新农科背景下“微生物学”实践教学水平途径研究

［摘 要］ 新农科建设已成为新时代高校农业教育改革的重要方向，如何打破重理论、轻实践思维，促进研教结合，提升学生实践、创新和创业水平是当前教育教学改革的紧迫任务。聚焦“微生物学”教学实践环节，围绕培养掌握现代农业微生物学领域研究进展、适应相关产业发展需求、具有服务农业担当精神和社会责任感的高素质人才的最终目的，通过课程教学设计与教学实践改革，整合地方高校、企业优势资源，增设农业微生物领域理论和实践教学课堂，提高学生爱农学农的意识和能力，是推动现代农业产业转型、保障乡村振兴战略有序实施的关键。

［关键词］ 微生物学；涉农学科；新农科；产学研；创新与实践

［基金项目］ 2021年度山东省本科教学改革研究项目“实施乡村振兴战略下地方综合性高校涉农专业改造提升的研究与实践”（M2021253）；2020年度教育部新农科研究与改革实践项目“面向‘新农科’地方高校涉农专业一专多能复合型人才协同培养模式的研究与实践”（2020183）；2020年度山东省本科教学改革研究项目“面向‘新农科’地方高校涉农专业一专多能复合型人才协同培养模式的研究与实践”（Z2020055）

［作者简介］ 纪 超（1991—），男，山东潍坊人，博士，潍坊学院现代农学院设施农业教研室副主任，主要从事农业微生物资源开发与利用研究；曹 慧（1966—），女，山西太原人，博士，潍坊学院现代农学院院长，教授，主要从事果树逆境营养生理与高质量栽培技术研究；张保仁（1969—），男，山东济宁人，博士，潍坊学院现代农学院副院长（通信作者），教授，主要从事大田作物与园艺作物生理生态研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ Ａ ［文章编号］ 1674-9324（2024）35-0081-04 ［收稿日期］ 2023-09-02

随着国家新农科建设战略的全面启动，农业系统标准化、规范化和产业化程度逐年提高，推动了我国由农业大国向农业强国大步迈进。但由于产业结构优化和升级的进程加快，我国面临着基层农业科技人才业务水平参差不齐、学科背景单一、科研素养弱且队伍建设不足等诸多问题。而单纯教授抽象的理论知识和难以应用到实际生产中的实验技术，只能让学生纸上谈兵。“微生物学”是潍坊学院现代农学院（种子科学与工程、设施农业科学与工程专业）、生物与海洋学院（生物科学、生物技术专业）、化学化工与环境工程学院（制药工程、环境工程专业）的专业基础课。结合新农科建设，现代农学院切实分析农业微生物领域人才的需求基础，以教师科研项目为指引，积极构建与新农科建设相适应的创新实践教学体系，在该课程的教学内容、教学方式、教学资源等方面进行了改革和实践，并以企业实际生产中存在的问题为方向，在本科生教学中增加科学研究与实际应用内容，对促进研教融合，激发学生创新能力，增加学生对学科和相关科研工作的兴趣具有积极作用。

一、新农科背景下“微生物学”实践教学的重要性

就农业产业发展和专业技术人才培养而言，新农科建设已成为新时代涉农高校教育改革的重要方向［1］。而农学专业本科生的实践活动与培养质量不具优势，难以衔接研究生与实际生产，易造成生物、化学、环境等多个学科的学生除升学以外的高质量就业面临严峻挑战。目前，由基础研究型人才培养向专业技术型人才培养转型，已成为当前高校和专业发展的重要趋势［2］。科学结合高等院校课程教学与前沿研究进展、国家产业需求，创造或联系高质量现代化实践实训基地，促进研教一体化，已成为涉农高校在实践教学、人才培养和促进高质量就业中亟须解决的重要问题。

聚焦微生物领域专业技术人才培养，通过鼓励学生参与教师科研项目，同时获得深入微生物菌剂生产制造企业、食品发酵类企业、生物制药类企业等相关企业实践学习的机会，不仅夯实了学生“微生物学”“生态学”“植物保护学”“食品营养与卫生”等课程的理论基础，还锻炼和培养了学生认识实际生产问题—发现其中科学问题—思考解决方案—动手实践和创新解决办法的能力，对科研和创新能力培养有较好的启发作用［3］。因此，遵循新农科建设背景，采用与实际生产中技术和创新内容相结合的实验课程教学方式，对毕业生的行业适应能力培养和高质量就业、企业简化岗位培训时间和流程均有积极作用。

二、“微生物学”教学及实践教学存在的问题

“微生物学”作为农业、环境、医疗、食品等领域涉及的重要课程，与植物保护（动植物病害发生及防治等）、作物栽培（功能微生物—植物互作机制等）、生态调控（土壤修复和污染物降解等）和新型绿色微生物肥料及农药研发等农业生产实践活动息息相关，具有覆盖面广、学科发展快、学科交叉性强、广泛联系实际等特点［4］。但也暴露出该课程在教学过程中极易出现主线不清、层次不明、缺乏针对性实践和实验内容等问题。近年来，国家明确指出高等农业院校在新农科建设中的重要地位，要求在新农科建设背景下，高等农业教育教学必须与农业生产相结合，促进农业科技成果转化及推广应用，定向培养高质量专业技术人才。如何处理好经典内容与前沿研究内容、产业实际需求之间的关系，恰当融入创新实践内容，并使之符合不同专业人才培养方案，都是教学过程中亟须解决好的问题［5］。

多数高校为本科生设置的“微生物学”实验课多为基础指标测试和结果观察的独立实验，注重理论知识的验证和巩固，学科交叉、综合性、设计性实验相对较少，部分实验方法及设备甚至落后于企业水平，与农业生产和科学研究仍有较大距离，不仅难以提高学生爱农学农的热情和创新创业水平，而且加重了学生就业、升学的疑惑与恐慌。而高等教育中如何融合高质量的实践教学尚没有统一标准，传统的实践教育教学模式已成为科学解决上述问题的主要限制因素。因此，教师在教育信息化、产学研融合发展背景下，以研促教，创新“微生物学”教学模式，以学生为课堂中心进行教学，不断调动学生的主观能动性，使学生能够积极踊跃地参与到生产实践中，将对提升学生自主学习、团队协作和组织协调能力，增强事业心和责任感有较大益处，是理论和实践的有效结合。

三、创新“微生物学”实践教学模式

（一）以思政元素为核心搭建实践教学平台

农业“微生物学”教学内容应围绕政治认同、家国情怀、道德修养、科学精神等重点进行扩充和优化。大量以思政元素为基础的教学内容实践性和综合性较强，有利于生动展示课程内容与社会发展、生产实践的密切关联，让学生充分认识所学知识在乡村振兴、农业绿色新发展理念等内容中的作用和功能。例如，在《微生物生态》和《微生物应用》章节教学中，可以向学生介绍《“十四五”全国农业农村科技发展规划》的核心内容，就其中的“推动农业微生物种质资源库建设、揭示微生物生物固氮与植物互作机理”这一内容进行讨论并设计可行的实验方案。同时，结合黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略，引导学生查阅盐碱地微生物特征、微生物在土壤中的有益作用等资料，组织实施耐盐固氮微生物分离筛选和功能验证等试验，让学生参与自建固氮菌菌种资源库的项目中。通过将固氮菌接种到盐胁迫下作物根部，验证菌株在提高植物耐盐性、改良土壤中的作用。在上述项目式教学实践内容中，教师已指导8名学生发表研究论文2篇（SCI 2区收录），立项校级大学生创新创业训练计划项目2项，其中1项被推荐省级。该实践夯实了学生微生物学、土壤学、植物学的相关理论知识，综合实践了“微生物学”实验和“土壤肥料学”实验的内容，让学生体验了微生物技术在促进农业经济发展的重要作用，充分调动了学生学习、实践的积极性，在传帮带活动中激发了更多不同年级甚至专业学生的参与积极性。

（二）凝聚优势资源的产学研课堂

企业需求和学科发展前沿是实验教学升级的科学依据，有利于指导构建促进学生创新创业和实践能力培养的综合性实验教学体系。鉴于实验教学改革对理论内容和实验操作协同性、完整性和系统性的要求，我们在“微生物学”实验原有基础上，根据合作企业对小麦、玉米根腐病、茎基腐病等病害防治等研发需求，精选实验内容，将分散的小实验串联成为以“病原菌的分离和鉴定”“拮抗菌的分离和筛选”为主线的应用研究型综合实验项目，在完成实验后，须将整个项目实验结果进行整理和汇报，将原有的实验报告上升为与“小麦根际病原微生物的分离及其初步鉴定”和“小麦根际促生菌的分离与鉴定”等相关的研究论文，形成闭环式“微生物学”实验，激发学生的学习兴趣，系统提升其实验操作能力及创新和科学思维能力，以期为学生今后的学习工作奠定一定的理论与实践基础。

教师的科研项目是丰富实验内容和保障项目完整实施的重要支持，对学生提升对实验方案可行性的分析能力、有机结合多学科知识点、树立务实的工作态度、独立自主完成实验内容具有启发作用。现代农学院鼓励学生自第6学期起，根据兴趣和就业意向，在教师的指导下参与科研训练，并拟定毕业论文题目。学生可围绕导师的研究课题内容和进展，对其中操作性强、相对完整的部分研究内容，提出研究目标、设计研究方案、绘制技术路线图、确定试验方案，在导师评估后，按照确定的试验方案独立或合作完成项目研究。在试验结束后，学生严格按照学校本科学位论文的要求撰写学位论文，锻炼学生的科技论文写作能力。该措施同样显著提高了学生的实验技能与从业信心，在2023年第十五届山东省大学生科技节——山东省大学生生物学大赛实验技能竞赛中，现代农学院首次选派4名参与教师科研项目的学生参加比赛，共获得一等奖1名，二等奖2名，三等奖1名，学生进步已见成效。

四、培养学生的创新创业意识，提高学生的实践能力

创新创业教育是国家实施创新驱动发展战略和推进高等教育综合改革的重要举措。课程改革如何与创新创业教育联动是“微生物学”实践教学中亟须解决的核心问题。经调研发现，造成学生排斥或疲于应付各类大学生创新创业大赛的原因主要包括：一是生产实践较少，缺乏对农村、作物及其生产环节的全面了解；二是对理论知识应用较少，所学—所用的可行性分析能力不足；三是对创新创业中的关键元素缺乏了解，如财务、市场营销、风险控制等非本专业知识。针对上述问题，我们对基于创新创业教育的“微生物学”实践教学采取了一系列改革措施。

第一，为了让学生充分认识本专业的基本内容，现代农学院在大一新生刚入校的实践教学中加入了专业认知实践教学环节。在正式上课的第一周，系主任与专任教师介绍了与本专业相关的内容，邀请了专家人才、杰出校友介绍学习本专业的成功经验，并开展集中参观微生物发酵车间、企业研发实验室和示范基地等考察学习，增强了学生对本专业学习的积极性。在第6学期开设各专业研究进展专题课，专任教师围绕个人科研项目和研究前沿热点进行介绍分析，组建围绕教师科研项目的兴趣小组，同时邀请学生根据教师知识产权等各类成果申报创新创业项目及大赛，以赛促学，拓宽学生的视野。

第二，将学生的综合实践环节设置在作物生长季内，使学生完整参与作物整个生产周期，掌握作物育种、栽培方式、水肥管理的基本原理、手段和方法，深化其对作物生长发育动态、农业资源利用等理论知识的理解，鼓励其动手实践相关的农艺措施。期间，学生可以采集作物不同生长期健康与发病作物根际土、酸化大棚土与经微生物肥料改良的土壤，测定并对比不同土壤中微生物多样性和丰富度的差异，并尝试分离病原菌和有益微生物，让学生亲身感受微生物在农业生产中的重要作用。同时，调研各农业生产环节的水、肥、电、机械、人工等成本，最终形成实习报告。

第三，建设以青年教师为中坚力量、以新进教师为后备力量、以企业专家为拓展力量的教师团队，开展以学生为主体、以科学研究和创新创业为重心的实践教学。学生在学校导师和企业导师的共同指导下，依托创新创业训练项目或创新性实验等成果，提出具有市场前景的创新性产品或服务，系统掌握创业背景—产品技术—市场分析—市场营销—公司管理—风险分析与控制的相关知识，以此为基础开展创业实践活动，增强学生创新创业的信心。

结语

微生物对植物生长和环境的益处突出了其在现代农业发展中的重要性，新农科背景下的“微生物学”课程改革是有益的、必要的。科学改革既能更好地发挥教师的价值，也能使学生与社会更好地融合，与培养心系国家发展、爱农学农、坚定“四个自信”的专业技术人才的初衷一致。同时，我们仍存在诸多不足，如何将潍坊市农业产业在国内的多项优势转化为教学资源充分注入农业人才培养中，仍是我们下一步研究与实践的重要内容。