《工业微生物校企》课程教学大纲

《工业微生物校企》课程教学大纲一、基本信息课程编码：1061129036英文名称：IndustrialMicrobiology课程性质：学科专业基础课程学分：2.5学时：40（授课32学时，实验8学时）开课学期：4开课院系：环境工程与化学学院适用专业：资源循环科学与工程先修课程：有机化学、无机及分析化学二、课程简介《工业微生物》是资源循环科学与工程专业的专业基础课程，通过教学，使学生掌握微生物形态、结构、分类、营养、生长、代谢调控、遗传、变异、选育、保藏等基础知识和菌种分离培养、染色观察、灭菌等微生物基本实验技术原理和方法；向学生展示工业微生物在物质循环、环保、能源、化工、食品及医药领域应用的原理和规律等，使所学理论更好地结合生产实践、拓宽学生视野，培养学生分析问题，解决问题的能力，为今后的学习及工作奠定良好基础。三、课程目标（一）教学任务通过教学使学生了解微生物基本形态、类型，掌握微生物结构、生理特性、生长规律、遗传与变异等基础知识以及分离、染色、灭菌等基本实验操作技能，结合微生物在物质循环、环保、能源、化工、食品及医药领域应用内容讲授，使学生掌握工业微生物应用相关的原理和规律，初步具备利用微生物学手段分析解决实际问题和从事有关科学研究工作的能力。（二）课程目标1.课程目标通过本课程学习，使学生具备以下能力：(1)掌握微生物形态、结构、分类、营养、生长、代谢调控、遗传、变异、选育、保藏等微生物学基础知识。(支撑毕业要求1.3、2.2、4.1、4.2)（2）掌握与物质循环综合利用、环保、能源、化工、食品、医药工业生产中相关的微生物原理与应用技术。(支撑毕业要求1.3、2.2、4.1、4.2)。（3）获得本专业所涉及的、必需掌握的微生物学实验基本研究方法和实验技能。(支撑毕业要求2.2、4.1、4.2)。2.课程目标对毕业要求的支撑矩阵表1课程目标对毕业要求的支撑矩阵毕业要求二级指标点课程目标（1）（2）（3）1.工程知识：掌握数学、自然科学、工程基础以及资源循环科学与工程专业知识，并运用其理论和方法解决复杂工程问题。1.3掌握资源循环科学与工程类专业相关的专业基础知识，能够运用其理论和方法解决资源综合利用与工程项目设计、运营中的复杂工程问题；√√2.问题分析：能够应用数学、自然科学和资源循环科学与工程专业的基本知识与原理，并通过文献分析研究，识别、判断、评价实际工程问题，以获得有效结论。2.2能够基于资源循环科学与工程专业相关的知识和原理，并运用专业语言正确表达实际工程问题；√√√4.研究：能够基于资源综合利用工程相关知识与原理，采用科学方法对实际工程问题进行研究，包括实验设计、数据分析与解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。4.1能够基于资源循环专业相关理论，根据研究对象的特征，设计可行的实验方案；√√√4.2能够根据实验方案构建合理的实验系统，安全地开展实验，科学地采集实验数据；√√√（三）思政元素根据课程性质和教学内容，本课程的思政元素有：生物安全、食品安全、资源循环、环境保护理念。四、教学内容及要求表2教学内容、要求与达成章节学时课程目标教学内容教学要求重点难点教学活动达成能力达成途径支撑目标绪论（1）掌握微生物概念、共同特点；了解工业微生物学发展简史、研究对象等。微生物的概念；微生物的特点；微生物在生物界中的地位和自然界中的作用；微生物学的发展史；工业微生物学研究的对象与任务。1.了解微生物学的发展史及工业微生物学的研究对象、任务。2.掌握微生物的概念、共同特点。【重点】微生物的类群、特点；工业微生物学研究的对象与任务。【难点】微生物的特点。【思政元素】资源循环、环境保护。【课堂讲授】微生物的概念、类群、特点；微生物在生物界的地位和在自然界作用。【课堂讨论】工业微生物学研究的对象与任务。【习题作业】3,13,6(p20).【教学方式】讲授\混合式教学\研讨式毕业要求1.3课堂讨论习题作业期末考试课程目标1第2章微生物的形态与分类（4）掌握微生物的分类、命名、染色方法及微生物形态、结构、繁殖方式、培养特征、理化特性与生活史。微生物的分类、命名与分类系统；微生物细胞染色技术；原核、真核微生物的形态、大小、细胞结构、繁殖方式、培养特征和物理化学特性、生活史；病毒的形态、化学组成及结构、繁殖过程、培养特征、生活史。1.掌握微生物的分类、命名、染色方法。2.掌握各类群微生物形态、结构、繁殖方式、培养特征、理化特性与生活史。【重点】微生物的分类；微生物的形态、结构、繁殖方式、培养特征、生活史；细菌革兰氏染色。【难点】微生物的结构；繁殖方式；培养特征；革兰氏染色与细菌细胞壁关系。【课前预习】各类群微生物繁殖方式、培养特征与生活史。【思政元素】生物安全、环境保护。【课堂讲授】各类群微生物形态、结构、繁殖方式、培养特征、理化特性与生活史。【课堂讨论】如何根据菌落特征大致区分各类群微生物?【习题作业】17,23,28,29,35(p114).【教学方式】讲授\混合式教学\研讨式毕业要求1.3毕业要求2.2毕业要求4.2课堂讨论习题作业期末考试实验课程目标1、2和3第3章微生物的营养和生长（4）掌握微生物的营养、生长与培养方法，以及影响生长的环境因素和消毒、灭菌、菌种保藏方法。微生物的营养类型；微生物的营养要素、培养基；营养物质的跨膜运输；微生物生长的研究方法、细菌生长曲线的应用；微生物生长量的测定方法；微生物的培养；微生物的生存因子及不利环境因子对微生物的影响；消毒和灭菌；菌种的退化、复壮与保藏。1.了解微生物的营养要素，掌握微生物的营养类型、运输方式及培养基配制方法。2.掌握微生物生长测定、生长规律及培养方法。3.了解环境因素对微生物的影响及菌种退化，掌握消毒、灭菌及菌种复壮、保藏方法。【重点】微生物的营养类型、营养元素及运输方式；微生物的生长及培养方法；消毒和灭菌及微生物菌种保藏。【难点】微生物的营养类型、营养物质的跨膜运输、微生物生长规律。【课前预习】微生物营养类型、生长规律与培养方法。【思政元素】生物安全、环境保护。【课堂讲授】微生物的营养、生长与培养方法，影响微生物生长的环境因素，消毒、灭菌及菌种保藏方法。【课堂讨论】极端温度（高温、低温）对微生物生长有何的影响及应用？配制培养基有何注意事项？【习题作业】21，23，35(p188)。【教学方式】讲授\案例分析\混合式教学毕业要求1.3毕业要求2.2毕业要求4.1、4.2课堂讨论习题作业期末考试实验课程目标1、2和3第4章微生物代谢的调节（3）掌握酶合成及酶活性的调节；掌握微生物代谢调节模式并在发酵工业中应用。酶的定义、组成、酶合成及酶活性的调节；微生物直线式代谢途径及分支代谢途径的多种调节模式；微生物代谢的遗传学、生物化学人工控制方法及其在发酵工业中的应用。1.掌握酶合成及酶活性的调节。2.掌握微生物代谢调节模式，并在发酵工业中应用遗传学、生物化学等人工代谢人工控制方法。【重点】酶合成及酶活性的调节；酶对微生物代谢的多种调节模式；微生物代谢的人工控制。【难点】微生物分支代谢途径中酶活性的调节模式；微生物代谢的遗传学、生物化学控制方法。【课前预习】酶对微生物代谢的调节模式，微生物代谢的人工控制。【课堂讲授】酶的定义、组成、酶合成及酶活性的调节；微生物代谢调节模式；微生物代谢的人工控制方法在发酵工业中的应用。【课堂讨论】微生物代谢的人工控制有何重要意义？【习题作业】3，6(p205)。【教学方式】讲授\混合式教学毕业要求1.3毕业要求2.2课堂讨论习题作业期末考试课程目标1、2第5章工业微生物的菌种选育（4）掌握工业微生物菌种的筛选方法，基因突变、基因重组以及工业微生物育种的方法。工业微生物自然选育法步骤；微生物遗传物质基础；微生物基因突变及机制；自发突变与定向培养；诱变育种方法步骤；真核微生物及原核微生物的基因重组、原生质体融合；基因工程；微生物育种新思路；菌种选育中变异菌菌种筛选。1.掌握工业微生物菌种自然选育方法。2.掌握基因突变及诱变育种与杂交育种。3.掌握微生物育种新思路及菌种筛选方法。【重点】工业微生物选育方法；基因突变、诱发因素及诱发机理；基因重组、原生质体融合。【难点】基因突变诱发机理；基因重组、原生质体融合。【课前预习】基因突变、诱发因素及诱发机理，诱变育种与杂交育种。【思政元素】生物安全。【课堂讲授】工业微生物选育方法；基因突变、诱发因素及诱发机理、诱变育种与杂交育种；基因重组、原生质体融合、基因工程；菌种筛选。【课堂讨论】诱变育种基本环节及关键？【习题作业】3，9，21(p260、261)。【教学方式】讲授\混合式教学毕业要求1.3毕业要求2.2毕业要求4.1、4.2课堂讨论习题作业期末考试实验课程目标1、2和3第6章微生物在物质循环、环境保护中的应用（6）掌握在微生物环境物质循环、污（废）水、有机固体废物及废气污染治理中的应用及作用机制。含氧、碳、氮、硫、磷、铁、锰物质的分解、转化与循环；污（废）水生物处理生态系统中活性污泥、生物膜、氧化塘、厌氧发酵过程中微生物生态及主要菌群的作用原理；污（废）水脱氮、除磷微生物学原理；人工湿地中净化污（废）水的微生物学机理；有机固体废物、废气的生物处理及微生物作用机制。1.掌握微生物在物质循环中的作用。2.掌握活性污泥、生物膜、氧化塘、厌氧发酵处理污（废）水过程中的微生物生态及主要菌群的作用原理，脱氮、除磷微生物学原理，人工湿地处理污（废）水的微生物学机理。3.掌握微生物处理有机固体废物、废气的作用机制。【重点】污（废）水脱氮除磷、厌氧发酵产甲烷的微生物学原理；好氧堆肥法和卫生填埋法处理处置有机固体废弃物的微生物学的原理；微生物净化有机废气的原理。【难点】好氧、厌氧生物处理废弃物的机理；微生物脱氮除磷原理。【课前预习】好氧、厌氧生物处理机理。【思政元素】资源循环、环境保护。【课堂讲授】微生物与环境物质循环；活性污泥、生物膜、氧化塘、厌氧发酵处理污（废）水过程中微生物生态及主要菌群的作用原理；污（废）水脱氮、除磷微生物学原理；人工湿地的微生物学机理；有机固体废物、废气的生物处理及微生物作用机制。【课堂讨论】厌氧发酵的微生物种群及其相互作用？【习题作业】分析比较好氧和厌氧生物处理废水的异同点。【教学方式】讲授\混合式教学\毕业要求1.3毕业要求2.2毕业要求4.1、4.2课堂讨论习题作业期末考试实验课程目标1、2和3第7章微生物在化工、能源工业生产方面的应用（4）掌握有机酸、氨基酸、核苷酸微生物发酵生产的机理；掌握石油开采及生物制氢的微生物机理。柠檬酸、苹果酸产生菌种属、发酵生产工艺、发酵条件控制等概述；氨基酸（谷氨酸、赖氨酸）、核苷酸微生物发酵机理、发酵生产工艺等；微生物在石油开采中的应用；生物质微生物转化制氢。1.掌握有机酸、氨基酸、核苷酸发酵生产的微生物类群、作用机理。2.掌握微生物在石油开采及生物制氢过程中的微生物机理。【重点】有机酸、氨基酸、核苷酸发酵微生物发酵机理、发酵生产工艺；微生物采油机理及工艺；微生物转化制氢原理。【难点】氨基酸微生物发酵机理、菌种选育；微生物转化制氢原理。【课前预习】微生物在有机酸、氨基酸、核苷酸生产及采油及制氢中的应用。【思政元素】资源循环、环境保护。【课堂讲授】柠檬酸、苹果酸产生菌种属、发酵生产工艺等；谷氨酸、赖氨酸、核苷酸微生物发酵；微生物采油及制氢。【课堂讨论】微生物在清洁能源产生领域的其他应用？【习题作业】微生物在清洁能源生产及环境保护中的综合应用。【教学方式】讲授\混合式教学毕业要求1.3毕业要求2.2课堂讨论习题作业期末考试课程目标1、2第8章微生物及其制剂在食品工业生产中的应用（4）掌握食品工业生产的微生物及酶制剂在食品工业生产中的应用。应用于食品工业生产的微生物类群、种属及其生物学特性、作用机理、生产工艺、发酵条件的控制、应用方式；食品工业中微生物酶制剂产生菌菌种选择及发酵条件控制。1.掌握食品发酵生产的微生物类群、作用机理、应用方式。2.掌握食品工业中微生物酶制剂产生菌菌种选择及发酵条件控制。【重点】食品发酵生产的微生作用机理、应用方式；微生物酶制剂产生菌发酵条件控制。【难点】微生物在食品发酵生产中的作用机理。【课前预习】微生物在传统及现代食品发酵生产中的应用。【思政元素】资源循环、食品安全。【课堂讲授】微生物在酱油、食醋、葡萄酒、发酵乳制品、馒头、面包、腐乳、豆豉等食品发酵中的应用。【课堂讨论】微生物发酵食品生产中如何确保食品安全？【习题作业】风味食品发酵生产中微生物的作用？【教学方式】讲授\混合式教学。部分内容由企业专家授课毕业要求1.3毕业要求2.2课堂讨论习题作业期末考试课程目标1、2第9章微生物在药物生产方面的应用（2）掌握微生物在疫苗、抗生素、微生物农药生产中的微生物作用机制。微生物在疫苗、类毒素、干扰素、葡萄糖酐、酶制剂和酶抑制剂生产上的应用简述；常见抗生素种类及生产菌分离筛选、生产工艺及产物提取注意事项；维生素、甾体类药物生产相关微生物介绍；微生物农药类型、作用机理及其产生菌。1.掌握疫苗制备机理。2.掌握抗生素种类、特点、生产菌、微生物发酵生产工艺。3.了解微生物在其他药物生产中的应用。【重点】疫苗制备机理；抗生素种类及生产菌分离筛选；微生物农药作用机理及其产生菌。【难点】疫苗制备机理；抗生素生物发酵工艺流程。【课前预习】微生物在疫苗、抗生素及微生物农药生产中的应用。【思政元素】生物安全、生态安全。【课堂讲授】微生物在疫苗、类毒素、干扰素和酶抑制剂生产上的应用；常见抗生素种类及生产菌分离筛选及产物提取注意事项；微生物农药类型及其产生菌。【课堂讨论】新型微生物药物应用领域主要包括哪些？【习题作业】抗生素耐药性产生原因？【教学方式】讲授\案例分析\混合式教学毕业要求1.3毕业要求2.2课堂讨论习题作业期末考试课程目标1、2五、课内实验名称及基本要求表3实验内容、要求与达成序号实验名称学时内容与要求达成能力支撑课程目标1普通光学显微镜的使用及常见工业微生物形态的观察2通过本实验，掌握普通光学显微镜的使用及细菌、真菌、放线菌形态的观察。（1）“毕业要求2.问题分析”中的2.2“能够基于资源循环科学与工程专业相关的知识和原理，并运用专业语言正确表达实际工程问题”。（2）“毕业要求4.研究”中的4.2“能够根据实验方案构建合理的实验系统，安全地开展实验，科学地采集实验数据”。课程目标1、2和32细菌的简单染色和革兰氏染色3通过本实验，掌握细菌的简单染色、革兰氏染色方法步骤的实验研究方法。（1）“毕业要求2.问题分析”中的2.2“能够基于资源循环科学与工程专业相关的知识和原理，并运用专业语言正确表达实际工程问题”。（2）“毕业要求4.研究”中的4.2“能够根据实验方案构建合理的实验系统，安全地开展实验，科学地采集实验数据”。课程目标1、2和33环境样本中细菌的纯种分离、培养和接种技术3通过本实验，掌握从污泥、污水、土壤等样品中分离、纯化微生物的方法。（1）“毕业要求2.问题分析”中的2.2“能够基于资源循环科学与工程专业相关的知识和原理，并运用专业语言正确表达实际工程问题”。（2）“毕业要求4.研究”中的4.1能够基于资源循环专业相关理论，根据研究对象的特征，设计可行的实验方案；4.2“能够根据实验方案构建合理的实验系统，安全地开展实验，科学地采集实验数据”。课程目标1、2和3六、课程考核方式与评分标准（一）考核方式表4课程目标的考核方式序号课程目标考核内容考核方式1掌握微生物形态、结构、分类、营养、生长、代谢调控、遗传、变异、选育、保藏等微生物学基础知识。微生物的类群、形态特征、生理特性；微生物营养类型、生长繁殖、酶活及酶合成代谢调控；微生物相关消毒、灭菌方法；微生物的分离、筛选、培养、鉴定、保藏、遗传变异、基因突变、基因重组等。课堂讨论、习题作业+实验+期末考试2掌握与物质循环综合利用、环保、能源、化工、食品、医药工业生产中相关的微生物原理与应用技术。参与环境物质循环的微生物种类、作用机理；参与污水、有机固体废物与废气微生物处理的主要微生物种类及微生物处理机理；参与能源、化工、食品、药物工业生产的微生物类群及作用机理。课堂讨论、习题作业+实验+期末考试3获得本专业所涉及的、必需掌握的微生物学实验基本研究方法和实验技能。光学显微镜的操作及微生物形态观察方法；细菌简单染色及革兰氏染色方法；微生物的纯种分离、培养及接种技术。课堂讨论+实验+期末考试（二）总成绩构成本课程考核由形成性评价（40%）和结果性评价（60%）构成，其中形成性评价包括课堂讨论+习题作业和实验两个部分，分别占总成绩的10%和30%，结果性评价以期末考试为主。各考核方式与课程目标对应的关系如表5所示。表5总成绩构成表序号课程目标课程目标在各考核方式中的比例课程目标占总成绩比例课堂讨论+习题作业实验期末考试1掌握微生物形态、结构、分类、营养、生长、代谢调控、遗传、变异、选育、保藏等微生物学基础知识。35%40%40%39.5%2掌握与物质循环综合利用、环保、能源、化工、食品、医药工业生产中相关的微生物原理与应用技术。45%15%50%39%3获得本专业所涉及的、必需掌握的微生物学实验基本研究方法和实验技能。20%45%10%21.5%考核方式占总成绩比例10%30%60%100%（三）评分标准1.课堂讨论+习题作业讨论不设标准答案，但根据同学们讨论回答问题情况进行打分，习题作业按照等级进行评分，评分标准如下：表6课堂讨论+习题作业考核环节考核结果及标准优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格<60分讨论回答问题情况积极举手发言，积极参与讨论与交流，针对所讨论问题，所表达观点完全正确、条理清楚，理论基础非常扎实，具有创造性思维、能提出创新性观点。能举手发言，有参与讨论与交流，针对所讨论问题，所表达观点正确、具有一定条理性，理论基础较为扎实，并能提出自己见解。表述观点有一定的思考能力和创造性。很少举手，极少参与讨论与交流，针对所讨论问题，所表达观点正确，并具有一定理论基础，但表述观点缺乏条理性和缺乏创造性。被动参与讨论与交流，针对所讨论问题，所表达观点基本正确针对所讨论问题，所表达观点有较大错误习题作业作业能够独立完成，完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论作业能够独立完成，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论作业能够独立完成，完成质量基本符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论作业基本能够独立完成，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求作业不能独立完成，存在抄作业现象2.实验评分标准实验成绩以实验过程及实验报告综合考评，其中实验预习报告占10%、实验操作过程占40%，实验报告占50%，实验评分标准详见“表7实验评分标准”。表7实验评分标准评价细则考核环节预习报告实验操作实习报告100-90分预习报告内容完整充实，书写工整规范，实验原理描述准确，并能提出实验过程中的注意事项实验过程中操作认真规范，小组分工明确，实验结果准确可靠实验报告内容完整充实，书写工整规范，实验结果描述准确，并结合实验过程中的出现的问题进行有效的分析和讨论89-80分预习报告内容完整充实，书写工整规范，实验原理描述比较准确，未能提出实验过程中的注意事项实验过程中操作认真规范，小组分工明确，实验结果可靠实验报告内容完整，书写规范，实验结果描述准确，简单对实验结果进行分析和讨论79-70分预习报告内容基本完整充实，书写工整规范，实验原理描述基本准确，未能提出实验过程中的注意事项实验操作过程中仔细认真，操作不规范，小组分工明确，实验结果基本可靠实验报告内容完整，书写规范，实验结果描述准确，未对实验结果进行分析和讨论69-60分预习报告内容不完整，书写不规范，实验原理描述不清楚，未能提出实验过程中的注意事项实验操作过程中不严谨，操作不规范，小组分工不