梁清 王雪松 宋金娜 徐立新 刘成柏

吉林大学生命科学学院 长春 130012

0 引言

发酵工程是生物工程专业本科生的专业教育必修课，是学生在修完基础理论课之后，运用所学知识来解决工程问题的一门重要课程，是将微生物理论学习与工程相结合的纽带课程。目前已有很多高校生物相关专业开设了该门课程，目的是为医疗、食品等各类涉及发酵知识的相关领域培养储备人才[1]。该课程注重使学生掌握发酵过程中的基本原理和参数控制等方面的知识，使学生对各类发酵产品的生产有初步的了解，并学会根据基础知识的原理，到实际场景中解决问题，为今后从事专业相关的工作奠定基础。该课程涵盖的知识内容非常广泛，覆盖知识点和难点都较多，内容较为抽象，因此，对教学方式和授课手段要求较高。

传统的授课模式侧重知识的传授，学生处于被动接受知识的地位，大量的分散知识点及抽象概念的学习和记忆降低了学生学习的积极性[2]，学生在课上难以集中注意力，从而影响课堂教学的质量。在这种教学模式中，学生的综合能力评价所占的比重较小，对学习过程的考核也较少，很难客观地评价学习效果。因此，需要改变现有的授课模式，拥抱各类新兴技术，引入新的教学理念，汲取多种教学模式的优点，创新教学方式和教学方法[3]，将授课过程变为以学生为中心、形式灵活多样的活动；注意将思政元素引入课程中，帮助学生理解课程学习的目的和意义，将其自身成长与国家发展结合在一起，从而培养学生的工匠精神，提升其建设祖国的使命感和荣誉感；同时改善评价体系，从各个角度全面考查学生的学习效果。

1 教学模式改革的思路

通过将教学过程转变为以学生为中心的自主学习过程，从线下教学方式逐步转变为线上线下混合式教学，从以教材为主转变为基础知识与前沿发展并重，将思政元素引入教学的各个环节，基于成果导向教育（outcome-based education，OBE）方法[4]引导学生个性化学习，反馈教育成果，从而改革教学方式，改善评价体系，重视学生学习过程的同时培养学生的综合能力，发展和提升学生提出问题、查阅资料、整理汇总信息、团队合作、表达沟通、解决问题等方面的能力。在教学过程中，将思政元素融入课程的讲授中，让学生了解我国相关行业的发展现状，提升学生为祖国发展和科技进步贡献自己一份力量的荣誉感和使命感[5]，激发学生努力学习专业知识和提高自身素质的积极性，促使学生身心积极健康地发展。

2 教学模式改革的方法

2.1 丰富教育方式

在“互联网+”的浪潮下，基于超星平台[6]，将发酵工程课程改为线上线下混合式教学，通过对教学内容进行梳理和编排，将部分科普性、阅读性的内容移至线上平台，如与日常生活密切相关的味精的生产、抗生素的发酵、啤酒的酿造等发酵工程应用领域发展前沿等内容，除课上展示PPT、布置阅读相关材料外，还可以搭配小视频等多样化的媒介，并配合自测题目等，使学生可以充分利用碎片化时间进行学习。这样，在线下课堂就可以更详细地讲解教学的重点和难点，还可将这部分讲解内容录屏录像上传至线上平台，在一定时间内共享，供学生课后复习使用。课程线上资源建设如图1所示。这种线上线下教学相结合的方式，可以有效地提升学生的学习效率，同时更便于学生对知识进行复习和巩固。

图1 课程线上资源建设

对于实验和实训部分，可以引入虚拟现实技术，将部分与大型生产设备相关的实践项目改为虚拟仿真实验线上操作，不仅可以提高学生的积极性和参与度，也能提高实验的安全性。在实验和实训的过程中，学生可以对感兴趣的部分深入学习，挖掘新的内容，在创新实验或者创新创业大赛中研究相关课题，进而激发和培养创新思维。

2.2 改善教学手段

充分利用现已普及使用的电脑和手机等现代化工具，在讲授课程的过程中添加多媒体因素。利用已有的线上教学平台开展上课自拍签到、手势签到、抢答等丰富多样的环节，让学生感受到乐趣，激发学生的积极性，提升学生的参与感。拍照签到界面如图2所示，抢答环节界面如图3所示。学生可以通过手机客户端方便地与教师进行互动和交流，有问题也可以及时地向教师咨询，极大地扩展了师生交流的渠道。

图2 拍照签到界面

图3 课程抢答环节界面

通过使用各种平台布置课程任务，鼓励学生在理解基础知识的前提下，深入探索该领域的发展现状，使学生充分地利用网上资源及课后的时间对任务进行学习。线下教学时抽出部分内容采用翻转课堂的方式，让学生提出自己感兴趣的话题，讲解并开展讨论，这有利于扩展学生的视野和思路。对于大多数学生都感兴趣的课题，如学生遇到困难，教师可以在课堂上进行讲解。同时，在线平台的使用有利于对课堂报告、每次课堂测试成绩、课堂讨论的参与率等进行分析，也有利于对学生的学习情况进行跟踪管理，可以应用OBE 方法，根据学生的掌握情况调整教学内容。

2.3 调整评价体系

在传统的考核评价体系中，基本上是按照“平时（30%）+期末考试（70%）”的比例进行考核，其中平时成绩多是由作业和考勤决定的。通过适当增加平时成绩的比例，并将其分为多个组成部分，充分地将线上线下各方面学习的表现考虑进来。例如，在翻转课堂的过程中，学生的表达能力、提出问题和解决问题的能力、课程报告的撰写能力等，线上抢答、知识讨论等方面都被纳入学习过程的考核中，这样可以尽量避免出现学生只在考前学习（不能牢固掌握知识点）的不良学习习惯，让学生体验整个学习过程的乐趣以及解决问题的成就感，同时提升了学生的综合素质，为今后的课题研究奠定了良好的基础。

2.4 引入思政元素

2020年印发的《教育部等八部门关于加快构建高校思想政治工作体系的意见》，提出了“全面推进所有学科课程思政建设”的要求。发酵工程课程教学引入思政元素，可以培养学生为祖国发展而探索科学技术前沿的荣誉感和使命感，对学生产生长期的、潜移默化的积极影响。

授课教师通过强化自身学习认识到思政教育的重要性，提炼课程思政的目标，设计合理的课程思政方案，提出合适的课程思政方法，努力从课程的各个环节中挖掘思政元素的融入点，提升进行课程思政的能力，并学会把握融入思政元素的时机。例如，在课程的绪论部分，从我国古代就已经开始发展的发酵技术的相关历史进行讲解，激发学生的学习兴趣，增强学生的文化自信；通过青霉素发现的故事让学生明白求真务实、坚持不懈的科研精神的重要性；通过抗生素使用泛滥的事例，让学生明白不断突破科学瓶颈的必要性。在讲述时事热点时，让学生感受发酵工程为我国科技发展和经济振兴带来的变化。例如，讲解新冠疫苗通过发酵实现大规模的量产，从而引出疫苗的生产过程和生产技术的发展，使学生充分感受到祖国强大的科技实力，学习科学家无私奉献的敬业精神和爱国情怀；又如在讲授发酵工程的研究热点和前沿知识时，让学生在学习过程中意识到发酵工程技术已经从传统的利用微生物量产各类产品逐步演变至DNA 重组及细胞融合技术、基因组学、代谢组学等新技术，这些新技术与传统发酵技术相融合形成了现代工业发酵技术体系[7]。总之，在讲授发酵工程课程内容时要注意相关内容的与时俱进，要坚持学习，终身学习。

3 发酵工程课程发展展望及结论

发酵工程课程作为一门与实际结合紧密的课程，对于培养学生的实践能力、提升其综合素质具有重要的意义。

在未来的课程发展中，随着信息技术的快速发展，应将更为多元的教学方式引入课程中，充分提升学生的参与感，提高学生的学习主动性和学习效率。在课程实验和实践中，虚拟现实技术的引入将给实验带来更多的可能性，可以提升实验的安全性，加深学生对于发酵过程和工艺的理解，提高学生的实际操作技能，同时进一步扩展学生的思路。学生可以通过参加各类创新实验和竞赛，发散思维，培养创新能力和激发科研热情。

在授课过程中，通过引入更为丰富的教学手段，可以更好地了解学生在学习过程中的掌握情况，根据学生的学习效果进一步调整授课内容，也可以探索与其他课程穿插教学，将相关的知识点更好地提炼总结出来，提升学生的学习效果，系统地构建学生的学习体系。

在课程评价体系中，通过学习先进的评价方式，引入科学的评价方法，更合理且全面地评价学生在学习过程中的表现，鼓励学生全面发展，给学生更多锻炼自己各方面能力的机会。

通过进一步引入思政元素到课程的各个环节中，在专业课程中输入人文价值观念，进一步激发学生的学习热情，鼓励学生学习科学家的敬业精神和爱国情怀，倡导学生注重培养使用科学知识解决问题的能力，提升自身素养，培养工匠精神。