現教育的本質。