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摘要：食品微生物是一门应用型微生物学科，但是现有的教学方式往往只强调理论知识的传授，而忽略指引学生利用相关理论知识进行来进行科研创新及应用实践，学生缺乏创新及实践思维，难以实现食品微生物作为一门应用学科应该发挥的实际作用。作者在食品微生物学的教学改革中，通过摸底调查学生对与食品微生物相关知识的科研及产品创新的方向，筛选收集切实可行的科研论文及新产品信息，课前深度解读文章及产品中的科研及实践思路，并在授课过程中结合相应基础理论知识点进行科研创新思维的导入，指导学生利用课堂所学的基础理论知识进行科技及产品创新。本教学改革旨在能够真正实现科教协同育人，增强学生创新精神和科研能力，提高学生综合素质，将食品微生物理论知识运用于科技创新和产品升级上。
关键词：食品微生物；科研创新；应用实践；科教育人
本文引用格式：郑倩望，等.将科研创新与应用实践思路引入食品微生物课堂教学的应用[J].教育现代化,2020,7(49):64-67.
The Application of Introducing the Research and Practical Practice into the Teaching of Food Microbiology
ZHENG Qian-wang,ZOU Yuan,YE Zhi-wei,WEI Tao
（College of Food Science South China Agricultural University,Guangzhou Guangdong）
Abstract:Food microorganism is an applied microorganism subject,but the existing teaching methods often only emphasize the teaching of theoretical knowledge,and neglect to guide students to use relevant theoretical knowledge to carry out scientific research innovation and application practice,resulting in students'lack of innovation and practical thinking,and it is difficult to realize the practical role of food microorganism as an applied discipline.In the teaching reform of food microbiology,the author investigated the direction of students'scientific research and product innovation on the knowledge related to food microbiology,screened and collected practical scientific research papers and new product information,interpreted the scientific research and practice ideas in the articles and products in depth before class,and guided the scientific research and innovation thinking by combining the corresponding basic theoretical knowledge points in the teaching process to guide students to use the basic theoretical knowledge learned in the classroom for technological and product innovation.The purpose of this teaching reform is to truly realize the coordinated education of science and education,enhance students'innovative spirit and scientific research ability,improve students'comprehensive quality,and apply the theoretical knowledge of food microbiology to scientific and technological innovation and product upgrading.
Key words:Food Microorganism;Scientific research innovation;Application practice;Science and education
一 引言
食品微生物学是一门研究与食品有关微生物的基本特性、微生物与食品的相互关系的学科，是食品学院的一门重要的专业基础课。对于食品专业的学生而言，学习微生物一方面是学习其作为基础生物科学的理论知识（基础科学），另一方面，是要将微生物与食品联系起来实现食品微生物学作为一门应用科学的使命[1]。食品微生物学在教学内容设计上，涵盖了微生物种类、形态[2]、结构、生长、生态、营养代谢等基础理论知识要点，并从微生物与食品制造和食品腐败保鲜的关系探讨了食品中的微生物，旨在指导学生充分发掘微生物资源，更好地开发利用、控制、改造微生物来为服务于食品行业。
教育部在《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》文件（教高【2018】2号）中提出要构建全方位全过程深融合的协同育人新机制，具体体现到要强化科教协同育人，为本科生参与科研创造条件，依托学校各个平台，搭建学生科学实践和创新创业平台，推动高质量师生共创，增强学生创新精神和科研能力。但是，一项针对105名本学院《食品微生物学》的学生的调查问卷结果显示，超过90%的学生反映课程结束后无法利用所学微生物知识进行科研创新和应用实践。该结果提示了一个值得深思的问题，理论与科研创新和实践存在脱节，传统的课堂教学模式难以真正实现深融合的科教协同育人，必须对传统的教学模式进行改革才能实现基础理论知识与科技应用创新的结合。
本次教学改革旨在传授理论知识的同时，针对相关知识点，结合相应的科技论文或者产业技术和产品，透彻讲解所学知识和科技应用创新背后的原理和关系，并鼓励学生进行举一反三以及思维发散，以此为例将所学理论知识运用于科研创新和应用实践的设计。该做法有利于锻炼学生的自主思考能力，培养学生的科研创新思维，提高学生的综合素质，真正实现将食品微生物理论知识运用于科技创新和产品升级上。
二 食品微生物学的教学现状
从当前的教学实践来看，食品微生物学的教学主要由理论知识讲解，同时根据授课老师的兴趣点进行适当的知识拓展[1,3]。多媒体教学方法，如视频引入、在线平台、自媒体的出现改善了以往教学手段单一的弊端，一定程度上提高了课程的教学质量[4]。这些多媒体的教学手段的引入极大地拓展了学生的视野，同时也能够将科研及产业的最新进展呈现在学生的眼前，使得学生对科技和产业的发展趋势、市场需求、技术难点等问题有了更为直观的了解，对利用知识进行科技及产品创新有了兴趣及想法。
但是，如上面所提到，绝大部分学生反映，实际上难以利用所学理论知识来真正实现科技应用创新。究其原因，还是因为本科生缺乏科研创新思维的训练，现有的教学环节中缺失了对本科生进行系统的科研思维和科研能力的培养[3]。学生接收了新信息，有了科技创新或产品创新的想法，却缺乏开展创新的思路，因此难以将所学微生物学理论真正用于指导科技创新[5]。尽管大部分学校的食品微生物学配套了相应的基础实验课[6,7]，但实验课主要是培养学生的动手能力，加深学生对某些知识的理解，无法从根本上解决思维的缺失。
微生物与食品息息相关，关系到基本所有食品的出厂流通的微生物安全，关系到食品保鲜，关系到生物酿造，如果学生无法将所学的微生物学知识运用到实际的食品领域的创新中去，那么学习这门课程将无助于食品行业的推进以及产品的创新升级，违背了新经济形势下社会对“应用型研究学习”的需求。
三 以研究创新和应用实践为辅助的教学理念在食品微生物学中的应用
（一）围绕所学的基础理论知识，以学生兴趣为导向，展开科研创新及应用实践思维的导入
如上所述，食品微生物学的理论知识学习涵盖了微生物的结构、组成、营养代谢、生长特性、生态等，其中涉及到的可供本科生进行科研创新和应用实践的内容有如灭菌手段设计、防腐手段设计、环境微生物菌种资源收集、培养基设计、微生物检测技术、微生物基因工程设计和发酵食品开发。通过对3个不同班级共105名学生进行问卷调查，结果如图1所示。超过30%的学生（n=33）对利用微生物进行发酵食品开发感兴趣，接下来的主要兴趣研究点集中于灭菌手段（n=19）和防腐手段（n=20）的设计。由于该教学改革处于初步探索阶段，因此只选取发酵食品开发和灭菌、防腐手段开发两个方向进行科研创新及应用实践的思维拓展。
（二）收集可行性强的科研创新及应用实践设计案例
通过教师平时科研工作中的文献阅读收集以及对食品产业的信息收集，从中筛选合适的且可行性强的实验或者产品案例。大部分学生感兴趣的抑菌防腐实验，针对不同的食源性病原菌和腐败菌，如沙门氏菌、出血性大肠杆菌、单增李斯特菌、金黄色葡萄球菌、副溶血性弧菌、蜡样芽孢杆菌、假单胞菌等，以及不同的抑菌保鲜手段，如辐照、超声、化学试剂、天然提取物、拮抗生物等，收集并筛选相关研究型文章进行深度解读，如如何利用植物提取物来抑制烟熏三文鱼上的单增李斯特菌[8]和鸡肉上的金黄色葡萄球菌[9],或者评价不同的手段如超声、紫外和电解水对冰箱杀手-单增李斯特菌的抑菌作用[10]。
另一方面，针对以微生物为手段的产品开发，从国内外的食品网页以及相关公众号，收集一些食品生物酿造及产品开发的新案例，如各种植物基酸奶，康普茶（Kombucha）和其他发酵茶、各类发酵草本植物饮料、乳酸发酵果蔬汁、去除苦味的发酵咖啡、酸菜泡菜、即饮醋饮、发酵腌制品等，以及不同的益生型微生物，如乳杆菌、乳球菌、明串珠菌、酵母菌、醋酸杆菌、根霉、曲霉等。
通过收集大量的科研及产品创新信息，再进一步结合所教授的理论知识进行筛选，最终获取在课堂上可进行讲解的案例。的并在课前将收集到的案例归类到各知识点中，梳理案例中的科研创新及应用实践思路，为进行详细有效的案例式教学做好准备。
（三）针对案例的课前知识点揉合与研究思维解读
为保证课堂上能够有条理，有逻辑，同时能够跟所学知识点融合地讲解所挑选案例，需要在课前针对案例里面涉及的科研应用思路，以及基础理论知识的揉合进行详细准备。首先，需要将案例归类到各知识点中。由于论文此类的案例往往涉及几个知识点，为避免学生的混淆混乱不理解，对于每个案例，需要在每个知识点都讲解之后，再将案例引入，因此，要注意案例引入的节点，这也要求教师在备课时需要有所把握。其次，要梳理案例的逻辑性。对于学生来讲，可能案例里面涉及的知识点都理解，但是不明白如何串联起来变成一个有逻辑性的研究及应用，这就是我们所说的科研创新思维的缺失。教师在案例准备过程中，可以以自己的科研经历对文章设计进行解读，分离层次，从PROBLEM（解决什么问题）到WHY（为什么要解决）再到HOW（如何解决）进行解读，帮助学生理解如何利用所学知识进行相关问题的解决和相关产品的开发，初步形成一定的科研创新思维。
（四）案例式教学
在收集了相关案例的基础上，将各案例有针对性地引入到对应的知识点中，指导学生利用所学的知识来设计相关实验，解决感兴趣的问题。以微生物生长为例，在讲解微生物生长测定的意义中，除了可以客观反映微生物生长规律，还可以用于评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响，以及评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制作用的效果。针对同学们感兴趣的研究点，如何进行灭菌手段的设计时，从评价不同抗菌物质对微生物生长的抑制效果这个意义来讲，引入案例，结合基础理论知识，跟学生讲解如何在此基础上开展学生感兴趣的抑菌手段的研究。首先，定义PROBLEM，我们是为了来研究一些新型高效且环保的抑菌手段；其次，WHY，由于常用的化学试剂可能会有残留等问题，因此，仍然需要一些天然的环保的抑菌因子开发；最后，重点解释HOW，如研究不同的植物提取物来抑制食品上病原微生物的生长，如果评估提取物在纯培养液中的作用效果，可使用《第三章微生物生长与繁殖》中介绍的评估微生物生长数的浑浊法（OD测定），因为纯培养基中没有其他物质干扰通光量；如果进一步评估提取物在特定食品上的抑菌效果，则需使用菌落计数法，来评估该植物提取物对病原微生物的影响；而为了进一步的探索该植物提取物对微生物影响的深层原因，则可以将微生物的细胞结构完整性纳入探索范围，那么就可以结合基础理论知识中的显微观察初步探索该手段对微生物细胞结构的影响。由此，一步步地指引学生如何利用该基础知识点进行科研及应用的开展。在介绍完案例之后，鼓励学生以微生物生长为切入点，设计自己感兴趣的实验。该案例引入加深了学生对学习微生物生长的重要性的理解，锻炼了学生的自主思考能力，在培养学生的科研创新思维的基础上鼓励学生将食品微生物理论知识运用于科技创新和产品升级上。
（五）考核体系的完善
在平时成绩的考核中，加入一项基于课堂理论知识进行小实验设计的课后拓展训练，鼓励学生利用所学知识进行思维扩散，针对自己感兴趣的现象，设计实验方案。针对学生的实验方案，进行修改及提意见，完善实验方案。并从中挑取可行性高的实验方案，为学生提供实验平台进行实践。在期终考核时，改变以往简答题机械的问答方式，以某些生活现象或者实际需要出发，让学生设计合理的方案解决问题，从而进一步锻炼学生的思维能力。
（六）课程评价
基于本课程将科研引入食品微生物教学的实践情况，设计针对食品工程专业食品微生物学学生的调查问卷，以不记名投票方式调查学生对该教学改革的接受度及意见。根据调查结果显示，90%的学生认为该种教学模式对学习有有效帮助，76.67%的学生认为通过该课程学习，能够利用所学知识进行创新性实验设计。该课程的教学排名也连续两个学期位居学院第一，显示这一教学改革得到了学生的普遍赞同。
本次改革往食品微生物学课堂针对理论知识点引入适宜的实践创新思路，通过课堂学习及课后思考，培养了学生的思维能力，锻炼了学生活用所学知识的能力，并为促进以微生物为理论基础的创新提供了基础，也有利于培养具有更强学习能力和创新能力，更适应国家需求的人才。
参考文献
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[10]Miks-Krajnik Marta,Feng Lee Xuan James,Bang Woo Suk,Yuk Hyun-Gyun.Inactivation of Listeria monocytogenes and natural microbiota on raw salmon fillets using acidic electrolyzed water,ultraviolet light or/and ultrasounds.Food Control,2017,74:54-60.
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