梁清 王雪松 宋金娜 徐立新 劉成柏

吉林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 長春 130012

0 引言

發(fā)酵工程是生物工程專業(yè)本科生的專業(yè)教育必修課，是學(xué)生在修完基礎(chǔ)理論課之后，運(yùn)用所學(xué)知識來解決工程問題的一門重要課程，是將微生物理論學(xué)習(xí)與工程相結(jié)合的紐帶課程。目前已有很多高校生物相關(guān)專業(yè)開設(shè)了該門課程，目的是為醫(yī)療、食品等各類涉及發(fā)酵知識的相關(guān)領(lǐng)域培養(yǎng)儲備人才[1]。該課程注重使學(xué)生掌握發(fā)酵過程中的基本原理和參數(shù)控制等方面的知識，使學(xué)生對各類發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)有初步的了解，并學(xué)會根據(jù)基礎(chǔ)知識的原理，到實(shí)際場景中解決問題，為今后從事專業(yè)相關(guān)的工作奠定基礎(chǔ)。該課程涵蓋的知識內(nèi)容非常廣泛，覆蓋知識點(diǎn)和難點(diǎn)都較多，內(nèi)容較為抽象，因此，對教學(xué)方式和授課手段要求較高。

傳統(tǒng)的授課模式側(cè)重知識的傳授，學(xué)生處于被動接受知識的地位，大量的分散知識點(diǎn)及抽象概念的學(xué)習(xí)和記憶降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[2]，學(xué)生在課上難以集中注意力，從而影響課堂教學(xué)的質(zhì)量。在這種教學(xué)模式中，學(xué)生的綜合能力評價所占的比重較小，對學(xué)習(xí)過程的考核也較少，很難客觀地評價學(xué)習(xí)效果。因此，需要改變現(xiàn)有的授課模式，擁抱各類新興技術(shù)，引入新的教學(xué)理念，汲取多種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)，創(chuàng)新教學(xué)方式和教學(xué)方法[3]，將授課過程變?yōu)橐詫W(xué)生為中心、形式靈活多樣的活動；注意將思政元素引入課程中，幫助學(xué)生理解課程學(xué)習(xí)的目的和意義，將其自身成長與國家發(fā)展結(jié)合在一起，從而培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神，提升其建設(shè)祖國的使命感和榮譽(yù)感；同時改善評價體系，從各個角度全面考查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

1 教學(xué)模式改革的思路

通過將教學(xué)過程轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的自主學(xué)習(xí)過程，從線下教學(xué)方式逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下混合式教學(xué)，從以教材為主轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)知識與前沿發(fā)展并重，將思政元素引入教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，基于成果導(dǎo)向教育（outcome-based education，OBE）方法[4]引導(dǎo)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)，反饋教育成果，從而改革教學(xué)方式，改善評價體系，重視學(xué)生學(xué)習(xí)過程的同時培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，發(fā)展和提升學(xué)生提出問題、查閱資料、整理匯總信息、團(tuán)隊(duì)合作、表達(dá)溝通、解決問題等方面的能力。在教學(xué)過程中，將思政元素融入課程的講授中，讓學(xué)生了解我國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，提升學(xué)生為祖國發(fā)展和科技進(jìn)步貢獻(xiàn)自己一份力量的榮譽(yù)感和使命感[5]，激發(fā)學(xué)生努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識和提高自身素質(zhì)的積極性，促使學(xué)生身心積極健康地發(fā)展。

2 教學(xué)模式改革的方法

2.1 豐富教育方式

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的浪潮下，基于超星平臺[6]，將發(fā)酵工程課程改為線上線下混合式教學(xué)，通過對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理和編排，將部分科普性、閱讀性的內(nèi)容移至線上平臺，如與日常生活密切相關(guān)的味精的生產(chǎn)、抗生素的發(fā)酵、啤酒的釀造等發(fā)酵工程應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展前沿等內(nèi)容，除課上展示PPT、布置閱讀相關(guān)材料外，還可以搭配小視頻等多樣化的媒介，并配合自測題目等，使學(xué)生可以充分利用碎片化時間進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣，在線下課堂就可以更詳細(xì)地講解教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，還可將這部分講解內(nèi)容錄屏錄像上傳至線上平臺，在一定時間內(nèi)共享，供學(xué)生課后復(fù)習(xí)使用。課程線上資源建設(shè)如圖1所示。這種線上線下教學(xué)相結(jié)合的方式，可以有效地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，同時更便于學(xué)生對知識進(jìn)行復(fù)習(xí)和鞏固。

圖1 課程線上資源建設(shè)

對于實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)部分，可以引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將部分與大型生產(chǎn)設(shè)備相關(guān)的實(shí)踐項(xiàng)目改為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)線上操作，不僅可以提高學(xué)生的積極性和參與度，也能提高實(shí)驗(yàn)的安全性。在實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)的過程中，學(xué)生可以對感興趣的部分深入學(xué)習(xí)，挖掘新的內(nèi)容，在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)或者創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中研究相關(guān)課題，進(jìn)而激發(fā)和培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

2.2 改善教學(xué)手段

充分利用現(xiàn)已普及使用的電腦和手機(jī)等現(xiàn)代化工具，在講授課程的過程中添加多媒體因素。利用已有的線上教學(xué)平臺開展上課自拍簽到、手勢簽到、搶答等豐富多樣的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生感受到樂趣，激發(fā)學(xué)生的積極性，提升學(xué)生的參與感。拍照簽到界面如圖2所示，搶答環(huán)節(jié)界面如圖3所示。學(xué)生可以通過手機(jī)客戶端方便地與教師進(jìn)行互動和交流，有問題也可以及時地向教師咨詢，極大地擴(kuò)展了師生交流的渠道。

圖2 拍照簽到界面

圖3 課程搶答環(huán)節(jié)界面

通過使用各種平臺布置課程任務(wù)，鼓勵學(xué)生在理解基礎(chǔ)知識的前提下，深入探索該領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，使學(xué)生充分地利用網(wǎng)上資源及課后的時間對任務(wù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。線下教學(xué)時抽出部分內(nèi)容采用翻轉(zhuǎn)課堂的方式，讓學(xué)生提出自己感興趣的話題，講解并開展討論，這有利于擴(kuò)展學(xué)生的視野和思路。對于大多數(shù)學(xué)生都感興趣的課題，如學(xué)生遇到困難，教師可以在課堂上進(jìn)行講解。同時，在線平臺的使用有利于對課堂報告、每次課堂測試成績、課堂討論的參與率等進(jìn)行分析，也有利于對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行跟蹤管理，可以應(yīng)用OBE 方法，根據(jù)學(xué)生的掌握情況調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。

2.3 調(diào)整評價體系

在傳統(tǒng)的考核評價體系中，基本上是按照“平時（30%）+期末考試（70%）”的比例進(jìn)行考核，其中平時成績多是由作業(yè)和考勤決定的。通過適當(dāng)增加平時成績的比例，并將其分為多個組成部分，充分地將線上線下各方面學(xué)習(xí)的表現(xiàn)考慮進(jìn)來。例如，在翻轉(zhuǎn)課堂的過程中，學(xué)生的表達(dá)能力、提出問題和解決問題的能力、課程報告的撰寫能力等，線上搶答、知識討論等方面都被納入學(xué)習(xí)過程的考核中，這樣可以盡量避免出現(xiàn)學(xué)生只在考前學(xué)習(xí)（不能牢固掌握知識點(diǎn)）的不良學(xué)習(xí)習(xí)慣，讓學(xué)生體驗(yàn)整個學(xué)習(xí)過程的樂趣以及解決問題的成就感，同時提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)，為今后的課題研究奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.4 引入思政元素

2020年印發(fā)的《教育部等八部門關(guān)于加快構(gòu)建高校思想政治工作體系的意見》，提出了“全面推進(jìn)所有學(xué)科課程思政建設(shè)”的要求。發(fā)酵工程課程教學(xué)引入思政元素，可以培養(yǎng)學(xué)生為祖國發(fā)展而探索科學(xué)技術(shù)前沿的榮譽(yù)感和使命感，對學(xué)生產(chǎn)生長期的、潛移默化的積極影響。

授課教師通過強(qiáng)化自身學(xué)習(xí)認(rèn)識到思政教育的重要性，提煉課程思政的目標(biāo)，設(shè)計合理的課程思政方案，提出合適的課程思政方法，努力從課程的各個環(huán)節(jié)中挖掘思政元素的融入點(diǎn)，提升進(jìn)行課程思政的能力，并學(xué)會把握融入思政元素的時機(jī)。例如，在課程的緒論部分，從我國古代就已經(jīng)開始發(fā)展的發(fā)酵技術(shù)的相關(guān)歷史進(jìn)行講解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的文化自信；通過青霉素發(fā)現(xiàn)的故事讓學(xué)生明白求真務(wù)實(shí)、堅持不懈的科研精神的重要性；通過抗生素使用泛濫的事例，讓學(xué)生明白不斷突破科學(xué)瓶頸的必要性。在講述時事熱點(diǎn)時，讓學(xué)生感受發(fā)酵工程為我國科技發(fā)展和經(jīng)濟(jì)振興帶來的變化。例如，講解新冠疫苗通過發(fā)酵實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的量產(chǎn)，從而引出疫苗的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，使學(xué)生充分感受到祖國強(qiáng)大的科技實(shí)力，學(xué)習(xí)科學(xué)家無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神和愛國情懷；又如在講授發(fā)酵工程的研究熱點(diǎn)和前沿知識時，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中意識到發(fā)酵工程技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的利用微生物量產(chǎn)各類產(chǎn)品逐步演變至DNA 重組及細(xì)胞融合技術(shù)、基因組學(xué)、代謝組學(xué)等新技術(shù)，這些新技術(shù)與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相融合形成了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵技術(shù)體系[7]?？傊?，在講授發(fā)酵工程課程內(nèi)容時要注意相關(guān)內(nèi)容的與時俱進(jìn)，要堅持學(xué)習(xí)，終身學(xué)習(xí)。

3 發(fā)酵工程課程發(fā)展展望及結(jié)論

發(fā)酵工程課程作為一門與實(shí)際結(jié)合緊密的課程，對于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、提升其綜合素質(zhì)具有重要的意義。

在未來的課程發(fā)展中，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，應(yīng)將更為多元的教學(xué)方式引入課程中，充分提升學(xué)生的參與感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和學(xué)習(xí)效率。在課程實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入將給實(shí)驗(yàn)帶來更多的可能性，可以提升實(shí)驗(yàn)的安全性，加深學(xué)生對于發(fā)酵過程和工藝的理解，提高學(xué)生的實(shí)際操作技能，同時進(jìn)一步擴(kuò)展學(xué)生的思路。學(xué)生可以通過參加各類創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和競賽，發(fā)散思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和激發(fā)科研熱情。

在授課過程中，通過引入更為豐富的教學(xué)手段，可以更好地了解學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的掌握情況，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)一步調(diào)整授課內(nèi)容，也可以探索與其他課程穿插教學(xué)，將相關(guān)的知識點(diǎn)更好地提煉總結(jié)出來，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，系統(tǒng)地構(gòu)建學(xué)生的學(xué)習(xí)體系。

在課程評價體系中，通過學(xué)習(xí)先進(jìn)的評價方式，引入科學(xué)的評價方法，更合理且全面地評價學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)，鼓勵學(xué)生全面發(fā)展，給學(xué)生更多鍛煉自己各方面能力的機(jī)會。

通過進(jìn)一步引入思政元素到課程的各個環(huán)節(jié)中，在專業(yè)課程中輸入人文價值觀念，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，鼓勵學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家的敬業(yè)精神和愛國情懷，倡導(dǎo)學(xué)生注重培養(yǎng)使用科學(xué)知識解決問題的能力，提升自身素養(yǎng)，培養(yǎng)工匠精神。