新農(nóng)科建設背景下“茶葉生物化學”課程教學改革探索

石玉濤，鄭淑琳，王飛權，侯大為，張 渤

（武夷學院 茶與食品學院，福建 武夷山 354300）

當前，我國的經(jīng)濟社會發(fā)展水平進入了一個新的層次，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)教育已不能適應現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對于高素質(zhì)農(nóng)林人才的要求，也已不能滿足當今物質(zhì)相對豐富以后人民的教育需求[1]。2018年以來，教育部啟動實施“新農(nóng)科”建設計劃，為涉農(nóng)人才培養(yǎng)指明了新方向[2]。新農(nóng)科建設的重點是應用現(xiàn)代科學技術改造農(nóng)林專業(yè)，要求涉農(nóng)高校對接鄉(xiāng)村一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展新要求，轉(zhuǎn)變教育觀念，深化教學改革，推進育人模式、教學和課程體系的改革，培養(yǎng)一批高素質(zhì)應用型農(nóng)林人才，為生態(tài)文明建設和鄉(xiāng)村振興提供人才支撐[3]。武夷學院作為一所地方應用型本科高校，應主動對接閩北地區(qū)茶產(chǎn)業(yè)、食品產(chǎn)業(yè)等特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，培養(yǎng)“懂農(nóng)業(yè)、愛農(nóng)村、愛農(nóng)民”的應用型人才，為地方產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和經(jīng)濟社會發(fā)展服務?！安枞~生物化學”是茶學專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課，對高素質(zhì)應用型茶學專業(yè)人才的培養(yǎng)具有重要影響。本文以武夷學院“茶葉生物化學”課程教學為例，結(jié)合教學實踐，針對教學中存在的問題提出教學改革的思路和措施，為課程建設和教學內(nèi)涵深化改革發(fā)展提供借鑒。

1 “茶葉生物化學”課程地位與教學目標

“茶葉生物化學”是茶學專業(yè)基礎課程中的核心課程之一，課程的主要任務和目標是培養(yǎng)學生掌握茶葉化學成分的含量、種類、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)及其生物合成和分解代謝途徑，掌握茶葉產(chǎn)品加工和品質(zhì)形成的基本原理，了解茶葉的保健功能，為進一步學習茶學專業(yè)課和從事茶葉生產(chǎn)加工和營銷等相關工作奠定扎實的理論和技術基礎[4]?！坝袡C化學”“植物生物化學”“植物生理學”等前序課程是學習“茶葉生物化學”的基礎，“茶葉生物化學”又可為學生學好后續(xù)茶學專業(yè)課程奠定基礎?！安枞~生物化學”課程教學效果的好壞對于學生學習和深入理解后續(xù)專業(yè)課程以及從事茶葉生產(chǎn)、營銷等工作有直接影響。

圖1 “茶葉生物化學”課程地位Fig.1 Status of"tea biochemistry"course

2 “茶葉生物化學”課程教學中存在的問題

2.1 學生生物化學基礎較弱，教學難度大

學生生物化學基礎弱是“茶葉生物化學”教學中面臨的第一大難題。一方面，本校茶學專業(yè)招生是文理兼收，一個年級的學生中有相當大一部分是文科生，學習自然科學課程有很大難度；另一方面，本校茶學專業(yè)是以茶文化經(jīng)濟方向為特色，故人才培養(yǎng)中安排了較多的文化類、經(jīng)濟類等基礎課程，縮減了“有機化學”、“植物生物化學”自然科學類基礎課程的學時，學生在自然科學基礎課程上投入的時間較少，也導致學生的化學和生物化學基礎薄弱。如茶學專業(yè)教學計劃中“有機化學”只安排40課時，“植物生物化學”和“植物生理學”兩門課程合并后的“植物生理生化”課程只安排48課時，課程學時少，遠遠不能滿足有機化學、植物生物化學和植物生理學等課程龐大知識體系的要求。此外，“茶葉生物化學”課程中極為重要的“茶葉加工生物化學”內(nèi)容，主要涉及茶葉加工過程中生化成分的變化及其對茶葉品質(zhì)形成的影響，但學生在學習這部分內(nèi)容時，從未接觸過制茶過程，對制茶工藝流程和制茶機械等均不了解，導致教學中存在“空對空”現(xiàn)象，嚴重影響了教學效果?！安枞~生物化學”是一門綜合性和交叉學科，涉及到茶樹初級和次級代謝的復雜理論體系，茶樹物質(zhì)代謝和生化成分的轉(zhuǎn)化過程又是微觀和抽象的，加上化學基礎薄弱，學生在理解和記憶時存在很大困難甚至有畏難心理，學習興趣和積極性不高。

2.2 學科發(fā)展快，教材內(nèi)容滯后

近20年來，隨著現(xiàn)代生化研究方法和技術手段的發(fā)展，基因組學、代謝組學、轉(zhuǎn)錄組學等方法廣泛應用于茶樹生物學研究中，茶葉生物化學的內(nèi)容不斷拓展和深入。茶樹基因組已被破譯，大葉種和小葉種茶樹的基因圖譜均已繪制完成，茶樹中的兒茶素、咖啡堿、茶氨酸、類黃酮等的重要次級代謝產(chǎn)物的代謝途徑及其關鍵編碼基因也已逐步明確，萎凋、殺青、發(fā)酵等茶葉加工過程的關鍵環(huán)節(jié)中化學成分的變化規(guī)律和影響因素的研究也已不斷深入[5]。但目前本專業(yè)能夠選用的教材仍然是2003年出版的“茶葉生物化學”（第三版），教材內(nèi)容較為滯后，與學科和茶葉生產(chǎn)實際有所脫節(jié)，導致學生獲取的知識相對落后，對學生專業(yè)基礎和技能的培養(yǎng)十分不利。

2.3 教學模式單一，考核體系不健全

目前，“茶葉生物化學”課程教學主要以傳統(tǒng)的教師課堂講授式為主，仍然是教師唱主角，沒有充分關注學生的主體地位，學生對抽象的生物化學知識學習的興趣和積極性不高，參與感不強；對現(xiàn)代信息化教學手段的利用主要以多媒體課件為主，未能將翻轉(zhuǎn)課堂、慕課等手段很好地應用于教學中。課程的考核方式也較為單一，期末考試成績占到總成績的60%～70%左右，過程性和形成性評價所占比例不高，無法很好地吸引和調(diào)動學生主動參與和融入課程的學習過程，也不能很好地鍛煉學生的綜合素質(zhì)。再加上學生生物化學基礎偏弱等因素，為降低期末考試難度，試卷題目的設置主要以記憶性知識點為主，考察學生分析和解決問題能力的綜合性題目偏少，不利于培養(yǎng)學生形成良好的邏輯思維和靈活運用專業(yè)知識分析解決生產(chǎn)實際問題的能力。

2.4 實驗教學質(zhì)量有待提高

“茶葉生物化學”是一門實踐性很強的課程，要求學生不僅要掌握茶葉生物化學的理論基礎知識，還要通過高質(zhì)量的實驗教學培養(yǎng)學生的動手操作能力、創(chuàng)新能力和分析解決實際問題的能力[6]。在我校的茶學專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，“茶葉生物化學”課程中18課時的實驗教學任務與“茶樹栽培學”、“茶葉加工學”等課程的實驗教學部分合并后統(tǒng)一納入“茶學專業(yè)綜合實驗Ⅰ”實驗課程，但綜合實驗中開設的實驗項目以傳統(tǒng)的基礎性和驗證性實驗項目為主，主要實驗項目為茶葉含水量、水浸出物含量、茶多酚含量、游離氨基酸含量等茶葉品質(zhì)成分的定性定量分析，綜合性、設計性實驗項目偏少；實驗教學方式也主要以教師講解實驗原理、實驗方法和步驟以及注意事項后，再由學生進行實驗操作并完成實驗報告方式為主，以實驗報告內(nèi)容評價實驗成績，對實驗操作過程的考核不夠重視。這種實驗教學方式不能有效培養(yǎng)學生的獨立思考、動手操作和創(chuàng)新能力。

3 “茶葉生物化學”課程教學改革的思路與措施

在新農(nóng)科建設背景下，為培養(yǎng)創(chuàng)新型應用型卓越茶學專業(yè)人才，課程團隊必須更新教學理念，優(yōu)化教學內(nèi)容，轉(zhuǎn)變教學過程中教師和學生的角色，改變傳統(tǒng)的“灌輸式”教學方式，關注學生的個體差異和特點，激發(fā)和調(diào)動學生的學習興趣和積極性，采用多元化方式進行考核評價，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和應用能力，為茶產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級發(fā)展培養(yǎng)“用得上”的專業(yè)人才。

3.1 優(yōu)化教學計劃和內(nèi)容，加強基礎課程教學

針對學生基礎偏弱的問題，要結(jié)合專業(yè)實際，調(diào)整和優(yōu)化教學計劃和內(nèi)容，改進教學模式，切實加強基礎課程教學。一方面可在教學計劃中適當增加“有機化學”、“植物生物化學”等課程學時，另一方面，可在大一第二學期增設“茶學概論”課程，讓學生對茶、茶學體系及茶葉的加工工藝等內(nèi)容有一個整體的了解，從而為后續(xù)的“茶葉生物化學”等專業(yè)基礎課和專業(yè)課的教學奠定基礎，也可有效提高教學內(nèi)容的連續(xù)性。此外，武夷學院位于武夷巖茶主產(chǎn)區(qū)，學生有接觸茶葉生產(chǎn)實際的便利條件，專業(yè)教學計劃中也有三周的“制茶實習”實踐環(huán)節(jié)，而茶葉生物化學理論知識又是學生在制茶實踐中分析和解決問題的重要基礎。因此，為提高理論和實踐教學的效果，可對“茶葉生物化學”、“茶葉加工學”和“制茶實習”等聯(lián)系緊密的幾門課程教學內(nèi)容進行整體優(yōu)化，將“茶葉生物化學”中“茶葉加工生物化學”部分內(nèi)容和“茶葉加工學”中“茶葉加工原理”部分內(nèi)容調(diào)整到“制茶實習”課程中，并發(fā)揮茶學專業(yè)校外實踐導師團隊的優(yōu)勢，通過現(xiàn)場教學模式開展制茶原理與實踐內(nèi)容教學，促進學生對專業(yè)基礎知識的系統(tǒng)性理解與應用，為后續(xù)專業(yè)課程的學習奠定扎實基礎。

3.2 與時俱進，豐富和拓展教材內(nèi)容

針對茶葉生物化學學科發(fā)展變化快的特點，教師要緊跟學科發(fā)展的步伐，及時更新和消化學科的最新研究成果，增加自身的知識儲備，并將新內(nèi)容有機地結(jié)合到課程教學中，以豐富和拓展教材內(nèi)容，使學生獲得“新知”，擴展學生的視野。如酯型兒茶素類是茶葉中最重要的品質(zhì)和功能性成分，但目前的“茶葉生物化學”教材中關于其生物合成途徑未做明確介紹，而近期研究已探明了酯型兒茶素合成的關鍵酶及其合成底物與途徑[5]。萎凋是紅茶加工過程中重要的工序之一，目前教材中對于萎凋程度及萎凋葉中化學成分對紅茶品質(zhì)的影響未有詳細介紹。近年來已有研究表明，紅茶萎凋葉含水量在58%～60%有利于紅茶品質(zhì)的提高，萎凋葉中TF1、TF-3-G和TF-3'-G與紅茶感官品質(zhì)呈正相關，對紅茶品質(zhì)影響最大的成分是TF-3'-G[7]。教師要將這些最新研究成果及時在課堂教學中傳達給學生，或?qū)⑽墨I資料發(fā)放給學生進行專題文獻閱讀和深入討論，讓學生對于茶葉次級代謝和茶葉加工過程中品質(zhì)的變化形成更加全面的認識。

3.3 豐富教學手段，構(gòu)建多元化的教學和考核模式

利用思維導圖工具，梳理課程知識框架。思維導圖是一種把各級主題的關系用相互隸屬與相關的層級圖表現(xiàn)出來的實用性思維工具[8]?，F(xiàn)有的“茶葉生物化學”教材將茶葉中的化學成分及其生物合成和分解代謝途徑等內(nèi)容分開編排，知識點較為分散，教學時不利于學生形成完整的知識體系。教師可借助思維導圖工具，引導學生對知識點進行整合和分類，形成一個邏輯性強的知識框架，促進學生對抽象的生物化學知識的理解和掌握。

引入主體易位教學法，調(diào)動學生的主觀能動性。主體易位教學法是指在教師的組織和引導下，由學生對部分教學內(nèi)容進行演講、評價和討論的方法[9]。在茶葉生物化學課程的教學過程中，對于學生感興趣的章節(jié)，如茶葉的保健功能，請學生自由組合形成興趣小組，自己查閱文獻、制作多媒體課件并在講臺上向全班同學講解，同時教師與學生共同對報告內(nèi)容、演講技巧及PPT制作等進行評價和打分，并將評定成績納入平時成績。這種模式以學生為主體地位，實現(xiàn)學生從“課堂”到“講臺”角色轉(zhuǎn)換，可有效增強學生對茶學專業(yè)知識的認知，提高學生的文獻調(diào)研能力、獨立思考能力、表達能力和協(xié)作能力。

構(gòu)建線上線下課堂，開展混合式教學。在當前信息化教育快速發(fā)展的背景下，構(gòu)建在線學習和線下傳統(tǒng)課堂結(jié)合的混合式教學模式，可發(fā)揮教師的引導作用，有效調(diào)動學生學習的積極性和創(chuàng)造性[10]。為提高“茶葉生物化學”課程教學效果，教師可借助中國大學MOOC、超星泛雅、愛課程網(wǎng)等平臺的優(yōu)質(zhì)資源，構(gòu)建線上課堂，實施手機APP輔助教學，拓展傳統(tǒng)課堂的時間和空間，通過多種方式的互動，更好地開展答疑、測試和討論，并將線上參與情況納入平時成績，不僅可以充分調(diào)動學生學習的積極性，增強學習的趣味性，而且也有利于促進教師全面和深入了解學生的學習動態(tài)，并對教學內(nèi)容和教學方式進行反思，提高教學效果。

建立合理的課程考核體系。改變“一卷定終身”的傳統(tǒng)的考核方式，加強過程評價，將參與式教學環(huán)節(jié)成績引入考核體系中，引導學生轉(zhuǎn)換角色，主動思考和積極參與線上、線下教學的各個環(huán)節(jié)。近幾學期，課程教學團隊采用期末考試成績（50%）、參與式教學成績（參與線上活動、線下PPT制作講解及問題討論）（30%）和平時表現(xiàn)成績（20%）多元化考核模式，較好地調(diào)動了學生的積極性，也使學生的綜合素質(zhì)在自主參與教學活動環(huán)節(jié)的過程中得到鍛煉和提高。

3.4 立足應用型人才培養(yǎng)目標，優(yōu)化實驗教學

實驗教學是對理論教學的重要補充，也是學生將課程理論知識與生產(chǎn)實際相結(jié)合的重要途徑之一，在培養(yǎng)學生的實踐動手能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力方面具有重要作用[11]。武夷學院作為一所地方性應用技術型院校，當前的主要任務是主動適應地方產(chǎn)業(yè)升級要求和市場需求，培養(yǎng)應用型人才。武夷山有“茶樹品種王國”之稱，也是世界烏龍茶、紅茶的發(fā)源地和主產(chǎn)區(qū)。因此，“茶葉生物化學”實驗教學應將當?shù)刎S富的茶樹種質(zhì)資源、多樣的烏龍茶、紅茶花色品種及其生產(chǎn)工藝進行有機結(jié)合，加強綜合性、設計性實驗項目的開發(fā)，培養(yǎng)學生運用茶學專業(yè)知識分析和解決茶葉生產(chǎn)實際問題的能力。如可結(jié)合烏龍茶品種資源，將原來獨立的幾個驗證性實驗項目設計成一個綜合實驗，以武夷山當?shù)刂髟缘娜夤?、水仙、大紅袍等品種以及眾多的武夷名叢為對象，通過測定主要生化成分的含量，分析不同品種茶樹品質(zhì)成分的差異及其適制性；結(jié)合武夷巖茶或武夷紅茶生產(chǎn)工藝，開設“武夷巖茶加工過程中品質(zhì)成分的變化”或“正山小種紅茶加工過程中多酚類物質(zhì)的變化”等實驗項目，讓學生分析武夷巖茶和武夷紅茶品質(zhì)成分的含量特征和變化規(guī)律。這樣不僅可以讓學生學會茶葉中主要生化成分的測定方法，而且可以加強學生對烏龍茶品種資源、烏龍茶和紅茶加工工藝的科學和理性的認識。

在實驗教學方式上，可在備課環(huán)節(jié)讓學生親自動手準備實驗儀器，配制實驗試劑；對于綜合性實驗，教師可提前給學生布置實驗任務，讓學生組成實驗小組，做好預習并查閱有關文獻，引導學生設計實驗方案，帶著問題去協(xié)作開展實驗。實驗結(jié)束后，采取教師點評和小組互評的方式對實驗結(jié)果進行討論與評價，找出實驗過程的優(yōu)點與不足，并提出改進建議。從而激發(fā)學生學習“茶葉生物化學”課程的積極性和興趣，在探究型學習過程中培養(yǎng)學生的自主學習探索能力和動手操作能力。

4 結(jié)語

“新農(nóng)科”建設要求地方性應用型本科院校推進教育教學改革，著力培養(yǎng)高素質(zhì)的應用技術型人才?！安枞~生物化學”課程在教學工作中應結(jié)合專業(yè)和學生實際，轉(zhuǎn)變觀念，優(yōu)化教學計劃，與時俱進，豐富和拓展教學內(nèi)容，借助和運用現(xiàn)代信息化教學手段，構(gòu)建多元化教學模式，理論聯(lián)系實踐，改革實驗教學，不斷提高教學效果，為應用型茶學專業(yè)人才的培養(yǎng)奠定基礎。