《工業微生物校企》課程教學大綱一、基本信息課程編碼：1061129036英文名稱：IndustrialMicrobiology課程性質：學科專業基礎課程學分：2.5學時：40（授課32學時，實驗8學時）開課學期：4開課院系：環境工程與化學學院適用專業：資源循環科學與工程先修課程：有機化學、無機及分析化學二、課程簡介《工業微生物》是資源循環科學與工程專業的專業基礎課程，通過教學，使學生掌握微生物形態、結構、分類、營養、生長、代謝調控、遺傳、變異、選育、保藏等基礎知識和菌種分離培養、染色觀察、滅菌等微生物基本實驗技術原理和方法；向學生展示工業微生物在物質循環、環保、能源、化工、食品及醫藥領域應用的原理和規律等，使所學理論更好地結合生產實踐、拓寬學生視野，培養學生分析問題，解決問題的能力，為今后的學習及工作奠定良好基礎。三、課程目標（一）教學任務通過教學使學生了解微生物基本形態、類型，掌握微生物結構、生理特性、生長規律、遺傳與變異等基礎知識以及分離、染色、滅菌等基本實驗操作技能，結合微生物在物質循環、環保、能源、化工、食品及醫藥領域應用內容講授，使學生掌握工業微生物應用相關的原理和規律，初步具備利用微生物學手段分析解決實際問題和從事有關科學研究工作的能力。（二）課程目標1.課程目標通過本課程學習，使學生具備以下能力：(1)掌握微生物形態、結構、分類、營養、生長、代謝調控、遺傳、變異、選育、保藏等微生物學基礎知識。(支撐畢業要求1.3、2.2、4.1、4.2)（2）掌握與物質循環綜合利用、環保、能源、化工、食品、醫藥工業生產中相關的微生物原理與應用技術。(支撐畢業要求1.3、2.2、4.1、4.2)。（3）獲得本專業所涉及的、必需掌握的微生物學實驗基本研究方法和實驗技能。(支撐畢業要求2.2、4.1、4.2)。2.課程目標對畢業要求的支撐矩陣表1課程目標對畢業要求的支撐矩陣畢業要求二級指標點課程目標（1）（2）（3）1.工程知識：掌握數學、自然科學、工程基礎以及資源循環科學與工程專業知識，并運用其理論和方法解決復雜工程問題。1.3掌握資源循環科學與工程類專業相關的專業基礎知識，能夠運用其理論和方法解決資源綜合利用與工程項目設計、運營中的復雜工程問題；√√2.問題分析：能夠應用數學、自然科學和資源循環科學與工程專業的基本知識與原理，并通過文獻分析研究，識別、判斷、評價實際工程問題，以獲得有效結論。2.2能夠基于資源循環科學與工程專業相關的知識和原理，并運用專業語言正確表達實際工程問題；√√√4.研究：能夠基于資源綜合利用工程相關知識與原理，采用科學方法對實際工程問題進行研究，包括實驗設計、數據分析與解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結論。4.1能夠基于資源循環專業相關理論，根據研究對象的特征，設計可行的實驗方案；√√√4.2能夠根據實驗方案構建合理的實驗系統，安全地開展實驗，科學地采集實驗數據；√√√（三）思政元素根據課程性質和教學內容，本課程的思政元素有：生物安全、食品安全、資源循環、環境保護理念。四、教學內容及要求表2教學內容、要求與達成章節學時課程目標教學內容教學要求重點難點教學活動達成能力達成途徑支撐目標緒論（1）掌握微生物概念、共同特點；了解工業微生物學發展簡史、研究對象等。微生物的概念；微生物的特點；微生物在生物界中的地位和自然界中的作用；微生物學的發展史；工業微生物學研究的對象與任務。1.了解微生物學的發展史及工業微生物學的研究對象、任務。2.掌握微生物的概念、共同特點。【重點】微生物的類群、特點；工業微生物學研究的對象與任務。【難點】微生物的特點。【思政元素】資源循環、環境保護。【課堂講授】微生物的概念、類群、特點；微生物在生物界的地位和在自然界作用。【課堂討論】工業微生物學研究的對象與任務。【習題作業】3,13,6(p20).【教學方式】講授\混合式教學\研討式畢業要求1.3課堂討論習題作業期末考試課程目標1第2章微生物的形態與分類（4）掌握微生物的分類、命名、染色方法及微生物形態、結構、繁殖方式、培養特征、理化特性與生活史。微生物的分類、命名與分類系統；微生物細胞染色技術；原核、真核微生物的形態、大小、細胞結構、繁殖方式、培養特征和物理化學特性、生活史；病毒的形態、化學組成及結構、繁殖過程、培養特征、生活史。1.掌握微生物的分類、命名、染色方法。2.掌握各類群微生物形態、結構、繁殖方式、培養特征、理化特性與生活史。【重點】微生物的分類；微生物的形態、結構、繁殖方式、培養特征、生活史；細菌革蘭氏染色。【難點】微生物的結構；繁殖方式；培養特征；革蘭氏染色與細菌細胞壁關系。【課前預習】各類群微生物繁殖方式、培養特征與生活史。【思政元素】生物安全、環境保護。【課堂講授】各類群微生物形態、結構、繁殖方式、培養特征、理化特性與生活史。【課堂討論】如何根據菌落特征大致區分各類群微生物?【習題作業】17,23,28,29,35(p114).【教學方式】講授\混合式教學\研討式畢業要求1.3畢業要求2.2畢業要求4.2課堂討論習題作業期末考試實驗課程目標1、2和3第3章微生物的營養和生長（4）掌握微生物的營養、生長與培養方法，以及影響生長的環境因素和消毒、滅菌、菌種保藏方法。微生物的營養類型；微生物的營養要素、培養基；營養物質的跨膜運輸；微生物生長的研究方法、細菌生長曲線的應用；微生物生長量的測定方法；微生物的培養；微生物的生存因子及不利環境因子對微生物的影響；消毒和滅菌；菌種的退化、復壯與保藏。1.了解微生物的營養要素，掌握微生物的營養類型、運輸方式及培養基配制方法。2.掌握微生物生長測定、生長規律及培養方法。3.了解環境因素對微生物的影響及菌種退化，掌握消毒、滅菌及菌種復壯、保藏方法。【重點】微生物的營養類型、營養元素及運輸方式；微生物的生長及培養方法；消毒和滅菌及微生物菌種保藏。【難點】微生物的營養類型、營養物質的跨膜運輸、微生物生長規律。【課前預習】微生物營養類型、生長規律與培養方法。【思政元素】生物安全、環境保護。【課堂講授】微生物的營養、生長與培養方法，影響微生物生長的環境因素，消毒、滅菌及菌種保藏方法。【課堂討論】極端溫度（高溫、低溫）對微生物生長有何的影響及應用？配制培養基有何注意事項？【習題作業】21，23，35(p188)。【教學方式】講授\案例分析\混合式教學畢業要求1.3畢業要求2.2畢業要求4.1、4.2課堂討論習題作業期末考試實驗課程目標1、2和3第4章微生物代謝的調節（3）掌握酶合成及酶活性的調節；掌握微生物代謝調節模式并在發酵工業中應用。酶的定義、組成、酶合成及酶活性的調節；微生物直線式代謝途徑及分支代謝途徑的多種調節模式；微生物代謝的遺傳學、生物化學人工控制方法及其在發酵工業中的應用。1.掌握酶合成及酶活性的調節。2.掌握微生物代謝調節模式，并在發酵工業中應用遺傳學、生物化學等人工代謝人工控制方法。【重點】酶合成及酶活性的調節；酶對微生物代謝的多種調節模式；微生物代謝的人工控制。【難點】微生物分支代謝途徑中酶活性的調節模式；微生物代謝的遺傳學、生物化學控制方法。【課前預習】酶對微生物代謝的調節模式，微生物代謝的人工控制。【課堂講授】酶的定義、組成、酶合成及酶活性的調節；微生物代謝調節模式；微生物代謝的人工控制方法在發酵工業中的應用。【課堂討論】微生物代謝的人工控制有何重要意義？【習題作業】3，6(p205)。【教學方式】講授\混合式教學畢業要求1.3畢業要求2.2課堂討論習題作業期末考試課程目標1、2第5章工業微生物的菌種選育（4）掌握工業微生物菌種的篩選方法，基因突變、基因重組以及工業微生物育種的方法。工業微生物自然選育法步驟；微生物遺傳物質基礎；微生物基因突變及機制；自發突變與定向培養；誘變育種方法步驟；真核微生物及原核微生物的基因重組、原生質體融合；基因工程；微生物育種新思路；菌種選育中變異菌菌種篩選。1.掌握工業微生物菌種自然選育方法。2.掌握基因突變及誘變育種與雜交育種。3.掌握微生物育種新思路及菌種篩選方法。【重點】工業微生物選育方法；基因突變、誘發因素及誘發機理；基因重組、原生質體融合。【難點】基因突變誘發機理；基因重組、原生質體融合。【課前預習】基因突變、誘發因素及誘發機理，誘變育種與雜交育種。【思政元素】生物安全。【課堂講授】工業微生物選育方法；基因突變、誘發因素及誘發機理、誘變育種與雜交育種；基因重組、原生質體融合、基因工程；菌種篩選。【課堂討論】誘變育種基本環節及關鍵？【習題作業】3，9，21(p260、261)。【教學方式】講授\混合式教學畢業要求1.3畢業要求2.2畢業要求4.1、4.2課堂討論習題作業期末考試實驗課程目標1、2和3第6章微生物在物質循環、環境保護中的應用（6）掌握在微生物環境物質循環、污（廢）水、有機固體廢物及廢氣污染治理中的應用及作用機制。含氧、碳、氮、硫、磷、鐵、錳物質的分解、轉化與循環；污（廢）水生物處理生態系統中活性污泥、生物膜、氧化塘、厭氧發酵過程中微生物生態及主要菌群的作用原理；污（廢）水脫氮、除磷微生物學原理；人工濕地中凈化污（廢）水的微生物學機理；有機固體廢物、廢氣的生物處理及微生物作用機制。1.掌握微生物在物質循環中的作用。2.掌握活性污泥、生物膜、氧化塘、厭氧發酵處理污（廢）水過程中的微生物生態及主要菌群的作用原理，脫氮、除磷微生物學原理，人工濕地處理污（廢）水的微生物學機理。3.掌握微生物處理有機固體廢物、廢氣的作用機制。【重點】污（廢）水脫氮除磷、厭氧發酵產甲烷的微生物學原理；好氧堆肥法和衛生填埋法處理處置有機固體廢棄物的微生物學的原理；微生物凈化有機廢氣的原理。【難點】好氧、厭氧生物處理廢棄物的機理；微生物脫氮除磷原理。【課前預習】好氧、厭氧生物處理機理。【思政元素】資源循環、環境保護。【課堂講授】微生物與環境物質循環；活性污泥、生物膜、氧化塘、厭氧發酵處理污（廢）水過程中微生物生態及主要菌群的作用原理；污（廢）水脫氮、除磷微生物學原理；人工濕地的微生物學機理；有機固體廢物、廢氣的生物處理及微生物作用機制。【課堂討論】厭氧發酵的微生物種群及其相互作用？【習題作業】分析比較好氧和厭氧生物處理廢水的異同點。【教學方式】講授\混合式教學\畢業要求1.3畢業要求2.2畢業要求4.1、4.2課堂討論習題作業期末考試實驗課程目標1、2和3第7章微生物在化工、能源工業生產方面的應用（4）掌握有機酸、氨基酸、核苷酸微生物發酵生產的機理；掌握石油開采及生物制氫的微生物機理。檸檬酸、蘋果酸產生菌種屬、發酵生產工藝、發酵條件控制等概述；氨基酸（谷氨酸、賴氨酸）、核苷酸微生物發酵機理、發酵生產工藝等；微生物在石油開采中的應用；生物質微生物轉化制氫。1.掌握有機酸、氨基酸、核苷酸發酵生產的微生物類群、作用機理。2.掌握微生物在石油開采及生物制氫過程中的微生物機理。【重點】有機酸、氨基酸、核苷酸發酵微生物發酵機理、發酵生產工藝；微生物采油機理及工藝；微生物轉化制氫原理。【難點】氨基酸微生物發酵機理、菌種選育；微生物轉化制氫原理。【課前預習】微生物在有機酸、氨基酸、核苷酸生產及采油及制氫中的應用。【思政元素】資源循環、環境保護。【課堂講授】檸檬酸、蘋果酸產生菌種屬、發酵生產工藝等；谷氨酸、賴氨酸、核苷酸微生物發酵；微生物采油及制氫。【課堂討論】微生物在清潔能源產生領域的其他應用？【習題作業】微生物在清潔能源生產及環境保護中的綜合應用。【教學方式】講授\混合式教學畢業要求1.3畢業要求2.2課堂討論習題作業期末考試課程目標1、2第8章微生物及其制劑在食品工業生產中的應用（4）掌握食品工業生產的微生物及酶制劑在食品工業生產中的應用。應用于食品工業生產的微生物類群、種屬及其生物學特性、作用機理、生產工藝、發酵條件的控制、應用方式；食品工業中微生物酶制劑產生菌菌種選擇及發酵條件控制。1.掌握食品發酵生產的微生物類群、作用機理、應用方式。2.掌握食品工業中微生物酶制劑產生菌菌種選擇及發酵條件控制。【重點】食品發酵生產的微生作用機理、應用方式；微生物酶制劑產生菌發酵條件控制。【難點】微生物在食品發酵生產中的作用機理。【課前預習】微生物在傳統及現代食品發酵生產中的應用。【思政元素】資源循環、食品安全。【課堂講授】微生物在醬油、食醋、葡萄酒、發酵乳制品、饅頭、面包、腐乳、豆豉等食品發酵中的應用。【課堂討論】微生物發酵食品生產中如何確保食品安全？【習題作業】風味食品發酵生產中微生物的作用？【教學方式】講授\混合式教學。部分內容由企業專家授課畢業要求1.3畢業要求2.2課堂討論習題作業期末考試課程目標1、2第9章微生物在藥物生產方面的應用（2）掌握微生物在疫苗、抗生素、微生物農藥生產中的微生物作用機制。微生物在疫苗、類毒素、干擾素、葡萄糖酐、酶制劑和酶抑制劑生產上的應用簡述；常見抗生素種類及生產菌分離篩選、生產工藝及產物提取注意事項；維生素、甾體類藥物生產相關微生物介紹；微生物農藥類型、作用機理及其產生菌。1.掌握疫苗制備機理。2.掌握抗生素種類、特點、生產菌、微生物發酵生產工藝。3.了解微生物在其他藥物生產中的應用。【重點】疫苗制備機理；抗生素種類及生產菌分離篩選；微生物農藥作用機理及其產生菌。【難點】疫苗制備機理；抗生素生物發酵工藝流程。【課前預習】微生物在疫苗、抗生素及微生物農藥生產中的應用。【思政元素】生物安全、生態安全。【課堂講授】微生物在疫苗、類毒素、干擾素和酶抑制劑生產上的應用；常見抗生素種類及生產菌分離篩選及產物提取注意事項；微生物農藥類型及其產生菌。【課堂討論】新型微生物藥物應用領域主要包括哪些？【習題作業】抗生素耐藥性產生原因？【教學方式】講授\案例分析\混合式教學畢業要求1.3畢業要求2.2課堂討論習題作業期末考試課程目標1、2五、課內實驗名稱及基本要求表3實驗內容、要求與達成序號實驗名稱學時內容與要求達成能力支撐課程目標1普通光學顯微鏡的使用及常見工業微生物形態的觀察2通過本實驗，掌握普通光學顯微鏡的使用及細菌、真菌、放線菌形態的觀察。（1）“畢業要求2.問題分析”中的2.2“能夠基于資源循環科學與工程專業相關的知識和原理，并運用專業語言正確表達實際工程問題”。（2）“畢業要求4.研究”中的4.2“能夠根據實驗方案構建合理的實驗系統，安全地開展實驗，科學地采集實驗數據”。課程目標1、2和32細菌的簡單染色和革蘭氏染色3通過本實驗，掌握細菌的簡單染色、革蘭氏染色方法步驟的實驗研究方法。（1）“畢業要求2.問題分析”中的2.2“能夠基于資源循環科學與工程專業相關的知識和原理，并運用專業語言正確表達實際工程問題”。（2）“畢業要求4.研究”中的4.2“能夠根據實驗方案構建合理的實驗系統，安全地開展實驗，科學地采集實驗數據”。課程目標1、2和33環境樣本中細菌的純種分離、培養和接種技術3通過本實驗，掌握從污泥、污水、土壤等樣品中分離、純化微生物的方法。（1）“畢業要求2.問題分析”中的2.2“能夠基于資源循環科學與工程專業相關的知識和原理，并運用專業語言正確表達實際工程問題”。（2）“畢業要求4.研究”中的4.1能夠基于資源循環專業相關理論，根據研究對象的特征，設計可行的實驗方案；4.2“能夠根據實驗方案構建合理的實驗系統，安全地開展實驗，科學地采集實驗數據”。課程目標1、2和3六、課程考核方式與評分標準（一）考核方式表4課程目標的考核方式序號課程目標考核內容考核方式1掌握微生物形態、結構、分類、營養、生長、代謝調控、遺傳、變異、選育、保藏等微生物學基礎知識。微生物的類群、形態特征、生理特性；微生物營養類型、生長繁殖、酶活及酶合成代謝調控；微生物相關消毒、滅菌方法；微生物的分離、篩選、培養、鑒定、保藏、遺傳變異、基因突變、基因重組等。課堂討論、習題作業+實驗+期末考試2掌握與物質循環綜合利用、環保、能源、化工、食品、醫藥工業生產中相關的微生物原理與應用技術。參與環境物質循環的微生物種類、作用機理；參與污水、有機固體廢物與廢氣微生物處理的主要微生物種類及微生物處理機理；參與能源、化工、食品、藥物工業生產的微生物類群及作用機理。課堂討論、習題作業+實驗+期末考試3獲得本專業所涉及的、必需掌握的微生物學實驗基本研究方法和實驗技能。光學顯微鏡的操作及微生物形態觀察方法；細菌簡單染色及革蘭氏染色方法；微生物的純種分離、培養及接種技術。課堂討論+實驗+期末考試（二）總成績構成本課程考核由形成性評價（40%）和結果性評價（60%）構成，其中形成性評價包括課堂討論+習題作業和實驗兩個部分，分別占總成績的10%和30%，結果性評價以期末考試為主。各考核方式與課程目標對應的關系如表5所示。表5總成績構成表序號課程目標課程目標在各考核方式中的比例課程目標占總成績比例課堂討論+習題作業實驗期末考試1掌握微生物形態、結構、分類、營養、生長、代謝調控、遺傳、變異、選育、保藏等微生物學基礎知識。35%40%40%39.5%2掌握與物質循環綜合利用、環保、能源、化工、食品、醫藥工業生產中相關的微生物原理與應用技術。45%15%50%39%3獲得本專業所涉及的、必需掌握的微生物學實驗基本研究方法和實驗技能。20%45%10%21.5%考核方式占總成績比例10%30%60%100%（三）評分標準1.課堂討論+習題作業討論不設標準答案，但根據同學們討論回答問題情況進行打分，習題作業按照等級進行評分，評分標準如下：表6課堂討論+習題作業考核環節考核結果及標準優秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格<60分討論回答問題情況積極舉手發言，積極參與討論與交流，針對所討論問題，所表達觀點完全正確、條理清楚，理論基礎非常扎實，具有創造性思維、能提出創新性觀點。能舉手發言，有參與討論與交流，針對所討論問題，所表達觀點正確、具有一定條理性，理論基礎較為扎實，并能提出自己見解。表述觀點有一定的思考能力和創造性。很少舉手，極少參與討論與交流，針對所討論問題，所表達觀點正確，并具有一定理論基礎，但表述觀點缺乏條理性和缺乏創造性。被動參與討論與交流，針對所討論問題，所表達觀點基本正確針對所討論問題，所表達觀點有較大錯誤習題作業作業能夠獨立完成，完成質量優秀，能夠靈活運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結論作業能夠獨立完成，完成質量較高，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結論作業能夠獨立完成，完成質量基本符合要求，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得有效結論作業基本能夠獨立完成，部分題目解答存在抄襲現象，運用所學知識和理論解決問題的能力基本符合要求作業不能獨立完成，存在抄作業現象2.實驗評分標準實驗成績以實驗過程及實驗報告綜合考評，其中實驗預習報告占10%、實驗操作過程占40%，實驗報告占50%，實驗評分標準詳見“表7實驗評分標準”。表7實驗評分標準評價細則考核環節預習報告實驗操作實習報告100-90分預習報告內容完整充實，書寫工整規范，實驗原理描述準確，并能提出實驗過程中的注意事項實驗過程中操作認真規范，小組分工明確，實驗結果準確可靠實驗報告內容完整充實，書寫工整規范，實驗結果描述準確，并結合實驗過程中的出現的問題進行有效的分析和討論89-80分預習報告內容完整充實，書寫工整規范，實驗原理描述比較準確，未能提出實驗過程中的注意事項實驗過程中操作認真規范，小組分工明確，實驗結果可靠實驗報告內容完整，書寫規范，實驗結果描述準確，簡單對實驗結果進行分析和討論79-70分預習報告內容基本完整充實，書寫工整規范，實驗原理描述基本準確，未能提出實驗過程中的注意事項實驗操作過程中仔細認真，操作不規范，小組分工明確，實驗結果基本可靠實驗報告內容完整，書寫規范，實驗結果描述準確，未對實驗結果進行分析和討論69-60分預習報告內容不完整，書寫不規范，實驗原理描述不清楚，未能提出實驗過程中的注意事項實驗操作過程中不嚴謹，操作不規范，小組分工不