基于工程教育認證的 “微生物學”課程教學改革

【摘" " 要】制藥工程專業是泰州學院“十四五”期間工程教育認證的試點專業。為了將工程教育認證理念落實到“微生物學”課程教學中，文章結合專業人才培養特點，對基于工程教育認證的課程教學內容、教學方法及教學評價開展了一系列改革探索，重點突出教學內容的應用性、先進性和教育性，運用翻轉課堂、“基于問題的學習”和“基于項目的學習”等教學方法，加強形成性評價和目標達成度評價。這些教學改革措施旨在讓學生在知識、能力和素質方面得到全面提升，真正做到 “學生中心、產出導向、持續改進”，保證“微生物學”課程對工程教育認證形成有力支撐。

【關鍵詞】工程教育認證；“微生物學”課程；教學改革

【引用格式】王彎彎，芮海云，朱年青.基于工程教育認證的“微生物學”課程教學改革[J].黑龍江教育（理論與實踐），2025，79（2）：58-60.

【中圖分類號】G642.0" " " " " " " " "【文獻標識碼】A" " " " " " " " 【文章編號】1002-4107（2025）02-0058-03

一、引言

2016年，我國成為國際本科工程學位互認協議《華盛頓協議》的正式會員，開始按照國際標準開展本科工程教育認證。本科工程教育認證要求工科畢業生達到12方面的畢業要求，而其中一些方面是我國傳統工科教育未能覆蓋的，這對我國深化工程教育改革，提高工程教育人才培養質量提出了更高的要求[1]。工程教育認證的核心理念是“學生中心、產出導向、持續改進”，通過產出導向的教學設計、實施和評價，確保畢業生達到工程教育質量標準。專業畢業要求是由培養方案中每門具體課程支撐的，遵循工程教育認證理念的課程教學是工程教育認證的基本保證。制藥工程專業是泰州學院“十四五”期間工程教育認證試點專業。針對如何結合專業人才培養實際，將工程教育認證理念落實到“微生物學”課程教學中，教學團隊開展了一些改革探索。

二、基于工程教育認證的“微生物學”課程教學內容改革

（一）突出教學內容的應用性

工程教育認證要求培養學生的工程實踐能力，這就要求教學內容緊扣工程實踐，突出應用性。泰州市委在泰州市“十四五”規劃中明確提出了生物與醫藥等大健康產業高質量發展的戰略與舉措，要求加快培育一批生物藥、化學藥、中藥、高端醫療器械等龍頭企業。基于此，“微生物學”課程教學以大健康產業實際需要和畢業生主要就業崗位所需能力為基礎，進一步優化課程內容。通用基礎知識部分包括緒論、原核微生物、真核微生物、病毒、微生物的新陳代謝、生態分布等，突出與制藥產業相關的微生物基本形態結構、功能、生化特性，如金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）是一種與感染相關的重要病原菌，教學中可將其作為革蘭氏陽性菌的典型代表介紹其形態結構特點、感染途徑、感染癥狀、目前主要的檢測手段等。應用基礎知識部分是微生物學通用基礎知識的延伸與應用，包括微生物的營養及培養基配制、微生物的生長及控制、微生物的遺傳變異和育種、微生物的生態等，這些知識與制藥生產實踐緊密相關。教學中緊扣生產實例開展教學，如微生物代謝調控部分突出微生物代謝調控的原理在遺傳育種和發酵控制過程中的應用；微生物的育種部分補充如何從土壤中分離特定特性的菌種，以及目前利用基因工程育種的現狀；微生物的生態部分以產黃纖維單胞菌（Cellulomonas flavigena）和惡臭假單胞菌（Pseudomonas putida）混合培養分解稻草粉生產單細胞蛋白為例，介紹微生物間的共棲關系在制藥工業中的應用。

（二）突出教學內容的先進性

工程教育認證要求工科畢業生具備創新能力、終身學習和持續發展的能力[2]。因此，教師需要及時將學科領域的前沿知識和科研進展引入教學。例如，在講授腸道菌群的數量和種類時，除介紹一些基本知識外，還可以進一步拓展，布置課后閱讀文獻并撰寫“腸道微生物與大腸癌的相關性”“益生菌在糖調控中的作用”“腸道菌群與肥胖”等小綜述的任務，使學生學會對某一研究問題進行深入探索。細菌的控制部分，在介紹抗生素的來源、殺菌機理和細菌耐藥性機理的基礎上，啟發學生進一步思考和討論“如何解決細菌耐藥性的問題？”，引導學生提出可能的方案，如尋找新的抗生素、對現有抗生素進行改造（包括多學科交叉和人工智能融入）、利用生物藥物素、尋找中草藥有效成分等。在血管緊張素轉化酶 2（ACE2）已被確定為新冠病毒2019-nCoV的功能宿主受體后[3]，2020年，西湖大學周強實驗室利用冷凍電鏡技術成功解析ACE2的全長結構，在補充講授這一內容后，可啟發學生思考受體結構解析的意義，培養學生的邏輯思辨能力和解決社會問題的責任感。2021年，研究人員發現從牛胃中提取出的一種細菌能產生“切割”塑料聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）的酶[4]，這種酶能將PET還原為對環境影響較小的對苯二甲酸和乙二醇，而通過AI技術對PET降解酶進行結構改造，更是進一步推動了其實用進程。這些內容的補充可以使學生深刻理解微生物學知識的實際應用，激發學生學習微生物學的興趣。

（三）突出教學內容的教育性

工程教育應體現工程對社會與人文問題的關注?！拔⑸飳W”課程教學內容中可以挖掘出豐富的思政元素。1955年，我國著名微生物學家湯飛凡教授分離出沙眼衣原體并注入自己的眼睛內做試驗，“以身試病毒”，證明引起沙眼的病原體是衣原體而不是桿菌，推動了沙眼疾病的研究進程[5]。我國土壤微生物學奠基人陳華癸終身研究根瘤菌的固氮作用，對水旱兩作稻田的微生物區系、營養物質的生物循環進行了深入研究，取得了一系列開創性研究成果[6]。中國科學院微生物研究所和北京制藥廠聯名研發成功的二步發酵法生產維生素C的技術居世界先進水平，這一成果是理論與實踐相結合的典范，是“科技是第一生產力”的具體體現，也是科技工作者勇于創新而取得的豐碩成果。微生物學的研究在19世紀后期才蓬勃發展，但100多年來微生物學領域內共有79名學者獲諾貝爾獎。2023 年，諾貝爾生理學或醫學獎授予為新冠病毒2019-nCoVmRNA疫苗技術做出貢獻的科學家，基于此，教師可在教學中引導學生通過撰寫小綜述，了解這一研究的內容及科學家在抗擊新冠肺炎疫情中的貢獻，感受科學家敏銳觀察、嚴謹務實、勇于挑戰的科學態度和科學精神。在此過程中學生的高階思維能力和學科素養得到培養，綜合創新素質也得以提高。

三、基于工程教育認證的“微生物學”課程教學方法改革

工程教育認證的特點是以產出為導向，重在培養學生的工程實踐能力。通過教學方法改革，培養學生分析、解決問題和終身學習的能力，這也是學生最終具備工程實踐能力的重要保證。

（一）翻轉課堂

翻轉課堂教學模式下，教師利用豐富的線上教學資源，如在QQ群里為學生提供課程相關視頻、資料和慕課信息等，引導學生在課下自主學習，這樣一方面可以擴大學生的知識面，另一方面可以兼顧學生的個體差異[7]。課上教師只講授重難點內容，更多時間可以用于師生交流及相互探討，在此過程中學生的知識、能力和素質可以得到全面培養。通常的模式可以是教師針對課程內容提出課前問題，學生利用線上資源自主學習，完成前測，課上則針對問題進行分組討論，教師再引導總結歸納或重點講解；也可以是教師針對課程核心內容布置課前任務，課上再對這些核心內容進行研討，培養學生自主學習和分析、解決問題的能力[8]。如微生物的形態結構部分，課前教師通過QQ群發布制作好的10分鐘微課視頻，視頻內將各種常見微生物的基本形態真實展現出來，讓學生在課前對微生物的形態結構有清晰的認識，便于課堂上進行分類、比較，課后復習時也可以隨時借助視頻進行知識鞏固。這樣的課堂教學模式強化了學生的主體地位，有利于學生掌握自主學習方法，逐步形成自主學習和終身學習的習慣。

（二）“基于問題的學習”教學法

“基于問題的學習”是指學生就某一問題展開探究，為解決問題學習相關知識及提出解決策略?！拔⑸飳W”課程中培養基的制備、菌種的分離純化、菌種的生理生化鑒定及菌種保藏等內容均可設計相關的工程實踐問題，讓學生分小組進行探究。學生通過查閱資料、組織研究，最終提出解決方案，培養知識應用能力和創造性解決問題的能力。如微生物的控制部分，學生通過查閱、整理資料對常用的幾種抑菌、殺菌方法的原理及應用實例進行解讀，并制作PPT進行匯報。在學習 H7N9禽流感病毒的變異特點后，啟發學生思考“為什么 H7N9禽流感病毒能感染人？”，引導學生探究“最新的研究成果如何證明"H7N9 禽流感病毒是不同的流感病毒基因水平轉移重新組裝產生的？”。團隊教師與地方企業開展“產學研”合作相關課題，如“農作物秸稈廢棄物高值轉化制備2-苯乙醇關鍵技術的研究”“生物表面活性劑槐糖脂高效發酵工藝的研究”等，將課題嵌入“微生物學”課程教學內容中，也是引導學生開展“基于問題的學習”的好素材。

（三）“基于項目的學習”教學法

解決復雜工程問題是工程教育認證的重要特征，也是達成工程教育認證要求的重點和難點。“基于項目的學習”設計真實性任務，在復雜的、有意義的問題情境中引導學生通過自主探究和合作最終完成項目任務，是培養學生解決復雜工程問題能力的基礎[9]?！拔⑸飳W”課程教學中通常設置一次項目研究作業，讓學生從基本原理出發，多角度思考，創造性地解決實際問題。例如，某制藥企業“基于多尺度優化的微生物谷氨酰胺轉氨酶的研發及產業化”項目，通過高產菌株優選、發酵過程優化、制備技術控制等關鍵技術攻關，最終實現谷氨酰胺轉氨酶（TG）產酶量、發酵時間、收取率和酶活性等技術指標達到國際領先水平。教學中引導學生根據已學理論知識，設計開展對這一項目的研究：如何采集典型土樣篩選高產TG菌株；如何對TG 菌株進行純化；如何運用誘變技術對菌株進行誘變，得到 TG產量顯著提高的突變株；如何對菌株的環境因素和營養條件進行優化等。首先，學生組成4～6人的研究小組開展項目研究，撰寫項目研究報告；其次，教師優選兩三個小組，讓學生以PPT的形式進行課堂展示、匯報和討論；最后，教師將企業的項目研究報告提供給學生，讓學生通過比較發現自己的研究尚未涉及的問題，再進一步優化自己的研究報告，使整個學習過程成為接近生產實戰的教學活動。

四、基于工程教育認證的“微生物學”課程教學評價改革

工程教育認證要求課程評價的期末考試等終結性的課程考核方式對分析、評價、創造等高階認知目標的考核比較欠缺[10]，改革后的“微生物學”課程教學基于“產出導向”的認證理念、多元化的課程教學資源及個性化的學習過程，其考核評價既突出過程性和學生的高階認知能力，又形成了依托學生培養目標達成度指標的定量評價方式。

（一）加強形成性評價

形成性評價是為確定學生的學習需求、有效調整教學，對學生的進步情況和理解程度進行的頻繁的、互動式的評價，注重反饋和基于反饋的教學調整，注重學生的自主學習和自我評價、反思[11]。改革后的“微生物學”課程教學注重形成性評價，加大了平時考核的比例，減少了期末考試的比重，形成了以線上學習、課程作業、課堂表現、課程論文和期末考試等組成的多元化評價體系。課程總成績為線上學習10%、課程作業20%、課堂表現10%、課程論文10%和期末考試50%加權的總和。線上學習和測試主要考核學生的自學能力和基本知識的掌握情況；課程作業包括章節練習、小綜述、項目報告等，考核學生的自主學習能力、團結協作能力和寫作能力；課堂表現包括出勤、課堂參與、課堂討論等方面，主要考核學生的學習態度、綜合分析問題的能力、語言表達能力和思辨能力等；課程論文由學生查閱文獻資料，在掌握已學課程內容的基礎上歸納解決的小型綜合性實際問題或理論問題，如介紹某種微生物的特征、危害及應用等，課程論文可以考核學生查閱文獻、制定方案、數據論證、撰寫論文等方面的綜合能力；期末考試則是對學生本學期“微生物學”課程學習情況進行檢驗，幫助教師了解學生對知識的掌握情況。

（二）加強目標達成度評價

面向產出的課程質量評價的基本依據是課程目標，特別是關聯畢業要求的課程目標的達成情況，因此，考核方式需要匹配相應的課程目標[12-13]。為評價“微生物學”課程對學生培養目標和畢業要求的支撐情況，按照學生畢業要求與“微生物學”課程對應的指標點，分別統計與各指標點相對應的考核評價成績，計算各指標點的達成度。量化評價的結果顯示，課程教學較好地實現了對畢業要求各指標點的支撐，同時也幫助教師總結學生達成度完成情況中存在的問題，幫助教師思考在教學內容、教學方法和考核評價方式方面的整改措施，為課程教學的持續改進提供依據，將工程教育持續改進的理念有效落實到課程教學中。

五、結束語

基于工程教育認證的“微生物學”課程教學改革旨在幫助學生學會自主學習，促進學生對知識的深度理解和高階思維能力的發展，使學生在知識、能力和素質方面得到全面提高；同時，教學評價聚焦“產出”，真正做到“學生中心、產出導向、持續改進”，保證了“微生物學”課程對專業工程教育認證的有效落實。

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■ 編輯∕王力