PBL結合TBL教學模式提高“食品生物化學”實驗實踐教學效果

黃桂穎，汪 薇，任文彬，高蘇娟，劉功良，于 輝，白衛(wèi)東

（仲愷農(nóng)業(yè)工程學院 輕工食品學院，廣東 廣州 510225）

“食品生物化學”實驗實踐教學是高等食品科學教育的一個重要基礎部分，是培養(yǎng)食品科學專業(yè)工作者和研究者的必備訓練[1-2]。然而，目前的“食品生物化學”實驗實踐教學被視為理論教學的輔助部分，課程以教師設計和測試過的實驗實踐方法為授課方案，學生通過模仿和重復結果明顯的實驗實踐方案完成課程。這類實驗實踐無法培養(yǎng)學生創(chuàng)新學習的能力，以及分析、解決問題的能力。為此，最大限度地利用實驗實踐課堂時間激發(fā)學生思考與提出問題的興趣，提高解決問題和實踐能力，是“食品生物化學”實驗實踐教學教學研究的首要問題?？梢?，引入適合的新型教學模式，有利于提高“食品生物化學”實驗實踐教學的效果，達到培養(yǎng)強創(chuàng)新應用型人才的目標。PBL和TBL教學模式較多地應用于“食品生物化學”理論課程教學中，但未見2種教學模式結合并應用于“食品生物化學”實驗實踐教學的研究報道[3-4]。分析了2種教學模式的結合在“食品生物化學”實驗實踐實踐教學中的優(yōu)勢，以促進該課程實驗實踐教學的改革與發(fā)展。

1 PBL結合TBL的教學模式的優(yōu)勢

基于問題的教學模式（Problem-based Learning，PBL）是以激發(fā)學生的自主學習為目標，授課教師在教學過程中，引導學生自己發(fā)現(xiàn)與解決問題的教學方法。利用精心設計的真實性問題，引導學生通過發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有學科問題，自主學習解決問題，并主動解決問題的過程。在此過程中，學生較好地提高了學習主動性、獨立性和創(chuàng)新性。然而，隨著科技的發(fā)展，食品生物化學學科的理論和實驗實踐研究較豐富和深入。熟悉“食品生物化學”實驗實踐方法，發(fā)現(xiàn)其方法在一些學科實驗實踐中的問題，并用創(chuàng)新思維去解決問題，對于單獨的本科生來說，將需要面對較大的困難。以團隊為基礎的學習模式（Team-based Learning，TBL）是以學生組建的團隊為基礎，授課教師調(diào)動學生的積極性和創(chuàng)造性一起學習和探究的教學方法[5]。該模式可以通過組員合作的方式，較好地降低本科生單獨實驗實踐的難度。PBL與TBL相結合的教學模式，教師提供實驗實踐背景知識、研究方法和注意事項等資料，讓學生提出問題，并組成團隊進行學習。小組成員以小組成員分析、討論為主，共同完成實驗實踐和撰寫實驗實踐報告。PBL與TBL相結合的教學模式，可以在激發(fā)學生興趣與自主能動性的同時，以問題為導向，借助團隊成員互助互補的力量較好地解決問題。

2 基于PBL-TBL的“食品生物化學”實驗實踐教學模式的構建

基于PBL-TBL的“食品生物化學”實驗實踐教學模式的應用需要有效解決三大問題。首先，隨著計算機與網(wǎng)絡技術的發(fā)展，教學資源多元化，信息化、智能化、數(shù)字化，學生如何通過正確途徑掌握核心技術，并提出關鍵問題。其次，如何判斷學生提出的問題難度是否合適，選擇解決問題的方法是否有效。再次，在學生合作的團隊中，是否每位成員的實驗實踐能力，提出和解決問題的能力，以及創(chuàng)新的能力都能得到相應的提高。為此，通過對教學目標和對象的分析，結合學科特點提出合適的實驗實踐教學方案，管理與優(yōu)化實施過程，設置相應的保障措施與評價體系，以及收集反饋信息與完善教學方案，以達到較好的教學效果。

2.1 教學目標和對象的分析

“食品生物化學”實驗實踐課程教學目標一般包含3個階段：熟悉知識與操作方法、方法的應用與實際問題的解決、方法的優(yōu)化。傳統(tǒng)教學模式在學生實驗實踐應用能力上培養(yǎng)不足，很難幫助學生實現(xiàn)從“實驗室實驗操作”到“解決學科問題”的轉(zhuǎn)變。通過PBL的應用，將學科知識轉(zhuǎn)化到特定的學科應用的問題上，得到符合本科生水平復雜度和難度的現(xiàn)實情境。該情境問題與對應知識點密切關聯(lián)。面對情景中，注重引導學生提出問題與自主學習解決問題。通過TBL組隊和指導的方式，幫助學生掌握自主學習、合作交流、有效溝通和解決實際問題等多種能力。以蛋白質(zhì)電泳的實驗課程為例，其教學目標是培養(yǎng)學生在熟悉掌握SDS-PAGE電泳法分離蛋白質(zhì)的實驗內(nèi)容基礎上，能以與學生合作的方式，提出現(xiàn)有食品產(chǎn)業(yè)遇到的一些問題，并使用SDS-PAGE電泳法分離蛋白質(zhì)的實驗方法給予解決。

2.2 實驗實踐教學方案的提出

基于PBL-TBL的“食品生物化學”實驗實踐教學方案應包括3個階段內(nèi)容。①教師選取合適的實驗項目。綜合考慮學生的實驗實踐操作水平和基礎知識結構，選取操作難度較大的綜合性基礎實驗作為該模式的實驗實踐課程。②學生自行組建5人學習小組。在課堂前，教師利用課程交互網(wǎng)絡教學平臺，將依據(jù)教學目標、實驗實踐原理、方法和操作的重點講解，以及相關案例和最新進展等資料上傳到教學平臺，供學生學習。學生與小組內(nèi)其他學生一起學習，并進行討論與協(xié)作，提出該實驗可解決的食品產(chǎn)業(yè)問題。教師對問題進行調(diào)整并實施。③制定實施過程中的階段性要求，以及小組與成員的評價方案。④實驗實踐教學保障措施與評價體系的建立。教學效果反饋信息的分析與教學方案的改善。

2.3 實施過程中的管理

PBL教學模式的核心是問題的提出，學生提出問題的科學性、實戰(zhàn)性、可行性和合理性是PBL模式是否能進行的關鍵[6-7]。TBL教學模式的重點在于學生組隊并合作解決單個學生處理較困難的問題。根據(jù)應用型高校培養(yǎng)方案，基于企業(yè)需求和社會產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的問題提出，可行性高和實用性強，專業(yè)實驗實踐教學特色突出[8]。

PBL-TBL教學模式對教師與學生的要求高于傳統(tǒng)教學模式：①對教師的產(chǎn)業(yè)問題識別能力、課程設計能力、過程控制能力和課程評價能力要求較高，建議以一個教學團隊的形式多教師共同實施。②整個課程耗時較長，需要充足的教學課時分配。③參與“食品生物化學”實驗實踐課程學習的本科生大多數(shù)為二年級學生，其水平和精力有限，教師給學生提供的學習資源需要精心篩選，盡可能詳盡，以緩解學生的學習壓力。④由于后續(xù)的實驗實踐過程要緊緊圍繞問題展開，在以“問題”為導向的教學中，問題的設計要符合行業(yè)發(fā)展的需要。增強學生的自主思考能力，提出相關問題，形成良好互動。⑤教師需要培養(yǎng)每位學生的團隊合作精神與團隊間競爭精神。對于部分不太會融入團隊的學生，教師需要提前與該團隊所有成員溝通交流，幫助每一位成員融入團隊。鼓勵小組成員積極討論交流，提高學生的溝通能力和團隊合作能力。因此，PBL-TBL教學模式在“食品生物化學”實驗實踐課程教學過程中尤為重要。

以SDS-PAGE電泳法分離蛋白質(zhì)的實驗課程為例、對教師在PBL結合TBL模式在“食品生物化學”實驗實踐課程教學中的實施過程管理。每個實驗班級人數(shù)為30人，課前讓學生分為6組，每組5人。組員觀看SDS-PAGE電泳法分離蛋白質(zhì)的相關書籍與網(wǎng)絡教學視頻，以及查看教師提供的關于魚肉保鮮的綜述。組員討論分析魚肉保鮮過程中是否存在變化；如果蛋白質(zhì)有發(fā)現(xiàn)變化，提出變化的原因及影響；使用論壇或者留言共享等功能讓學生進行留言；教師通過學生的留言、消息等進行篩選和整理，總結出學生在此過程中出現(xiàn)的技術問題，分析學生團隊共同探討學習的程度。在課堂實施階段，SDSPAGE電泳法分離蛋白質(zhì)的實驗作為綜合實驗，用3次課完成，授課時間為9學時，共計360 min。由于該實驗有脫色步驟，耗時較長，該可分2 d完成。該課程分為以下階段進行：①各學習小組以PPT形式匯報各組的實驗實踐設計，包括了SDS-PAGE電泳法分離蛋白質(zhì)的實驗的原理與步驟、操作難點與注意事項和預期的結果等。教師引導學生通過觀看其他組的講解與分析，討論與解決一部分各小組課前提出的問題。同時，嘗試引導組與組之間相互回答對方的問題。經(jīng)過討論仍無法解決的問題，教師給予回答。②教師設置場景并引導學生提出問題。教師設置場景為魚肉保鮮企業(yè)的技術分析部門，引導各小組通過討論提出企業(yè)魚肉保鮮中遇到的蛋白質(zhì)變化問題。并分析魚肉保鮮中蛋白質(zhì)是否存在變化，該變化是好還是不好，如果不好，如何使用SDSPAGE電泳法分離蛋白質(zhì)的測試方法進行判斷。③各學習小組根據(jù)實驗實踐設計，對現(xiàn)有的3種不同保鮮方式的魚肉進行分離。自己動手操作配試劑和準備設備，包括凝膠貯備液、分離膠緩沖液、濃縮膠緩沖液、電極緩沖液和上樣緩沖液等試劑的配置，以及垂直板電泳槽、電泳儀、長滴管及微量加樣器、燒杯、量筒、培養(yǎng)皿和槍頭等設施的準備。教師在實驗過程中是引導者，在必要的時候，引導學生對SDS-PAGE電泳法分離蛋白質(zhì)實驗基本操作進行實驗。④實驗結果的分析和總結，學習小組分別分析不同保鮮技術下的魚肉蛋白的分解情況與原因，指出不同保鮮技術的優(yōu)劣。組員分別撰寫實驗報告。

PBL-TBL教學模式下SDS-PAGE電泳法分離蛋白質(zhì)實驗課程各環(huán)節(jié)的時間分配見表1，PBL教學模式在SDS-PAGE電泳法分離蛋白質(zhì)實驗課程中的問題設計見表2，TBL教學模式在SDS-PAGE電泳法分離蛋白質(zhì)實驗課程中的應用見表3。

表1 PBL-TBL教學模式下SDS-PAGE電泳法分離蛋白質(zhì)實驗課程各環(huán)節(jié)的時間分配

表2 PBL教學模式在SDS-PAGE電泳法分離蛋白質(zhì)實驗課程中的問題設計

表3 TBL教學模式在SDS-PAGE電泳法分離蛋白質(zhì)實驗課程中的應用

2.4 保障措施與評價體系的設置

（1）保障措施。保障措施包括3個方面。首先，熟悉實驗方法，記錄與分析每次教學時學習遇到的問題，為下次教學積累需要提出的“問題”，確保學生主動順利完成實驗，能靈活運用實驗，并有效提升實驗能力。其次，與企業(yè)保持密切的聯(lián)系。對于企業(yè)提出的技術問題進行記錄與分析，作為課堂場景設計的素材，以及引導學生提出與企業(yè)共鳴的技術問題。最后，教師通過分析教學平臺學生的討論和留言，學生實驗實踐設計和實驗實踐操作過程，學生對實驗結果的分析與理解，學生在整個實驗實踐環(huán)節(jié)中回答問題和提出問題的情況，學生單獨學習與小組學習效果差異的觀測，以及教學效果評價的方式，修正教學方案和方法。

（2）評價體系?！笆称飞锘瘜W”實驗實踐課程評價以綜合評價的方式進行，分為課前預習（20%）、實驗實踐過程（60%）、實驗實踐結果與分析（20%）3個部分。其中，學習小組成績（小組PPT匯報得分+回答問題得分+實驗實踐結果匯報得分）和個人成績（實驗實踐操作得分+提出與回答問題+實驗實踐報告得分），占比分別為60%和40%。

2.5 教學效果評價

采用綜合評測、匿名問卷調(diào)查、企業(yè)實習效果追蹤和就業(yè)后用人單位反饋4種方式來評價PBL與TBL相結合的教學模式在“食品生物化學”實驗實踐課程中的應用效果。①綜合評測。對學生課前預習、實驗實踐過程、實驗實踐結果與分析的成績的每一項成績，以及小組成績與個人成績的每項成績進行分析，查看高分段與低分段的情況，并進行統(tǒng)計學分析。②匿名問卷調(diào)查。對實驗實踐班進行無記名問卷調(diào)查，包括了學生對PBL-TBL教學模式的認可度、課堂氣氛，增強學習的興趣、自主學習能力、個人的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)團隊合作精神，降低個人單獨學習的難度，加深對實驗機理與操作的理解和掌握，熟悉各項實驗服務產(chǎn)業(yè)的位點。

3 結語

“食品生物化學”實驗實踐課程是培養(yǎng)食品科學研究與應用人才的重要基礎課程。因此，“食品生物化學”實驗實踐的教學是食品學科中不可替代的環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才不可缺少的途徑。PBL結合TBL的教學模式提高了教學資源的利用率，較好地促進學生自主發(fā)現(xiàn)食品產(chǎn)業(yè)中的問題和主動解決問題的能力。通過團隊合作，較好地解決難度較高的問題，達到傳統(tǒng)教育模式下難以達到的教學效果。