Tujuan pembelajaran Program Studi Mikrobiologi berlandaskan standar umum yang diterapkan di ITB, mengacu kepada Kerangka Kualifikasi Nasional Indonesia (KKNI) dan poin-poin spesifik berdasarkan program studi. Standar Tujuan pembelajaran menurut KKNI adalah:
- Have faith in God Almighty
- Have good morals, ethics and personality in completing their duties
- Act as a citizen who is proud and loves the nation and supports world peace
- Able to work together and have social sensitivity and high concern for society and the environment
- Menghargai keanekaragaman budaya, pandangan, kepercayaan, danagama serta pendapat/temuan orisinal orang lain
Tujuan pembelajaran disusun berdasarkan kebutuhan lulusan Program Studi Mikrobiologi. Selama proses penyusunan, tujuan pembelajaran dibandingkan dengan standar internasional seperti American Society for Microbiology (ASM), dan kurikulum program studi mikrobiologi pada universitas di negara asing. Selain itu, selama proses formulasi tujuan pembelajaran, masukan dari pemangku kepentingan juga menjadi pertimbangan. Masukan ini diberikan melalui kuesioner yang diisi oleh alumni yang berkarya di bidang mikrobiologi dan juga pihak industri yang mempekerjakan lulusan mikrobiologi. Tujuan pembelajaran disusun berdasarkan observasi kurikulum yang dilakukan setiap 5 tahun sebagaimana dimandatkan dalam kurikulum. Sosialisasi kurikulum baru dan tujuan pembelajaran dilakukan kepada mahasiswa, pengajar dan pemangku kepentingan lainnya. Selain itu, informasi mengenai kurikulum dan tujuan pembelajaran juga dimuat pada situs resmi ITB dan SITH.
Berdasarkan kurikulum yang baru, kurikulum 2024, tujuan pembelajaran spesifik dari program studi dapat dikelompokkan menjadi empat (4) kategori. Tujuan pembelajaran ini sesuai dengan kebutuhan industri dan juga merujuk kepada standar asosiasi mikrobiologi internasional (American Society for Microbiology – ASM).
Dalam kategori kompetensi konseptual dan komprehensif, mahasiswa harus dapat menguasai konsep-konsep dasar mikrobiologi secara spesifik, diantaranya:
- pengetahuan ilmu fundamental dalam matematika dan ilmu alam yang berkaitan dengan mikrobiologi
- mengenal keterkaitan antara mikrobiologi dengan big data analysis, artificial intellegence, dan computational thinking
- evolusi sel prokariotik, proses adaptasi, kelangsungan hidup dan keanekaragaman, termasuk dampaknya pada lingkungan
- hubungan struktur dan fungsi sel
- proses metabolisme mikroba terkait dengan penggunaan energi dan material untuk kelangsungan hidup, pertumbuhan dan interaksinya dengan lingkungan
- alur informasi genetik dan respon terhadap perubahan lingkungan
- the microbial systems in terms of diversity and ecosystem dynamics
- dampak mikroorganisme dalam kehidupan
Tujuan pembelajaran dalam kategori keterampilan laboratorium ditunjukkan oleh mahasiswa dengan kemampuan :
- menerapkan metodologi dan mengoperasikan peralatan standar laboratorium mikrobiologi
- menerapkan metodologi dan mengoperasikan peralatan standar laboratorium biologi molekuler
- mengaplikasikan pengetahuan tentang prinsip keselamatan kerja dalam laboratorium dengan menggunakan peralatan protektif dan mengikuti prosedur keamanan
Tujuan pembelajaran dalam kategori keterampilan ilmiah ditunjukkan oleh mahasiswa dengan kemampuan:
- pengambilan keputusan berdasarkan analisis informasi dan data dalam berkomunikasi dan berkolaborasi dengan berbagai bidang
- menerapkan ilmu pengetahuan dan keahlian bidang mikrobiologi untuk peningkatan kualitas hidup baik pada aspek ekonomi, sosial, dan lingkungan secara berkelanjutan
Tujuan pembelajaran dalam kategori keterampilan sosial ditunjukkan oleh mahasiswa yang memiliki kemampuan:
- demonstrate the skills to communicate effectively and work in groups
- pembelajar jangka panjang agar mampu beradaptasi sesuai perkembangan dan situasi yang dihadapi
English 
Indonesian