新農科背景下草業科學專業農業微生物學課程教學改革探索

摘要 在新農科和“雙一流”建設背景下，為培育卓越農林人才，打造人才培養新模式，培養一批高層次、高水平、國際化的產學研用融通共促的創新創業型人才，本文以草業科學專業農業微生物學課程教學為例，分析其教學內容與教學方法等現狀，積極探索新農科建設背景下的產學研融合人才培養模式的課程改革措施，具體包括重視知識系統性和前沿性，運用思維導圖教學法，多維度促進學生自主學習，以及構建理論與實踐相結合的教學模式。目的在于培養學生綜合實踐能力、創新意識、創新能力和科研素養，服務地方經濟社會發展，為建設特色一流農業大學提供參考。

關鍵詞 新農科；農業微生物學；草業科學；農林教育

中圖分類號 G642.0；S182" "文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2024）11-0132-04

Exploration on the teaching reform of Agricultural Microbiology course of grass industry science major under the background of New Agricultural Science

WANG Chengyu" " CUI Juntao" " HUANG Ning

（College of Resources and Environmental Sciences， Jilin Agricultural University，Changchun 130118， China）

Abstract In the context of the New Agricultural Science and “Double First Class” construction， in order to cultivate outstanding agricultural and forestry talents， create a new talent training model， and cultivate a group of high-level， high-level， and international innovative and entrepreneurial talents who promote the integration of industry， academia， research， and application， took the teaching of Agricultural Microbiology in the field of grass industry science as an example， analyzed its teaching content and teaching methods， and actively explored the curriculum reform measures of the integrated talent training model of industry， academia， and research under the background of the new agricultural science construction. Specifically， it emphasized the systematic and cutting-edge knowledge， used mind mapping teaching methods， promoted student self-directed learning from multiple dimensions， and construct a teaching model that combines theory and practice. The purpose was to cultivate students’ comprehensive practical ability， innovative consciousness， innovative ability， and scientific research literacy， serve local economic and social development， and provided reference for building a characteristic first-class agricultural university.

Keywords New Agricultural Science; Agricultural Microbiology; grassland science; agriculture and forestry education

隨著社會的迅速發展，農業學科需要更加注重科技創新，借助先進技術為農業生產提供有效解決方案?，F代農業對環境和生產質量提出了少投入、多產出和高質量的要求，而農林學科對未來農業發展的支撐度有待進一步提升。新農科理念下，用現代科學技術改造升級涉農專業，助力綠色農業和農業可持續發展，有助于推動農業現代化[1-3]。

高等農林教育要扎根大地，對農林學科進行創新發展。隨著“雙一流”建設的不斷推進，一流課程建設逐漸成為新農科發展過程中的有力抓手[4]。新農科建設要求著力提高“知農愛農”人才培養能力和水平[5-6]，用現代科學技術升級改造涉農專業。農業微生物學作為農業科學的重要組成部分，是面向農業院校農業資源與環境、園藝、農學、草業和生態等專業開設的一門理論知識和實踐技能相結合的專業基礎課程，也是創新性卓越農林新型人才培養的重要組成部分[7-8]。由于該課程是微生物學與農業的交叉學科，其基礎理論知識和技術與多個學科交叉滲透，部分課程內容繁雜且較為抽象，課時有限，課程實踐少，其教學內容和模式需要進行相應的改革和創新，以適應新農業教育環境和學科建設需求。為此，本文以草業科學專業農業微生物學課程教學為例，分析其教學內容與教學方法等現狀，從課程理論、實踐訓練和生產實習各環節入手，積極探索新農科建設背景下的產學研融合人才培養模式的課程改革措施，具體包括重視知識系統性和前沿性，運用思維導圖教學法，多維度促進學生自主學習，以及構建理論與實踐相結合的教學模式。為新農科和“雙一流”建設過程中農林學科課程改革與建設提供參考。

1 農業微生物學教學現狀分析

1.1 教學內容方面

農業微生物學課程教學具有內容多、系統性強的特點，涵蓋微生物生命體的各個方面，包括微生物結構和種類、微生物的營養和代謝、微生物的生長和遺傳以及微生物生態等[7-8]。農業微生物學的教學內容主要集中在微生物的基本概念、分類、生理生化特性等方面，較為抽象和理論化，對于沒有接觸過微生物學的學生來說，理解和掌握有一定難度，靠記憶很難形成較為完整的知識結構體系，難以系統化及全方位地掌握和運用微生物學知識，因而教學任務較為繁重且難度增大[7，9]。同時，在農業微生物學教學中，微生物部分內容涉及在農業生產中的應用和作用等，例如，生物農藥開發、植物病害防治、微生物在土壤肥力改善以及在面源污染環境修復中的作用等，都是農業微生物學的重要內容，在實際教學中有待進一步補充。

1.2 教學方法方面

由于微生物形體微小，肉眼不可見，學生很難直觀理解和掌握微生物的特性和應用，因而課堂互動有效性有待進一步提升，農業微生物學的教學模式亟待進一步優化[7]。課程授課學時較少，教學任務重，知識點環環相扣，這要求教師在學時少的情況下，要將教學內容進行精簡，要保證知識的系統性和完整性，并要求學生即時消化課堂內容，做到及時復習，為后續學習打下良好基礎。由于部分學生的生物學基礎有待進一步鞏固，獨立思考課程相關問題的能力有待進一步增強，而課時少使得教師將教學時間用于組織學生對知識點展開深入的、具有延伸性的討論存在一定難度，在教學中對學生的好奇心和求知欲的激發程度有待進一步提升，部分學生對課程的理解可能停留在知識點記憶和考試分數上，其專業能力和學習效果有待進一步提升。因此，部分教師較難在教學中引導學生了解農業微生物學最新的研究進展和研究成果，激發學生的專業興趣，教學效果有待進一步提升。

2 新農科背景下農業微生物學教學改革措施探索

2.1 重視知識系統性和前沿性

通過學習通等網絡學習平臺，在教學過程中推送與教學內容相關的榜樣人物、科教視頻和圖片，并根據視頻或圖片內容，展示農業微生物學領域如微生態制劑、微生物飼料、微生物肥料、微生物農藥、生物能源和農業生態安全等方向的最新研究成果。例如，在緒論教學中，通過“小木耳大產業”展示微生物的經濟價值及科研工作者的榜樣力量；在“微生物代謝”章節，通過推送南極血藻、北極湖沼冒泡以及“小菌株大作為”科普視頻，引導學生分析溫室效應和農業面源污染產生的成因，思考利用哪些微生物可以通過固碳作用減輕溫室效應，如何通過小菌株改善飼料品質以確保農業生態安全等問題；在學習“微生物肥料”章節時，通過推送水華和赤潮、固體廢棄物污染等視頻，結合相關農業新聞，引發學生對農業面源污染問題的思考，進而引出如何通過微生物解決農業面源污染等問題。在此過程中，需要教師不斷更新充實、凝練的教學內容，增加微生物在農業領域的研究現狀和相關的前沿動態內容。將農業微生物學與前沿科技相結合，如基因工程、納米技術等。這些新興科技的應用不僅豐富了教學內容，還使學生能更好地了解和掌握最新科研成果和技術動態[10]。課堂以最新進展和重大科研成果為案例，構建具有系統性、先進性和前沿性的教學內容，通過對科學家的思維方式進行剖析，解析科學問題的發現和發展歷程，培養學生的創新能力和對科學的崇尚精神，提升其學習興趣和學習效率，以及綜合運用所學知識分析和解決問題的能力。

2.2 運用思維導圖教學法

運用圖文技巧并重的思維導圖，把各級主題的關系用相互隸屬與相關層級圖表現出來，將主題關鍵詞通過圖像、顏色等進行可視化展示，并建立思維記憶鏈接，建構主題學習理念和靈活交互的思維特征[11]。在農業微生物學教學過程中引導學生繪制思維導圖，將繁雜的知識點群以點帶面進行串聯，建立知識間的聯系，使教學更加系統化，提高學生學習效率，培養學生富有邏輯的思維模式。實踐中，利用思維導圖整理微生物教學過程所中涉及的重點教學內容，例如，硝化作用是較為重要的知識點，其包括硝化作用的發現、硝化細菌的細胞結構（羧酶體）和類群、硝化細菌的化能自養營養類型及無碳培養基的配制、硝化細菌的產能方式、硝化細菌在氮素生物地球化學循環中的作用，以及其對農業和環境的影響等，都可以通過思維導圖進行串聯。同樣地，關于乳酸發酵的發現、乳酸菌的類群、乳酸菌的營養及代謝產能的方式和乳酸菌在青貯飼料及益生菌劑開發中的作用等內容，也可以利用思維導圖進行完整呈現，使知識點更加系統，提高學生的學習效率。

2.3 多維度促進學生自主學習

隨著計算機網絡應用的普及，教育、概念、模型和方法等隨之發生深刻變革。基于計算機網絡的遠程教育具有強大的信息傳播能力，資源共享性能優異，提供豐富的教學資源，且教學方法極為靈活，可以提高教學主動性和靈活性。在“互聯網+”時代下，靈活利用學習通等網絡平臺，在課前通過問卷調查了解學生對農業微生物學的認知程度和對生命科學知識的掌握程度，為不同層次的學生設計課程教學目標和教學任務提供依據；課中，教師結合不同水平學生的實際情況設計逐漸深入、更具針對性的問題進行課堂討論，活躍課堂氣氛，提升學生分析和解決問題的能力，做到因材施教，激發學生潛能；課后，利用學習視頻、課堂作業和拓展資料共享等功能，分層次地及時跟蹤學生對課堂內容的理解和復習情況，以及對相關前沿動態內容的了解程度，讓學生在豐富多彩的生活體驗中認識、感受和學習農業微生物的價值。以上教學模式有利于在有限的教學時間內完成課堂教學任務，豐富教學內容，拓展學生的知識面，提升課堂教學效率和學生的整體學習效果。

在學生畢業前組織一次學科專業知識的綜合測試，合格者才能授予學位，通過提高學生獲得學位證書的門檻，督促學生牢固、系統掌握專業知識，從而實現具有創新思維和創新能力的產學研用融通共促的創新型人才的教學培養目標。

2.4 構建理論與實踐相結合的教學模式

以學生為中心構建理論知識教學與實踐技能教學相結合、課上教學內容與課下科研實踐技能相結合的微生物學課程教學模式，依托創新創業大賽或科研項目，為學生提供明確的方向，引導學生以問題為中心，以參賽或科研項目的具體實施參與較為完整的科研過程；促進創新創業教育和項目式、引導式專業教育教學的融合，實現以賽（或項目）促教、促學、促創和促改，鼓勵學生參與到專業教師的在研項目具體實施過程，也可自主選擇感興趣的課題，在專業教師的指導下申報大學生科技創新創業計劃項目。這既能鞏固對課堂知識的學習，又鍛煉了其科研能力。另外，在課堂教學過程中引入纖維素分解菌在生產實踐中應用的案例，將課堂教學與企業生產相結合，圍繞介紹纖維素分解菌在實現農業固體廢棄物資源化利用和纖維素酶在飼料生產過程中的關鍵步驟、優良纖維素分解菌菌株選育等開展原理和實施方法的討論，科學引導學生學以致用、拓展思維，實現微生物學基礎理論知識原理和生產實踐應用相結合，為培養農業領域微生物學創新型人才奠定基礎。在農業微生物學實驗課教學過程中，設計與生產生活密切相關的綜合性實驗，如EM菌的分離和篩選、乳酸菌的篩選及青貯飼料的制備、單細胞蛋白菌株篩選與制備等，激發學生學習興趣，提升其科學思維和創新能力。教學團隊指導學生開展微生物肥料和制劑的基礎和深入研究，成功獲批國家級大學生創新創業訓練計劃項目，研究成果獲得省大學生生命科學競賽二等獎和全國生命科學競賽優秀獎。課程教學理論與實踐相結合，學生參與微生物科研工作，教師以能力培養為教學改革的目標，調整教學內容，激發學生學習并掌握理論知識的興趣，培養其科研創新的思維，訓練科學研究能力，實現培養創新型農林人才的目標。

為了培養學生的綜合素質和跨學科思維能力，可以借鑒其他高校在農業微生物學教學中的做法，設置跨學科課程。例如，將農業微生物學與生物信息學、生態學、環境科學等學科相結合，使學生能夠在多個學科領域進行交叉學習和實踐，提高學生的創新能力和解決實際問題的能力[10-11]。

3 結語

在新農科背景下，培養具有創新科學探究思維和技能的大學生是本科教學目標的新要求?！半p一流”建設的競爭機制，進一步優化了農業微生物課程教學模式，培養“重基礎與系統、強操作與創新”的專業人才，準確把握課程定位，圍繞社會發展對人才的需求，基于資源與特色定位，在教學內容、教材和教學模式等方面進行變革和進一步優化提升，達到培養學生綜合運用專業知識的能力，獲得對科學問題探究的思維能力，有助于其創新思維的進一步形成。

本文以草業科學專業農業微生物學課程教學為例，分析其教學內容與教學方法等現狀，從課程理論、實踐訓練和生產實習各環節入手，積極探索新農科建設背景下的產學研融合人才培養模式的課程改革措施，具體包括重視知識系統性和前沿性，運用思維導圖教學法，多維度促進學生自主學習，以及構建理論與實踐相結合的教學模式。目的在于培養學生綜合實踐能力、創新意識、創新能力和科研素養，為服務地方經濟社會發展等提供參考。

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（責編：楊 歡）