以“智能傳感與發(fā)酵”為例淺談微專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)研究

新時(shí)代賦予了高等教育面向國(guó)家未來(lái)需求以及引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的使命和責(zé)任。然而，高校專(zhuān)業(yè)相對(duì)穩(wěn)定的設(shè)置卻無(wú)法完全匹配產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的多樣化發(fā)展和社會(huì)分工的加速細(xì)化，使得人才培養(yǎng)與社會(huì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)需求間存在差距。為了突破這一困境，微專(zhuān)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。微專(zhuān)業(yè)是指高校為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求，以培養(yǎng)跨學(xué)科交叉融合的新型人才為目標(biāo)，突破傳統(tǒng)學(xué)科專(zhuān)業(yè)限制，圍繞某個(gè)特定學(xué)術(shù)研究和應(yīng)用領(lǐng)域、產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，開(kāi)發(fā)和提煉開(kāi)設(shè)系列核心課程。微專(zhuān)業(yè)建設(shè)可以充分發(fā)揮高校的資源優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)學(xué)科專(zhuān)業(yè)交叉融合，深化科教、產(chǎn)教融合，改革人才培養(yǎng)模式，滿(mǎn)足學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，提升其社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。

“智能傳感與發(fā)酵”微專(zhuān)業(yè)課程是江蘇大學(xué)食品科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)在發(fā)揮本學(xué)科專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，為推進(jìn)課程交叉融合建設(shè)、改革人才培養(yǎng)模式、深化產(chǎn)教融合協(xié)同育人而推出的系列課程之一。該課程圍繞發(fā)酵產(chǎn)業(yè)鏈展開(kāi)，旨在系統(tǒng)闡述傳統(tǒng)發(fā)酵行業(yè)與新興智能傳感行業(yè)的有機(jī)結(jié)合，致力于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用高新技術(shù)解決實(shí)際生產(chǎn)困難的能力。課程內(nèi)容主要包括：智能傳感與發(fā)酵的基礎(chǔ)理論、發(fā)酵智能傳感系統(tǒng)的基本組成、自動(dòng)控制的機(jī)制、發(fā)酵中物理化學(xué)和生物參數(shù)智能傳感的原理與應(yīng)用等。與傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課程相比，微專(zhuān)業(yè)課程更重視學(xué)科交叉，教授內(nèi)容更為凝練、靈活，教學(xué)方式也更為多元化。

微專(zhuān)業(yè)的課程特色為教師授課提供了更為廣闊的發(fā)展空間，但新型的課程模式也為課程教學(xué)帶來(lái)了諸多問(wèn)題與挑戰(zhàn)。本文通過(guò)總結(jié)分析“智能傳感與發(fā)酵”微專(zhuān)業(yè)課程授課過(guò)程中的問(wèn)題及其應(yīng)對(duì)之策，對(duì)微專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)研究進(jìn)行了初步探索，以供同行參考。

一、授課群體基礎(chǔ)各異

“智能傳感與發(fā)酵”微專(zhuān)業(yè)課程主要針對(duì)的是大學(xué)二年級(jí)及以上的學(xué)生，大部分學(xué)生來(lái)自食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全兩個(gè)專(zhuān)業(yè)。學(xué)生在前期通過(guò)通識(shí)課程的學(xué)習(xí)，獲得了一定的自主學(xué)習(xí)能力，但是不同年級(jí)、不同專(zhuān)業(yè)的課程安排不同，使得學(xué)生在相關(guān)專(zhuān)業(yè)背景知識(shí)的掌握度上存在顯著差異。例如，學(xué)生在大學(xué)二年級(jí)通過(guò)物理化學(xué)、生物化學(xué)等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，對(duì)發(fā)酵過(guò)程中涉及的熱力學(xué)定律、酶促反應(yīng)等概念有了一定的認(rèn)知，但是這些概念在發(fā)酵中的具體應(yīng)用得等到大學(xué)三年級(jí)，通過(guò)食品發(fā)酵工程技術(shù)課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此，對(duì)于大學(xué)二年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，已有的概念認(rèn)知與未知的發(fā)酵場(chǎng)景間的連接屬于新知識(shí)領(lǐng)域，但對(duì)于大學(xué)三年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)卻是已掌握的知識(shí)。

授課群體在基礎(chǔ)知識(shí)掌握度上存在的差異性，對(duì)課程內(nèi)容和課堂教學(xué)效果具有直接的影響作用。教師如果直接略過(guò)新知識(shí)點(diǎn)，會(huì)使學(xué)生在知識(shí)架構(gòu)上出現(xiàn)斷層，影響后續(xù)新知識(shí)的學(xué)習(xí)進(jìn)程；如果重復(fù)教授已掌握的知識(shí)，會(huì)使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，不愿參與到課堂活動(dòng)中，影響教學(xué)效果。因此，平衡好群體之間的差異是微專(zhuān)業(yè)授課教師首要解決的難題。

筆者經(jīng)過(guò)多次探索，發(fā)現(xiàn)“讓學(xué)生講課”是解決該難題的一種有效途徑。針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)，讓已掌握的學(xué)生準(zhǔn)備5分鐘左右時(shí)長(zhǎng)的PPT，用自己的見(jiàn)解講解知識(shí)點(diǎn)，教師在一旁進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充。這種方法可以從學(xué)生角度出發(fā)，便于學(xué)生理解新知識(shí)點(diǎn)，又能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對(duì)已學(xué)知識(shí)進(jìn)行鞏固。

團(tuán)隊(duì)協(xié)作也是平衡授課群體基礎(chǔ)差異的一種有效途徑。學(xué)生在小組討論、團(tuán)隊(duì)作業(yè)中可以了解彼此的需求和不足，通過(guò)相互學(xué)習(xí)和探討，在共同解決問(wèn)題的過(guò)程中減小彼此在基礎(chǔ)知識(shí)掌握度上的差異。此外，課堂測(cè)試和課后作業(yè)等評(píng)估方式可以幫助授課教師及時(shí)掌握學(xué)生的基礎(chǔ)差異，從而指導(dǎo)和幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)展和改進(jìn)方向，進(jìn)一步平衡授課群體間的基礎(chǔ)差異。

二、現(xiàn)有教學(xué)資源滯后

“智能傳感與發(fā)酵”微專(zhuān)業(yè)課程是面向社會(huì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)需求而設(shè)置的。相較于“大而全”的傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課程，“小而精”的微專(zhuān)業(yè)課程需要緊扣前沿，為學(xué)生提供更多元的跨學(xué)科課程資源，開(kāi)拓學(xué)生視野，培養(yǎng)跨學(xué)科思維。而現(xiàn)有的部分課程教材內(nèi)容由于更新不及時(shí)，存在一定的滯后性。例如，在介紹發(fā)酵過(guò)程中菌體濃度的檢測(cè)方法時(shí)，現(xiàn)有教材介紹的直接計(jì)數(shù)方法主要還是利用顯微鏡通過(guò)計(jì)數(shù)板觀察計(jì)數(shù)，雖然所需設(shè)備簡(jiǎn)單，但是檢測(cè)功能單一，并且難以計(jì)數(shù)微小細(xì)胞，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的檢測(cè)需求。雖然部分教材提及了更為便捷的細(xì)胞計(jì)數(shù)儀，但是僅作為直接計(jì)數(shù)法的補(bǔ)充介紹，對(duì)其具體描述不多，使得學(xué)生對(duì)其認(rèn)知僅停留在概念化的層面上。

學(xué)生對(duì)前沿新技術(shù)沒(méi)有具象化的認(rèn)知，就無(wú)法與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進(jìn)行有效銜接，從而影響其知識(shí)體系的構(gòu)建。教材雖然是課堂教學(xué)的重要載體，但若教材內(nèi)容更新不及時(shí)，教師就不能完全拘泥于教材。因此，挖掘更多的先進(jìn)教學(xué)資源是微專(zhuān)業(yè)授課教師需要解決的另一難題。

在細(xì)胞計(jì)數(shù)儀的授課過(guò)程中，雖然相關(guān)書(shū)面資料非常有限，但是市場(chǎng)上的檢測(cè)公司已研發(fā)出自主設(shè)計(jì)的全自動(dòng)菌落計(jì)數(shù)儀并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，因此筆者通過(guò)官方網(wǎng)站下載了儀器的宣傳視頻，以供學(xué)生對(duì)其檢測(cè)原理和操作應(yīng)用有更深入的認(rèn)知。授課教師也可以與相關(guān)的產(chǎn)業(yè)公司或?qū)嶒?yàn)室建立合作關(guān)系，邀請(qǐng)專(zhuān)業(yè)人士講解最新的實(shí)際應(yīng)用案例和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，再結(jié)合基地參觀等方式，拓展學(xué)生的視野和思維，使其對(duì)前沿技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用有進(jìn)一步的了解。此外，各大高校向?qū)W習(xí)者開(kāi)放的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)也是授課教師可以充分利用的另一寶貴教學(xué)資源。工業(yè)化發(fā)酵中涉及眾多大型貴重儀器，讓每個(gè)學(xué)生都獨(dú)立操作不太現(xiàn)實(shí)，通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以在交互自主的虛擬環(huán)境中掌握工業(yè)發(fā)酵的基本流程，了解當(dāng)代發(fā)酵行業(yè)對(duì)智能傳感的迫切需求，更加堅(jiān)定加快完善發(fā)酵智能化的信念。

三、理論教學(xué)模式單一

“智能傳感與發(fā)酵”微專(zhuān)業(yè)課程是以產(chǎn)業(yè)化發(fā)酵和智能傳感系統(tǒng)為基礎(chǔ)展開(kāi)的，涉及發(fā)酵和傳感控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論介紹。對(duì)于偏重理論性的課程，教師如果照本宣科，會(huì)使學(xué)生覺(jué)得說(shuō)教味濃重、枯燥乏味，從而對(duì)課程內(nèi)容失去學(xué)習(xí)興趣。例如，在介紹自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成時(shí)，需要對(duì)控制器、執(zhí)行元件和檢測(cè)器的定義、特性、分類(lèi)等逐一講解。教師若是僅以文字形式對(duì)概念和定義進(jìn)行解釋?zhuān)瑢W(xué)生面對(duì)抽象的文字難以形成自己的理解，不利于將知識(shí)點(diǎn)和實(shí)例進(jìn)行有效結(jié)合，常常出現(xiàn)上一秒聽(tīng)得懂，翻篇就忘記的窘境。學(xué)習(xí)上的“斷片”會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生無(wú)力感，進(jìn)而失去學(xué)習(xí)的動(dòng)力。這種情況的出現(xiàn)主要還是因?yàn)閱我坏慕虒W(xué)模式無(wú)法長(zhǎng)期吸引學(xué)生的注意力，不能使其始終跟隨教師的思路，因此，豐富教學(xué)模式，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性是微專(zhuān)業(yè)授課教師需要解決的另一難題。

在介紹檢測(cè)器的工作原理時(shí)，簡(jiǎn)單的文字介紹并不能有效吸引學(xué)生的注意力，但輔以GIF動(dòng)圖或小視頻，可以更生動(dòng)地展示概念，激發(fā)學(xué)生興趣，使學(xué)生的概念認(rèn)知更具象化。隨機(jī)課堂提問(wèn)可以培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力，同時(shí)加深對(duì)新知識(shí)點(diǎn)的印象。教師在授課過(guò)程中還可以設(shè)置一些互動(dòng)小游戲，如通過(guò)摩斯密碼的比賽講解模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)間的轉(zhuǎn)換等挑戰(zhàn)游戲，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，增加學(xué)習(xí)的趣味性和互動(dòng)性，提高參與度和學(xué)習(xí)效果。理論課和實(shí)驗(yàn)課的融合授課也是豐富教學(xué)模式的有效途徑之一。例如，在講解自動(dòng)控制系統(tǒng)的理論知識(shí)后，讓學(xué)生搭建簡(jiǎn)易傳感裝置（如智能感應(yīng)消毒器），通過(guò)理論授課和實(shí)踐教學(xué)的緊密結(jié)合，使學(xué)生對(duì)感應(yīng)模塊和控制模塊的工作機(jī)制有進(jìn)一步的認(rèn)知，同時(shí)切身體會(huì)到傳感器在日常生活以及發(fā)酵工業(yè)中發(fā)揮的重要作用。

綜上，“智能傳感與發(fā)酵”是一個(gè)具有代表性的微專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)案例，通過(guò)對(duì)其授課群體、課程內(nèi)容和教學(xué)模式的深入研究，可以為微專(zhuān)業(yè)課程的持續(xù)改進(jìn)提供重要的借鑒。在授課群體方面，通過(guò)學(xué)生講課、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和課堂測(cè)試等方式，不斷完善課程的設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)踐，可以弱化授課群體之間的基礎(chǔ)差異。在課程內(nèi)容方面，通過(guò)專(zhuān)家講解、基地參觀和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等途徑，開(kāi)拓更多元化、緊扣前沿的跨學(xué)科課程資源，可以確保授課內(nèi)容與前沿科技發(fā)展和行業(yè)需求保持同步。在教學(xué)模式方面，通過(guò)多媒體運(yùn)用、課堂挑戰(zhàn)、理論和實(shí)驗(yàn)融合授課等方法，不斷豐富教學(xué)模式，可以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)習(xí)效果。從對(duì)象、內(nèi)容、方式三個(gè)維度出發(fā)，持續(xù)改進(jìn)微專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量和效果，可以助力推動(dòng)產(chǎn)教融合的深入發(fā)展，為社會(huì)培養(yǎng)出高質(zhì)量的人才。