“雙碳”背景下農業資源與環境專業課程教學改革探索

摘" 要：為實現“雙碳”戰略目標，農業資源與環境專業作為“雙碳”專業人才培養的主陣地之一，專業課程的教學改革探索迫在眉睫。該文以微生物學課程為例，根據農業資源與環境專業的特點，結合地方學校特色，以學生為中心，從課程培養目標、課程內容及教學方法等方面探索具有創新能力和實踐能力的“雙碳”人才培養模式，為專業其他課程改革提供參考。

關鍵詞：碳達峰；碳中和；微生物學；教學方法；課程改革

中圖分類號：G642" " " 文獻標志碼：A" " " " " "文章編號：2096-9902（2025）06-0124-04

Abstract： In order to achieve the \"dual-carbon\" strategic goal， the major of agricultural resources and environment is one of the main fronts for cultivating \"dual-carbon\" professional talents， and the exploration of teaching reform of professional courses is imminent. This paper takes the Microbiology course as an example. According to the characteristics of the agricultural resources and environment major， combined with the characteristics of local schools， and centered on students， we explore innovative and practical capabilities from aspects such as curriculum training goals， course content and teaching methods. \"Dual-carbon\" talent training model provides reference for the reform of other courses in the profession.

2020年9月22日，國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上宣布，“二氧化碳排放力爭于 2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”，即“雙碳”戰略目標[1]。“雙碳”即為碳達峰與碳中和。2022年4月，為適應國家“雙碳”專業人才的培養新需求，教育部特出臺了《加強碳達峰碳中和高等教育人才培養體系建設工作方案》，支持高校全面加強碳達峰碳中和人才培養，加強綠色低碳教育，促進傳統專業轉型升級，深化產教融合協同育人，加大教學資源建設力度，為實現“雙碳”戰略目標做好人才儲備[2-4]。隨著全球氣候變化的加劇和資源的日益緊張，與“雙碳”戰略目標有著直接關聯的資源與環境領域面臨著前所未有的挑戰，傳統的教學模式習慣于理論知識的灌輸，而對學生實踐能力和創新思維的培養有所欠缺，這導致學生在面對實際問題時，往往缺乏足夠的分析和解決能力。因此農業資源與環境專業的教學改革顯得尤為重要[5-6]。而微生物學作為該專業的專業必修課程之一，其教學改革探索對于培養適應新時代需求的“雙碳”戰略人才具有深遠的意義。通過這一改革，期待能夠培養出更多具有創新精神和實踐能力的優秀人才，為我國的農業可持續發展和環境保護事業作出更大的貢獻。

1" 課程教學現狀分析

微生物學課程是面向農業資源與環境專業本科生開設的一門專業必修課，課程開設于大二下學期，共56學時，其中課堂理論教學32學時，實驗教學24學時。自湖北工程學院2010年首次招收農業資源與環境專業本科生起就開設了微生物學課程，截至2024年底已有14屆學生學習過該課程。通過多年的課程教學實踐，課程團隊總結了“雙碳”背景下微生物學課程教學改革亟需解決的重點問題。

1.1" 課程培養目標與“雙碳”人才培養目標匹配度

在“雙碳”人才的培養需求下，微生物學課程培養目標應緊密結合國家戰略需求和學科前沿發展，培養學生應對氣候變化、推動綠色低碳發展等挑戰的創新能力和實踐能力，增強“雙碳”意識和社會責任感，同時注重跨學科綜合能力的培養和可持續發展理念的灌輸。通過這樣的更新，微生物學課程能夠更好地服務于“雙碳”目標和可持續發展。

1.2" 課程教學內容更新問題

微生物學課程涵蓋微生物的分類、特性、生長與代謝、遺傳變異基礎以及微生物在環境、工農業及醫學各領域的應用，內容涉及從個體形態到菌落，從基因到生態環境，從微觀到宏觀，從基礎到應用。微生物種類繁多，形態各異，功能也各不相同。微生物世界廣袤且深邃。在“雙碳”背景下，各領域綠色低碳發展將成為主流，課程教學內容應結合這一需求進行更新和整合，以適應“雙碳”人才戰略目標。

1.3" 教學模式和考核評價方式亟需改革

微生物學課程是一門實踐性較強的專業基礎課程，為更好地培養學生的創新能力和實踐能力，應注重創新教學方法，將“以教師為中心”的教學模式轉變成“以學生為中心”，構建注重過程評價的多元化評價方式，激發學生學習的積極性，提高課程參與度，培養綜合能力強的“雙碳”人才。

2" “雙碳”背景下微生物學課程培養目標的重構

湖北工程學院（以下簡稱“我校”）的農業資源與環境專業為湖北省重點學科和湖北省一流本科建設專業，也是“十四五”湖北省高等學校優勢特色學科群（特色農業資源開發與高效利用）的主要支撐專業。微生物學是我校農業資源與環境專業的專業必修課程，微生物與“雙碳”背景聯系緊密，比如水稻田或沼澤地中厭氧微生物引發的反硝化作用會導致溫室氣體排放等。但傳統的微生物學的課程目標與“雙碳”人才培養的目標匹配度較差，因此需要在傳統微生物學課程目標基礎上對其進行重構。依據湖北工程學院堅持地方型、教學型、應用型的辦學定位，結合農業資源與環境專業學生的培養要求，對微生物學課程培養目標進行相應改革，以培養學生的創新思維和實踐能力。除了需要學生能掌握微生物的分類、形態結構、生理生化特征、代謝途徑及應用、微生物生長繁殖的基本規律及應用等理論基礎知識外，該課程還需要學生達到具備進行微生物分離、培養、鑒定和檢測的能力，利用微生物學知識探究和解決問題的科學研究能力，溝通和匯報的能力等能力目標，同時還要培養學生的科學思維和創新精神，培養工匠精神和吃苦耐勞精神，以及培養高度社會責任感和團隊合作的意識。

3" “雙碳”背景下微生物學課程內容的更新與整合

3.1" 豐富課程內容

在“雙碳”目標的推動下，微生物學課程也需要更新和整合與碳排放、碳中和相關的理論與技術。微生物是地球生物圈物質轉化和元素循環的引擎，微生物在各個生境的碳匯過程中都發揮著關鍵作用。微生物固碳是指微生物通過吸收無機碳（如CO2）并將其轉化為有機碳的過程。這是自然界中無機碳轉化為有機碳并進入生物圈的重要途徑，對于減少大氣中CO2的含量、緩解溫室效應具有重要意義。

為了適應“雙碳”人才的培養要求，通過對課程教學大綱和教學內容的優化，增加微生物的新陳代謝章節中自養微生物的固定和生物固氮及微生物的生態章節中碳循環和微生物與環境保護內容的課時投入，系統講授“雙碳”戰略目標背景、內涵、意義及“雙碳”最新研究進展。焦念志院士就曾從水圈的角度提出了“微生物負排放”的理念，微藻等微生物可通過吸收CO2并將其轉化為有機物質，從而增加海洋碳匯。通過研發微生物負排放的過程機制、形成理論和技術體系，將這些技術體系運用于海洋環境，從而將海洋“污染區”轉變為“碳增匯場”。而在陸地生態系統方面，微生物在土壤碳循環中有著重要作用，如草地、森林、濕地環境等不同生態系統中土壤微生物與土壤碳積累都有著密切關聯。土壤中的微生物可以通過分解有機物質、形成腐殖質等方式，將大氣中的CO2固定下來。此外，一些特定的微生物（如根瘤菌）還可通過固氮作用間接促進植物的碳固定。通過了解該領域的研究動態，可拓展學生的視野，進而提高學生的學習興趣。

3.2" 立足地方特色產業

孝感米酒是孝感市的“城市名片”。在教學過程中，聚焦孝感米酒產業，內容涵蓋原料選擇、糖化發酵到最終產品質量控制的全過程，在相應的章節中穿插進去，如真核微生物章節討論孝感米酒蜂窩酒曲的微生物類型；微生物的新陳代謝章節探討如何通過微生物調控來優化米酒品質；微生物的遺傳與變異章節探討基因工程在改良米酒發酵微生物中的應用等，真正讓學生深入理解微生物的工業應用，培養學生的工匠精神和社會責任感。

3.3" 融入思政元素

本課程于2023年獲批校級課程思政示范課程，通過課程思政項目立項建設，課程教學團隊重新修訂教學大綱，將思政元素融入教學大綱，進一步更新教學內容，添加未培養微生物、腸道微生態與人類健康、微生物與“雙碳”經濟等方面的內容；重新編寫微生物學教案，在教材各章節、教學各環節充分融入思政元素，做到思政元素全覆蓋。本課程的許多知識點與碳排放、碳中和有著必然的聯系，比如微生物在土壤碳固持和水體碳增匯方面的應用，進一步闡述“雙碳”目標的戰略意義及我們國家的大國擔當，增強學生的民族自豪感。結合我國在環境污染修復方面的微生物應用案例，讓學生了解目前國家生態文明建設及環保技術產業的進展，進一步明確科技報國理想，鼓勵學生投身環保事業，培養學生的社會責任感。

4" “雙碳”背景下微生物學課程教學方法的優化與改革

4.1" 采用線上線下混合式教學模式

微生物學課程為線上線下混合課程，現已在優課聯盟平臺上線運行了5期次，輔助線下教學。采用線上教學視頻學習和線下課堂講解的混合式教學方法，線下也改變過去“滿堂灌”的方式，過程中穿插思政討論、翻轉課堂和雨課堂搶答等方式，增強教學趣味性，充分激發學生的興趣，提高教學的參與度。

本課程教學借鑒BOPPPS方法，運用“三段法”進行教學組織實施。在課前階段，利用線上教學視頻、紀錄片等激發學生興趣，明確學習方向；在課中階段，通過重難點梳理、小組互動討論等，加深學生對知識的理解；在課后階段，鞏固課堂所學，訓練學生自主探索、研究和實踐能力。教學過程提供多樣化的教學資源，如最新科研論文、視頻案例、虛擬仿真實驗等，采用多樣的教學方法，如PBL、翻轉課堂等，充分調動學生參與各個教學環節；教學案例結合米酒生產及工藝等孝感本土特色產業，提高學生學習興趣；在課程教學各個環節都融入思政元素，讓專業知識和技能培養相融合，促進學生全面發展。具體實施組織過程見表1。

4.2" 項目驅動式學習，學以致用

微生物學課程采用“理論—實踐—科研”的漸進式人才培養方式，緊密結合全國大學生生命科學競賽、“挑戰杯”及“互聯網+”等國家級A類競賽和老師的科研項目[7]，圍繞微生物相關的實驗項目展開，如土壤中解磷解鉀菌的篩選、米酒生產等，讓學生在解決具體微生物學問題的過程中學習知識和技能，增加學生參與度。課程團隊成員每年都為參加各類競賽和大學生創新創業項目的學生開放科研實驗室，師生共同探索微生物領域的前沿問題，如微生物在濕地N2O排放中的作用、貝萊斯芽胞桿菌的基因調控等，目前已獲國家級和省級獎項十余項，全面培養了學生的創新思維和科研能力。

4.3" 改革考試方法，注重學習過程評價

微生物學課程成績評定主要以“三評”為主：強調學習過程評價，注重教學效果評價，構建多元化課程評價體系。線上線下混合式教學方法評價體系采用線上（40%）+線下（60%）的考核比例（表2），注重學習過程評價，降低了線下期末考試在課程成績所占的比重（由70%降為50%），考試題則盡可能結合專業實際和思政元素，有一定的拓展空間，以避免死記硬背的復習方式，鼓勵獨立思考，引導學生主動自主學習。

5" 結束語

資源環境行業是實現“雙碳”戰略目標的重點領域，農業資源與環境專業應以國家發展戰略為導向，進一步推動專業課程改革，培養適應國家發展新形勢、服務社會的“雙碳”專業人才。本文以微生物學課程為例，深入探討了在“雙碳”戰略背景下，農業資源與環境專業課程教學改革的必要性和實施路徑，結合課程內容和專業特色，通過將“雙碳”目標融入課程目標，重新梳理和整合了課程內容，并優化改革了教學方法，采用線上線下混合式教學模式、項目驅動式學習方法，建立了多元化的全過程考核評價體系。通過專業的教學，我們不僅提高了學生的就業信心，還激發了他們的學習興趣和實踐能力。改革實踐表明，這些措施不僅有助于提高學生的理論知識水平和實踐能力，還能增強他們的社會責任感和創新能力，為實現“雙碳”目標作出貢獻。

參考文獻：

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基金項目：湖北小城鎮發展研究中心研究項目（2023B013）；湖北工程學院課程思政示范項目（KCSZ202325、KCSZ202417）；湖北工程學院教學改革研究項目（2023044、2020A15）

第一作者簡介：黃宏霞（1980-），女，博士，副教授。研究方向為生物質資源利用。