白酒酿造工程专业微生物学课程建设探索与实践
作者: 王新叶 李红霞 李芳香 吴启 赵亮
摘 要:作为生命科学领域的重要基础学科,微生物学课程已成为各高等院校生物及其相关学科专业的基础课程。针对白酒酿造工程专业而言,需要学生掌握一定酿酒微生物的专业知识。该文以现有教材为基础,对微生物学的教学内容和授课方式重新进行设计,通过课后研修的方式将白酒酿造微生物相关研究前言知识融入课堂教学,同时自然恰当地融入课程思政。形成以微生物学教学目标为立足点,以课后研修为抓手,课程思政贯穿始终的微生物学教学体系。
关键词:微生物学;白酒酿造工程专业;课后研修;教学内容;课程思政
中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:2096-000X(2025)06-0079-05
Abstract: As an important basic subject in the field of life science, Microbiology has become a basic course for biology and its related subjects in colleges and universities. For the Liquor Brewing Engineering major, it is necessary for students to master some professional knowledge of brewing microorganisms. Based on the existing teaching materials, the paper re-designed the teaching content and teaching methods of Microbiology, and integrated the preamble knowledge of liquor brewing microbiology into the classroom teaching through after-class research, and naturally and appropriately integrated into the curriculum, which forms a Microbiology teaching system based on the teaching goal of Microbiology, with after-school research and training as the starting point, the curriculum ideology and politics throughout the course.
Keywords: Microbiology; Liquor Brewing Engineering major; post-class study and training; teaching content; curriculum ideology and politics
白酒酿造工程专业是茅台学院2020年获批的目录外专业,旨在培养系统掌握白酒酿造工程的基础知识和白酒酿造、品鉴等专业技能,能够从事白酒酿造、白酒品评、酒体设计、酒质检测、生产管理、质量控制和产品研发等工作,德智体美劳全面发展的中国白酒产业领域高素质应用型人才。本专业要求学生掌握白酒酿造过程中酿酒微生物分离、筛选鉴定、风味物质代谢机理以及制曲、酿酒技术等方面的基本知识。微生物学是白酒酿造工程专业的专业基础课程,其教学内容是学生学习白酒酿造技术,解析风味物质代谢的基础。
近年来,微生物学发展迅速,在生命科学领域具有举足轻重的地位[1]。目前通用微生物学教材较基础、内容较多,一般适用于多个专业,教材内容很难与本专业培养方案设置的课程体系协调与融合,教学效果不理想[2]。此外,针对农学、工学的微生物学教材有很多,但是针对白酒酿造工程专业的微生物学教材很少,因此,需要结合学生的专业背景,设计教学内容,增加学生的学习兴趣。
课程思政作为一种新的综合教育理念和课程观,是高校培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人的必然之举[3]。2016年,习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出,“要坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程”“使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应”[4]。2020年,教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》[5],明确了课程思政建设的目标要求和内容重点,强调“结合专业特点分类推进课程思政建设”。微生物学课程思政教育立足于专业思政要求,突出白酒酿造工程专业人文素质培养,同时培养他们的爱国情怀、文化自信、道德规范及科学精神。
一 课程教学目标
根据《茅台学院白酒酿造工程专业本科人才培养方案》中对学生的毕业要求,设置本课程的3个教学目标——知识目标、能力目标和素养目标,这3个课程目标具体内容如下。
(一) 课程目标1:知识目标
通过本课程的学习,要求学生掌握微生物学的基本理论知识——微生物的形态结构(细胞水平和群体水平)、微生物的主要类群(原核微生物、真核微生物和非细胞生物——病毒和亚病毒因子)、微生物的生长繁殖、微生物的代谢规律、微生物的遗传变异、微生物的生态和微生物的鉴定等,了解微生物在农业、食品加工业、医学及环境保护等方面的应用。为学生对后续专业专干课程——白酒工艺学、白酒分析与检测等的学习、考研及从事相关工作打下坚实的理论基础。
(二) 课程目标2:能力目标
通过本课程的学习,应使学生获得以下能力:①自主学习的能力——学会用思维导图构建课程的知识框架,以此为基础,扩展同类学科相关知识,能够独立思考、归纳总结。②解决实际问题的能力——在学习微生物学知识的同时,学习本学科的科学理论和研究方法,运用微生物的原理分析和解决白酒生产中的实际问题。
(三) 课程目标3:素养目标
通过本课程教学,应使学生获得以下素质能力的提升:①培养学生客观公正、严谨认真的科学态度,引导学生树立正确的科学发展观;②通过中国的古代劳动人民对微生物的利用,以及现阶段取得的科学成就帮助学生树立民族自信心和民族自豪感,树立文化自信和爱国主义情怀;③培养学生从事白酒酿造行业的职业道德素质,培养学生精益求精的工匠精神。
这3个教学目标主要支撑的毕业要求内容见表1。
二 课程内容设置
本门课以白酒酿造工程专业领域知识要求为培养目标,以周德庆主编的《微生物学教程》(第4版)为主要参考教材,带入与课程内容有机融合的思政元素,形成本专业微生物学教学内容,见表2。
(一) 绪论
绪论部分主要为学生掌握微生物的定义、分类;微生物学史的五个时期;微生物在医疗、工业、农业、环境保护和生命科学基础研究等方面的应用;微生物的五大共性。思政引导方面,“微生物学之父”巴斯德发现并证实了“发酵是由微生物引起的”,通过曲颈瓶实验否定了“自然发生学说”,首次制成了狂犬病疫苗,创立了巴氏消毒法,巴斯德为微生物学发展作出巨大贡献,通过讲解巴斯德的研究历程培养学生坚持不懈、求真务实的科学精神。此外,通过讲解中国酿酒文化的发展史,让同学们认识到祖国科学文化的古老和灿烂,增强民族自豪感、文化自信。
(二) 原核生物的形态、构造和功能
本章主要讲授细菌细胞形态和构造、繁殖方式以及群体形态;放线菌的菌丝和孢子形态(4种放线菌类型)、繁殖方式以及群体特征;蓝细菌细胞的四种特化形式(异形胞、静息孢子、链丝段和内孢子);支原体、衣原体和立克次氏体的定义和特点。在思政引导方面,通过李斯特发现L型细菌的故事引导学生相信真理,相信科学,执著探求事物本质的科学精神。通过课后研修,让学生了解白酒酿造过程需要多种微生物参与,茅台酒的独特风味正是酿酒师通过精益求精的工匠精神,细微处控制微生物的种类和代谢方式创造的。
(三) 真核微生物的形态、构造和功能
本章主要讲授真核微生物与原核微生物细胞构造的异同,三大真核微生物:①酵母菌细胞形态构造、繁殖方式(有性繁殖和无性繁殖)以及生活史;②霉菌的菌丝形态,营养菌丝体、气生菌丝体的特化形态,霉菌的孢子;③蕈菌的菌丝发育过程。思政引导方面,通过讲述“真核细胞的出现使多细胞分化成为可能,进而导致了动、植物的分化,自然与生命的奥秘被逐渐揭开”,是靠一代代学者追求真理、不断探索来实现的,引导学生树立追求真理、探索创新的科学精神。在应用酵母菌酿酒的领域里,我国许多独特的酿酒工艺在世界上独树一帜,深受世界各国赞誉,同时也为我国经济繁荣作出了重要贡献,引导学生树立民族自豪感和文化自信。霉菌会让食物、工业品发霉,但是利用霉菌也能做发酵食品,大家要用辩证的观点看待问题,正确对待矛盾(对立与统一),掌握唯物辩证法,不能以偏概全。通过课后研修,让学生了解酒类酿造过程中,有哪些真核微生物参与?发挥什么样的作用?
(四) 病毒和亚病毒因子
本章主要讲授病毒的定义,典型病毒粒的构造,病毒粒的对称机制,噬菌体的繁殖过程,烈性噬菌体和温和噬菌体,理解噬菌体的繁殖及效价测定,了解亚病毒因子——类病毒、拟病毒、卫星病毒、卫星RNA和朊病毒的构造等。思政引导方面,通过介绍抗击新冠病毒英雄事迹——最美逆行者,引导学生树立爱岗敬业的优良品质和为国家为民族勇于担当的家国情怀,教导学生在今后的工作岗位上要做到干一行爱一行,并且要有民族责任感和使命感。通过课后研修,引导学生思考在酒类生产发酵过程中,如何防止微生物病毒产生?
(五) 微生物的营养和培养基
本章主要讲授微生物的6类营养要素,微生物的4种营养类型,营养物质进入细胞的4种方式,培养基的定义、选用和设计培养基的原则和方法以及培养基的分类。思政引导方面,微生物的生长繁殖需要特定的营养条件,而良好的环境条件也有助于人类的生活繁衍。我国领导人积极推行脱贫攻坚,就是为贫困地区人民创造发展条件,提高人民的生活水平和生活质量,这是国之根本。让学生了解时事,感悟家国之大情怀,激发学生的爱国热情。通过课后研修,引导学生了解参与白酒生产过程的霉菌、酵母菌、细菌和放线菌等微生物的营养来源。
(六) 微生物的新陈代谢
本章主要讲授化能异养微生物的能量代谢,化能自养微生物的ATP产生和还原态氢的产生、光能营养微生物的光合磷酸化,了解分解代谢和合成代谢的关系以及微生物的代谢调节。思政引导方面,微生物体内既有分解代谢又有合成代谢,合成代谢一般在细胞质中进行,而分解代谢则多在线粒体、微粒体和溶酶体中进行,两者既有交集却又各自分工明确,才能维持整个细胞的正常运转。我们每个人也是一样,不能把自己设为一个孤岛,一个人的力量有限,需要和周围的人多沟通交流,需要团结起来,共同协作,才能为自己和社会创造价值。通过知识讲解,引导学生树立正确的价值观。通过课后研修,让学生了解在白酒生产过程中,涉及多条微生物代谢通路,这也是白酒中风味物质的形成原因,例如酵母菌的同型酒精发酵途径,乳酸菌的同型和异型乳酸发酵途径等。
(七) 微生物的生长及其控制
本章主要讲授测微生物生长量的方法——直接法和间接法;计繁殖数的方法,即直接法和间接法;单细胞微生物的典型生长曲线(4个时期);影响微生物生长的主要因素——温度、氧气、pH;在实验室和生产实践中培养微生物的方法等;消毒、灭菌的定义和常用方法。思政引导方面,掌握微生物的生长规律,坚持人与自然和谐共生。美国微生物学家玛葛莉丝深信,共生是生物演化的机制,“大自然的本性就厌恶任何生物独占世界的现象,所以地球上绝对不会有单独存在的生物”[6],求同存异、和谐共生才是建构人与自然关系的不二之举。因此,掌握微生物的生长规律是我们与微生物和谐共生的前提,引导学生树立“坚持人与自然和谐共生”的价值观。通过课后研修,让学生了解在白酒酿造过程中,一般通过粗略的菌落计数法来判断微生物的生长状况,也可以通过高通量测序的方法来研究微生物群落演替规律。