多元架构下的现代发酵技术课程教学改革与探索

吴孔阳1，万苏艳1，杨同香

1.洛阳师范学院生命科学学院（洛阳 471934）；2.河南科技大学食品与生物工程学院（洛阳 471023）

2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调“高校思想政治工作关系到高校培养什么样的人、如何培养人，以及为谁培养人”这个重要问题。在2017年12月，中共教育部党组发布《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》的通知，其中基本任务中提出大力推动以“课程思政”为目标的课堂教学改革，优化课程设置，修订专业教材，完善教学设计，加强教学管理，梳理各门专业课程所蕴含的思想政治教育元素和所承载的思想政治教育功能，融入课堂教学各环节，实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一[1]。尽管课程思政的相关研究已有诸多报道，但因高校学科和专业课程设置差异及教学内容多样性，在今后的教学实践中仍然需要不断探索并实现专业课程与思政教育的有机融合，既要学生学好专业文化知识，更要引导和培养学生正确的人生观、价值观，通过广大教育工作者的共同努力，真正实现“全程育人、全方位育人”，努力开创我国高等教育事业发展新局面[2]。

多元架构下的现代发酵技术课程体系教学改革就是要将思政教育融合、智慧课堂设计、思维导图、理论与实践结合等多层面融入教学过程，并进行效果分析。其中核心内容之一是从“知识性与价值性相统一”的角度发掘该课程知识点中“向上向善的价值观内涵”，“将价值观引导和塑造渗透于知识传授之中”[3]，而不是生硬地在专业课课堂上孤立地谈思政，而是立足现代发酵课程所属学科体系，以勇于创新、严谨求实专业精神注入教学过程，授知识以内涵，传思政以外延，使思政要素有机融合入专业知识中。同时，在教学实施过程中，积极探索该课程的智慧课堂教学、课程思维导图以及理论与实践结合等。由于现代发酵技术课程与微生物学、微生物工程、生物化学及分子生物学等基础课程有交叉融合，其知识体系具有诸多关联和共性，因此此次所探讨的多元架构下现代发酵技术课程教学改革期望对其相关课程改革亦有参考作用。

1 课程改革背景及思路

为实现我校内涵外延建设双提升，提高人才培养质量和更好服务国家和区域经济社会发展，对本科专业培养方案进行了修订和优化。在这样背景下，“现代发酵技术”课程被引入生物技术专业新修订培养方案中。“现代发酵技术”课程是在微生物学、生物化学以及分子生物学等课程基础上开设的一门专业必修课程。课程改革思路是以促进学生掌握课程教学大纲为中心，将“立德树人”始终贯穿于教学体系，积极适应教学信息化发展趋势，将课程理论与实践形成有机统一体。

2 多元架构下课程改革措施

2.1 教学过程融入思政教育

自然科学类课程的思政元素较难挖掘，且融入思政元素并无定法，这正是教师发挥创造力的地方，但无论采用何种融入方法，都应当遵循“润物细无声”的原则[4]。在讲授医药发酵技术的教学内容时，会提及在医药领域中具有里程碑意义的事件，那便是青霉素的发现，这也是被认为在第二次世界大战期间最重要、最伟大的科技成就之一[5]。之所以认为青霉素发现意义重大，很大程度上是因为1941年青霉素应用于临床，拯救了全世界无数人的生命。Alexander Fleming（弗莱明）、Howard Walter Florey（弗洛里）和Ernst Boris Chain（钱恩）三位科学家为青霉素的相关研究做出了杰出贡献，并于1945年获得诺贝尔生理学或医学奖。进一步介绍青霉素的产业化过程，使学生意识到这是从传统发酵进入现代发酵工业的转折点，诞生一个新的产业部门即现代发酵工业。而就在2020年1月，科技部、发展改革委、教育部、中科院、自然科学基金委印发《加强“从0到1”基础研究工作方案》（国科发基[2020]46号）的通知，从中可以看出我国开始从多举措加强“从0到1”的原创性基础研究，在政策、措施及项目等方面鼓励我国科学家，尤其是青年人才，开辟新领域、提出新理论、发展新方法，取得重大开创性的原始创新成果，占领国际科技竞争的制高点。在课程教学设计过程中，应该让学生明白为什么此类研究工作能够获得诺贝尔奖？科学家们在青霉素产业化过程中到底做了哪些科技攻关？青霉素现代发酵工业体系的建立对我们有哪些启示呢？通过对比分析、探讨交流、找出问题，鼓励学生在课程学习过程中积极思考，引导学生树立科技创新意识和创新思维。

另外，在讲授乳制品发酵技术这一章节的教学内容时，这里就有一些思政元素可以恰如其分地融入到课程教学中去。例如对酸乳概念的阐述，无论是国际乳业联盟（IDF）、联合国粮油组织（FAO）、世界卫生组织（WHO）还是我国国家标准对酸乳定义，均有这段类似文字描述：以生牛（羊）乳或乳粉为原料，经杀菌、接种嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌（德氏乳杆菌保加利亚亚种）发酵制成的产品[6-7]。乳酸菌种类繁多，为什么必须指定嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌（德氏乳杆菌保加利亚亚种）？缺少其中一种或新增加一种或多种菌株，行不行？这里就可以跟学生讲清楚嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种的共生关系对酸乳品质影响的重要性[8-9]。以微生物世界中的共生关系来阐述团队协作精神，可以以小见大。在讲授发酵剂这一部分内容时，还可以跟学生谈谈菌种的重要价值和意义。在发酵工业生产中，掌握优良菌株资源无疑是在发酵上游占据核心地位。一些“卡脖子”技术现象的出现，也要使学生明白，我国在自主知识产权的益生菌菌株方面不断取得突破，对于提升中国制造、树立中国品牌具有重要意义。另外，再举个酸乳后酸化这个例子，由于酸乳发酵剂特性会引起后酸化现象，那就可以引导学生思考，如何控制酸乳后酸化？尽管在给学生提供的参考书及资料中有一些控制策略，这也是一个科学技术问题，也是国内外相关领域学者关心的问题，学生可以根据所掌握的知识，大胆地讲出自己认为的一些可控措施，必要时可以进行可行性分析或试验探究。从这些角度，可以引导学生积极向上的创造精神和实践精神。

2.2 以互联网大平台为基础，开拓智慧课堂教学模式

伴随着教育信息化2.0行动计划的实施，更多便捷的沟通方式和学习平台被引入传统课堂教学中，可极大地丰富教学内容和教学方法。雨课堂在我校已有很好的推广和应用，教师和学生在使用过程中普遍能够接受。结合现代堆肥发酵技术这一章节进行阐述，介绍移动网络信息及其雨课堂辅助下的教学模式。

在实施教学过程中，通常在课前设置预习环节，通过微信群、QQ群等发布教学目标和要求，传输这一章重点难点知识，引导学生提前学习，同时提供一个有关某地区近几十年间的生态环境变化视频素材，结合发布内容让小组讨论和交流。在课堂上，打破以往教学方式，即教师全程讲授，学生“被动”学习的过程。在雨课堂教学模式下，可以简要了解学生预习情况后，讲授固体废物好氧堆肥发酵技术过程，引导学生积极思考堆肥过程中微生物所起的作用是什么？对于不同固体废弃物，堆肥发酵工艺选择依据有哪些？堆肥的质量控制指标有哪些？污泥高温堆肥面临的技术瓶颈有哪些？畜禽粪堆肥工艺对生态环境有何影响？此外国家实施化肥、农药使用减量行动计划对发酵有机肥产业有何促进作用？通过互动交流，与学生进行讨论。另外上课中通过雨课堂平台适时以选择题、判断题等形式了解知识点掌握情况。雨课堂的弹幕和投稿功能有时也能提供更多与学生互动的机会。在课后，课堂结束布置的作业任务以及课堂测试等，均可以通过雨课堂后台呈现出来，这样就容易去分析学情，不断完善教学和巩固教学内容。

2.3 课程思维导图

“学科思维导图”被认为是提升教师的教学效能和学生学习能力的高效学习工具，恰到好处地体现以学生为中心，鼓励系统思维、发散思维和知识迁移以及创新能力的培养[10]。现代发酵技术课程体系通过构建思维导图，有助于学生建立系统思维。以啤酒发酵技术和乳品发酵技术为例（图1和图2），学生结合课程所学内容，根据自己理解独立制作课程思维导图。这种方式有助于学生建立合理的知识框架，也便于其自主学习和复习。课程思维导图能够很直观地呈现课程章节的知识结构，辅助学生理清教学目标、教学重点难点知识以及前导和后续知识的逻辑关系。

2.4 理论与实践结合

现代发酵技术课程是一门实践应用性比较强的专业课程。为了更好地承担课程教学和提高自身专业实践能力，我校教师曾在乳品企业工作锻炼一年，也正是能够近距离接触乳制品发酵生产，深入了解各类乳制品加工工艺以及参与乳制品新品研发和产品检验等工作，对乳制品发酵技术有了新的理解和认识，也促使我校教师要不断强化自己基础理论学习和实践锻炼，在之后的相关课程内容教学过程中，将课程理论与工业生产结合起来，深入浅出地解析乳制品发酵技术知识点。

当然现代发酵技术课程本身也安排有相应的实训教学内容，共计18学时。结合我院实际情况，开设了啤酒发酵工艺实训。在课程实训阶段，将班级学生分成小组，设组长一名。在实训内容上，设置小型啤酒酿造设备介绍及发酵罐的消毒、麦芽汁的制备、糖度的测定、啤酒发酵、啤酒的感官检验等主要内容。进行这样的教学安排，将课堂讲授的啤酒发酵技术应用于实践，可极大地提高学生的学习兴趣。在实训过程中，学生们积极参与，尤其是在后期产品感官检验环节，大家都很兴奋，毕竟是学生自己酿造的啤酒，按照指定的感官评分标准，对啤酒样品进行感官评分。实训结束后，安排各小组长布置学习任务。最终每个小组形成一份啤酒发酵工艺实训报告，以此作为该课程考核的一个重要环节。有些学生出于对课程内容兴趣爱好主动联系，希望进一步做啤酒发酵相关的创新实验，教师也非常愿意指导学生。后来，这些学生申请到了国家级大学生创新创业训练计划项目，在挑战杯、创青春等省赛获奖。由此反思，教育部在深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见中指出要推动科研反哺教学，强化科研育人功能，作为专业课教师，更应该在课程教学改革过程中，不断突破因循守旧、循规蹈矩的教学理念，在改革中勇往直前，在实践中践行培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才[11]。

图1 啤酒发酵技术思维导图

图2 乳制品发酵技术思维导图

3 课程改革评价分析

在现代发酵技术课程中开展思政教育融合、智慧课堂设计、思维导图、理论与实践结合等教学改革，不仅可以较全面讲授课程知识结构体系，课上+课下的教学模式可培养学生的自主学习能力和实践能力，同时还有助于建立理论与实践之间或者课程之间、学科之间的关联，为学生探究式学习和教师开展启发式教学打好基础。借助于多媒体资源和新技术平台优化课堂教学方式，构建课堂教学情境，激发学生学习的兴趣。

4 结语

在深化本科教育教学改革的过程中，专业课程教学不再是简单的知识传授，而应该实现知识、能力和素质的有机融合，这些必然要求教师全面提高课程建设质量，用心备好每一门课，用心讲好每一堂，用心去反思每一次教学过程。以所讲授现代发酵技术课程为例，开展基于思政教育融合、智慧课堂设计、思维导图、理论与实践结合等多元架构下的教学改革探索，在实践中获到了积极的教学效果：激发学生的学习兴趣和探究的内在驱动力。事实上，无论采用哪一种教学手段和方法，其最终都是期望学生们在学习过程中学好专业知识，在知识的海洋中成长成才。

另外，谈到思政教育融合，正如习近平总书记所说，要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。作为高校教师，在承担各门专业课程教学，如现代发酵技术课程，就要始终不渝地贯彻党的教育方针政策，把“立德树人”作为教育根本任务贯穿于课程设计和教学过程中，不断总结经验和教训，借助信息化的教学手段和理念，把教学改革落到实处，最终使得教学改革成果惠及学生。唯有不断突破自我，追求卓越，在打造“金课”、淘汰“水课”，建设适应新时代要求的一流本科课程的理念下去实现教育的本质。