以“新工科”建設(shè)為導(dǎo)向的“食品生物化學(xué)”課程PBL教學(xué)模式的探索

蘇 靖，雍雅萍，高治國，周秀珍

（河套學(xué)院 農(nóng)學(xué)系，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

隨著2025發(fā)展智能國家戰(zhàn)略目標的提出，傳統(tǒng)食品工業(yè)也在不斷發(fā)生產(chǎn)業(yè)變革。食品產(chǎn)業(yè)正以科技為引領(lǐng)、創(chuàng)新為手段，逐步向“節(jié)能、低碳、綠色、可持續(xù)”方向轉(zhuǎn)型，同時對食品專業(yè)技術(shù)人才的需求提出了更高要求，而人才培養(yǎng)離不開各大高校的教育支撐。面對新型人才的需求，國家教育部于2018年提出對我國傳統(tǒng)工科專業(yè)要升級改造以求更新來適應(yīng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。在新的國際形勢下，只有充分認識到技術(shù)創(chuàng)新的必要性，開展多樣化教學(xué)探索，才能培養(yǎng)出實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才[1-2]，以滿足食品產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展實現(xiàn)轉(zhuǎn)型，進而支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展中國，實現(xiàn)國家戰(zhàn)略目標。食品專業(yè)作為典型的工科學(xué)科，其課程設(shè)置較為綜合，注重實驗、強調(diào)技術(shù)，升級更新勢在必行。

“食品生物化學(xué)”課程作為食品專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課，是未來食品資源開發(fā)，新食品研發(fā)必須掌握的理論知識。學(xué)生通過學(xué)習(xí)能利用化學(xué)的原理從分子水平上對食品原料生產(chǎn)、加工利用、采后保鮮，以及食品與人體作用等方面有科學(xué)的認識，并在食物功能成分開發(fā)、食物及食品安全貯藏、食品合理加工、產(chǎn)品質(zhì)量保證等方面得以充分應(yīng)用，是典型的理論應(yīng)用性課程，與生產(chǎn)實踐緊密相連，是培養(yǎng)應(yīng)用型科技人才的必修課。結(jié)合學(xué)院辦學(xué)特色和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的總目標，以“新工科”建設(shè)為導(dǎo)向?qū)υ撜n程進行教學(xué)改革，應(yīng)用以學(xué)生為主體的PBL教學(xué)模式，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程和過程考核等方面進行調(diào)整，探討PBL教學(xué)模式的可行性，以期培養(yǎng)出實踐能力強、有創(chuàng)新精神的復(fù)合型人才，順應(yīng)時代發(fā)展。

1 “食品生物化學(xué)”課程教學(xué)中存在的問題及分析

“食品生物化學(xué)”主要以有機化學(xué)為基礎(chǔ)，運用化學(xué)的基本原理和方法研究食品中主要組成物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及其在貯藏加工中的化學(xué)變化和人體內(nèi)代謝過程的科學(xué)。教學(xué)過程中學(xué)生普遍存在記憶難、理解難、易混淆等問題[3]，教學(xué)效果并不理想。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，造成這種現(xiàn)象主要有以下3個方面的原因：

首先，課程本身專業(yè)性較強，內(nèi)容涉及面廣、概念較多、理論性強、物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、代謝途徑多而繁雜且抽象，有些難度。其次，教學(xué)模式有局限性[4]。傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師講、學(xué)生聽為主，讓學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，沒有充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。課堂上知識傳授和知識內(nèi)化的時間占比安排不合理，學(xué)生課上不積極，通常感到枯燥、乏味、難以提起興趣。而課下又不及時復(fù)習(xí)和歸納總結(jié)，內(nèi)容遺忘較快。最后，學(xué)生自學(xué)拓展能力差。學(xué)生過度依賴自己的筆記和教師教學(xué)時的課件，學(xué)習(xí)面狹窄僅限于教材，缺少主動性思考和探索，學(xué)習(xí)呆板。

在多維度因素的影響下，使得該課程整體教學(xué)難度增大，很難實現(xiàn)通過專業(yè)課程培養(yǎng)實踐型、創(chuàng)新型復(fù)合人才的教學(xué)目標。而傳統(tǒng)教學(xué)模式是教學(xué)效果不理想的主導(dǎo)性因素，重在知識傳授，忽略了學(xué)生能力培養(yǎng)，存在一些弊端，不適合這樣基礎(chǔ)又專業(yè)性強的課程，更無法滿足現(xiàn)如今社會對復(fù)合型技術(shù)人才的需求。因此，課程進行教學(xué)改革是提升教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。

2 PBL教學(xué)模式應(yīng)用實踐

PBL（Problem-based learning）教學(xué)法是目前比較認可的一種以學(xué)生為主的教學(xué)方法。倡導(dǎo)學(xué)生以具體問題為導(dǎo)向，通過思考、查閱、研究、小組討論等方式解決問題完成知識學(xué)習(xí)的新型教學(xué)理念。此教學(xué)模式已在較多課程中嘗試應(yīng)用，并取得較好的效果[5-7]。

2.1 整合并優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

2.1.1 根據(jù)學(xué)生認知規(guī)律調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

“食品生物化學(xué)”課程內(nèi)容可以分為3個部分，主要包括靜態(tài)、動態(tài)和分子生物化學(xué)。由于理論課只有44學(xué)時，較為有限，只能涉及到前2個部分內(nèi)容，需省去分子生物化學(xué)的部分。其中，靜態(tài)部分主要介紹食品中主要物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，為動態(tài)部分做鋪墊；而動態(tài)部分會介紹這些大分子物質(zhì)，如糖、脂、蛋白質(zhì)等在體內(nèi)被代謝的過程，以及在貯藏加工過程中發(fā)生的生物化學(xué)變化。比較而言，靜態(tài)部分理論性較強，各章節(jié)似乎獨立存在，知識點多且分散，給學(xué)生學(xué)習(xí)和記憶造成困難。而動態(tài)部分涉及到較為抽象的生化變化，各反應(yīng)之間錯綜復(fù)雜形成代謝體系，若學(xué)生沒有充分理解是很難學(xué)下去。因此，要充分考慮學(xué)生的認知規(guī)律，探知各章節(jié)之間的微妙關(guān)系，調(diào)整內(nèi)容順序，讓彼此有關(guān)聯(lián)，便于學(xué)生輕松學(xué)習(xí)和掌握。

例如，蛋白質(zhì)作為生命的基礎(chǔ)，是生命活動的體現(xiàn)者，其基本組成單位相對簡單，除個別外結(jié)構(gòu)式通用，應(yīng)放在第一章學(xué)習(xí)。而糖類物質(zhì)是一些多羥基的醛或酮的縮合物及衍生物，結(jié)構(gòu)式也可通用，鏈狀和環(huán)狀的轉(zhuǎn)化、單糖縮合相對較難，需加強學(xué)習(xí)。第三章應(yīng)緊隨脂類物質(zhì)，在前面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，再學(xué)習(xí)脂類結(jié)構(gòu)就較為容易，能充分理解酯的含義，以及非皂化脂、復(fù)合脂等不同的結(jié)構(gòu)。而核酸這章是必須要排在糖類物質(zhì)后，酶和維生素這章前。只有認識了環(huán)狀的戊糖，才能看懂核苷酸的結(jié)構(gòu)，更好地理解維生素的基本構(gòu)成，這一順序是完全符合學(xué)生的認知規(guī)律。同時，將酶和維生素放在一章學(xué)習(xí)，既可以讓學(xué)生充分理解酶催化過程中維生素作為輔助因子的重要作用，又為后續(xù)代謝學(xué)習(xí)作鋪墊。學(xué)生每學(xué)習(xí)新的一章都會用到上一章的知識點，闖關(guān)一樣一環(huán)扣一環(huán)，是一個循序漸進的學(xué)習(xí)過程。

2.1.2 挖掘適合PBL的教學(xué)資源

圍繞培養(yǎng)實踐、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標，對課程內(nèi)容進行整合優(yōu)化，挖掘適合PBL的教學(xué)資源?！笆称飞锘瘜W(xué)”課程和生活息息相關(guān)。從日常生活常見的現(xiàn)象中，挖掘潛在的課程知識點，設(shè)置問題，激發(fā)學(xué)生的探知欲和學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考解決問題的能力。例如，在學(xué)習(xí)糖代謝和脂代謝關(guān)系時，設(shè)置“為什么愛吃甜食的人容易發(fā)胖？”“為什么好吃面食的人容易得脂肪肝？”等問題，請學(xué)生用生物化學(xué)的相關(guān)知識解釋其原因。在學(xué)生已經(jīng)掌握糖代謝和脂代謝等基本代謝途徑的前提下，會思考問題中原因和結(jié)果的相關(guān)性。經(jīng)過思考和討論不難發(fā)現(xiàn)，無論是甜食還是面食都以糖類物質(zhì)作為直接供能物質(zhì)，在代謝的過程中會被氧化分解提供機體能量。而“愛吃”和“好吃”就會讓糖類物質(zhì)在體內(nèi)造成積累，多余的糖會以其他形式存儲起來，出現(xiàn)發(fā)胖或脂肪肝等現(xiàn)象，由此學(xué)生會進一步想到轉(zhuǎn)化為脂肪。由一個問題很自然地將學(xué)生帶入有關(guān)糖代謝與脂代謝轉(zhuǎn)化的知識點學(xué)習(xí)中，學(xué)生會自主地探究糖類代謝過程中的某一中間產(chǎn)物是否可以成為脂類物質(zhì)合成代謝的起始物，從而將兩者關(guān)聯(lián)。PBL教學(xué)始于問題，終于知識，在解決問題的過程中，學(xué)生進行了有效的學(xué)習(xí)，不僅讓其掌握要學(xué)的知識點，同時提升了學(xué)生積極思考、勇于探究、主動溝通交流、小組合作等方面的能力。

2.2 以學(xué)生為中心的PBL教學(xué)實踐

PBL以問題導(dǎo)向式的模式開展教學(xué)，適合應(yīng)用于與生產(chǎn)實踐緊密相連的“食品生物化學(xué)”課程教學(xué)改革中。該教學(xué)方法以實際生產(chǎn)和生活中的生物化學(xué)相關(guān)問題為前提，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生獨立自主地解決問題并學(xué)習(xí)相關(guān)知識點。這種教學(xué)方法的實踐應(yīng)用將改變學(xué)生死記硬背的學(xué)習(xí)習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、自主學(xué)習(xí)、解決問題的能力。

具體教學(xué)實踐不僅僅局限于課上的45 min，應(yīng)涵蓋課前、課上和課下。教師應(yīng)廣泛搜集教學(xué)資源，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，挖掘?qū)嶋H生產(chǎn)、生活和最新研究中生物化學(xué)相關(guān)問題建立聯(lián)系。根據(jù)學(xué)生認知和思考規(guī)律，設(shè)計科學(xué)、可行的主導(dǎo)問題和系列問題，上一次課結(jié)束時引入主導(dǎo)問題，引發(fā)學(xué)生積極思考，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)探究未知的興趣，為下節(jié)課內(nèi)容埋下伏筆。教師通過分析，幫助學(xué)生擴展思路，將學(xué)生帶入一個復(fù)雜、真實、有意義的探索式學(xué)習(xí)情景中，學(xué)生會在下節(jié)課前以問題為驅(qū)動力，借助教材、參考書、網(wǎng)絡(luò)信息平臺等多種渠道查閱資料、小組討論、歸納總結(jié)，嘗試用已知來解決未知問題。課上，學(xué)生將解決問題的思路、方法及得出的結(jié)論以PPT的形式呈現(xiàn)匯報，不同小組之間進行交流。教師給予一定的指導(dǎo)和評價，對于錯誤的理解和判斷及時糾正，對于不完整的部分給予補充，并梳理問題所隱含的知識點進行總結(jié)，從而完成相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。課下，學(xué)生對知識點進行梳理和補充，完成相應(yīng)的小測驗、作業(yè)等。教師對教學(xué)過程進行反思，及時總結(jié)PBL教學(xué)實踐過程中存在的問題，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)效果反饋，進一步改進該教學(xué)模式。

PBL整個教學(xué)實踐過程中，都是以學(xué)生為中心、教師為輔的模式推進，學(xué)生有更多思考、知識內(nèi)化的機會，學(xué)習(xí)過程更為吃力，對知識的理解更深刻，產(chǎn)生的記憶將更長久。對于學(xué)生來說，整個學(xué)習(xí)過程會讓他們獲得滿滿的自信心和成就感，有效提升學(xué)習(xí)興趣，建立主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣，掌握學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)多向思維的能力。這種教學(xué)模式的應(yīng)用，將更符合培養(yǎng)復(fù)合型人才的教學(xué)目標。

2.3 PBL教學(xué)過程考核

PBL教學(xué)突出了學(xué)生“學(xué)”的過程，因此課程考核也應(yīng)從“學(xué)”入手。課程考核針對學(xué)習(xí)全過程進行考核，包含課前、課中和課后，占比分別為35%，40%，25%。課前以任務(wù)點的形式考核學(xué)生對問題的完成程度，課中分別從PPT匯報、小組討論、團隊合作、課堂參與度等方面制定評分標準給予評價和評分，課后以小測驗或作業(yè)等形式考核學(xué)生對知識點的掌握程度。學(xué)生的PPT匯報要求介紹小組成員的分工，匯報的學(xué)生按照查閱、小組討論結(jié)果講解課前布置問題，匯報之后其他組員做相應(yīng)的補充。若其他小組有不同的看法或者不理解的地方可以提出，匯報小組做出合理的解釋。在學(xué)生學(xué)習(xí)、探索未知的整個過程中，學(xué)生參與度成為教學(xué)過程考核的重點，而不再以作業(yè)完成情況作為檢驗標準。

從學(xué)生課堂上的表現(xiàn)過程中，可以看到小組成員的準備是否充分、對問題的分析是否到位、找到的答案是否涵蓋想要涉及的知識點，從而更全面地了解學(xué)生的思維習(xí)慣、分析解決問題的能力，以及應(yīng)對其他情況的能力。這個過程也能讓教師準確把握學(xué)情，對教學(xué)任務(wù)做出適當調(diào)整。

3 結(jié)語

以“新工科”建設(shè)為導(dǎo)向?qū)Α笆称飞锘瘜W(xué)”課程進行PBL教學(xué)探索，教學(xué)效果顯著，學(xué)生較為認可。PBL教學(xué)實踐普遍提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)習(xí)過程變得生動有趣，學(xué)生學(xué)習(xí)更為主動和積極，學(xué)習(xí)效果明顯提升。學(xué)生成為教學(xué)真正的主體，更多地參與學(xué)習(xí)過程不僅有利于知識內(nèi)化，也讓學(xué)生各方面的能力得到有效的鍛煉。這種教學(xué)模式下培養(yǎng)的學(xué)生將具備不畏艱難險阻、勇于開拓創(chuàng)新、大膽實踐的能力，愿意嘗試和挑戰(zhàn)不可能，符合當今社會快速發(fā)展對高素質(zhì)復(fù)合型人才的需求。PBL教學(xué)真正體現(xiàn)了“授人以魚，不如授人以漁”的教學(xué)思想，以提升學(xué)生能力為主要教學(xué)目標，是實現(xiàn)“新工科”建設(shè)的有效手段。但在實踐的過程中尚有不足，如學(xué)生能力提升怎樣更有針對性、課堂活動能否更豐富、過程考核方式能否量化等方面還需要進一步探索和改進。