基于創新能力培養的課堂教學知識模塊與組織模式分析——以食品化學課程為例

宋廣磊 (浙江工商大學食品與生物工程學院，浙江杭州310018)

創新能力教育是指對人的創新意識、創新精神和創新素質的培養和教育，以使創新教育主體具備創新能力和獨立思考能力的一種教育形式。哈佛大學前校長陸登庭曾指出:所有大學教育中最好的教育形式就是有利于人們具有創新意識，使教育主體更善于思考、更有追求的理想和洞察力，成為更完善、更成功的人。培養具有創新能力和創新精神的高素質人才是高等院校的重要使命，高校在創新教育中承擔著不可替代的責任［1］。

食品科學與工程專業是為食品工業生產、研發、設計等培養技術人才的學科，主要傳授食品科學中的新技術、新方法及過程和裝置等專業知識體系。食品化學是食品科學與工程專業的主干課程，主要從化學角度和分子水平研究食品的化學結構組成、物化性質、營養安全等內容，在食品類專業的課程體系中處于核心地位，是創新型食品科技人才的重要理論基礎課程。隨著食品科技水平的提高，現代食品工業正在向著精細化、自動化、健康與安全方向發展。食品工業在國內外的競爭，最終體現在技術競爭與人才競爭上［2］。最新資料顯示，反映食品消費支出占生活總支出百分比的恩格爾系數:我國城市為44.5%，農村為53.4%，已經達到或接近國際上40%～50%的平均水平，隨著營養保健食品、新型食品及精細食品的巨大發展，社會對高素質的專業科技人才將有極大的需求，學有專長、富有創新開拓精神的專業技術人才將會成為食品工業創新發展的重要推動力量［3］。食品科學與工程專業建設必須與時俱進，更新教學觀念，改革教育方法，構建課堂創新教學的濃厚氛圍，把培養創新意識和創新能力作為教育的核心，以課程為基礎構建食品科學與工程專業創新人才培養體系。

1 課堂教學創新的特征

課程創新、課堂創新與學術創新是高等教育不斷提升與發展的關鍵。如果一所高校不具有引領前沿的優質創新課程，也就失去了高等教育的先進性;如果高校沒有學術創新，也就失去了高等教育的根本。心理學家Piaget曾說:“教育的目的是造就能夠創新、而不是簡單重復前人已經做過的事的人”。要實現課堂教學的教育創新，教師要掌握課堂教學創新的特點，千方百計地運用各種創新的防范手段去刺激學生的創新性思維［4］。

1.1 強調輻射性 課堂教學創新注重思維的輻射性，不強調事物之間的相互聯系，更不追求答案的唯一性，注重的是就同一問題沿不同的角度進行思考，進而提出不同的解決途徑，因而這種輻射性帶來的就是無限制、無規則、無定向的輻射性思維形式，表現出較大的多變性、流暢性、靈活性、新穎性和相對性的特點。教師通過課堂教學培養學生輻射性思維，能夠激發學生的創造性思維，調整學生的最佳思維狀態，進而幫助學生在發現問題、思考問題、解決問題的過程中抓住問題的根本，并靈活運用各種方法提供解決之道，使學生舉一反三、觸類旁通。

1.2 注重批判性 創新性思維的突出特點就是具有批判性的特色，通過對事物和現象的觀察采取批判性的分析推理，在批判性分析推理的基礎上，提出獨具一格的見解和思路。因此，創造性思維要求人們破除思想認識中的思維禁錮，推陳出新。教師在課程的教學中要能夠巧妙設計課程的傳授方法，引導學生利用批判性思維開發個人的創新能力，進而培養其成為既有獨立思考能力，又有批判思維的有用之才。

1.3 重視參與性 課堂參與是課堂教學的關鍵，是衡量課堂教學的重要指標，也是課堂教學的必需活動。學生能否有效參與課堂教學過程，關鍵在于教師。要提高學生的參與度，首先要改變以往課堂教學中學生的被動地位，引導學生主動探究、獲取知識。教師要特別注意個體之間的差異，尤其應積極調動參與意識差、積極性不高的學生，通過設計各層次的問題調動不同個體的積極參與，且幫助學生改正思維方式和學習策略、方法，使學生及時走出學習和發展的困境，進入良性循環的發展軌道。

1.4 關注延伸性 創新本身是無止境的，而課堂時間的有限性又限制了創新的充分發揮，因此教師不能把創新局限在課堂時間范圍之內，所以培養學生的創新意識，把創新活動向課外延伸勢在必行。

2 課堂教學創新形式設計

食品科學與工程專業創新培養體系表現在課程課堂教學的全過程。課程課堂教學創新首先要求教師充分理解“一切為了學生的發展”這一核心思想，充分認識教學過程中提供良好條件、創設較好的情境對實現課堂教學創新的既定目標和發展學生創新素質的關鍵作用。這是接受現代教育觀念，開展課程教學創新的認識論基礎。教師應根據課程創新教學情境、創設教學條件，有效地設計和發展課堂教學創新模式。

2.1 以知識點應用為基礎，設計引導式學習方法 教師在課堂教學中應首先建立學生的學習是教學主體的觀念，食品化學中有較多的應用公式、基本原理，比較抽象、難理解。教師應針對這部分內容巧妙設計講授方式，使學生了解其在食品科學與工程中的用處，進而產生學習興趣。對于這部分內容，筆者一般從培養學生的興趣著手，逐步引申建立學生學習的興趣。以食品單分子層水值預測干燥食品最大穩定性的含水量BET方程:為例。在開始學習的過程中，學生通常難以理解這個公式的用處。為此筆者設計了食品中水分含量不同所表現出的不同貯藏特性的展示，進而分析其原因，引導出單分子層水值預測干燥食品最大穩定性的含水量方程。教師描述單分子層水值的意義，然后進一步解釋水活度對抑制食品的化學變化、微生物生長繁殖及穩定食品質量的作用，是食品中發生的化學反應、酶促反應以及微生物的生長、繁殖導致食品腐敗變質的重要原因，進而使學生理解其應用，起到引導和鼓勵學生學習的作用。

2.2 以調動學習興趣為根本，設計討論式教學 學生提出問題或教師在課堂上提出適當的問題，鼓勵學生回答、參與討論是調動學生學習興趣的有效途徑，可使學生由被動學習改變為主動學習，并可檢驗學生對該課程的理解和掌握程度，進而提高學習效果。例如食品化學學習中會涉及到Maillard反應這一重要內容，在講授過程中教師往往很容易只強調Maillard反應在食品制造中的應用，忽視該反應在食品生產中產生的食品安全問題。因此在學習過程中可以通過Maillard反應的產物:咪唑、吡咯、吡啶、吡嗪等為出發點，討論這些產物在食品安全方面的影響，引出學生對食品安全的討論，進而逐漸引入如何合理利用Maillard反應，幫助學生全面正確認識這一知識點，達到活學活用、獨立思考目的。

2.3 以理論知識應用為引領，講授生活中的食品知識 當今科學技術發展迅速，教師要具有及時跟蹤專業最新學術動態的能力并適時適量地引入課堂教學，使學生在學習該課程的同時，也能了解學科發展的方向和目的，進而提高學生學習的興趣和專業素養。通過一定的方法鼓勵學生利用課余時間檢索、搜尋專業課的最新發展進展和學術前沿，結合課程的學習做到理論聯系實際。以蛋白質變性及凝膠性質在食品中廣泛應用這一章節為例，在學習前要求學生首先查閱相關資料了解蛋白質變性在食品中的具體應用，然后教師通過引導和了解學生的課下學習效果后，有針對性地講解蛋白質變性及凝膠性質的應用，并結合一些多媒體資料，如播放《魚丸的生產與制作》、《肉制品的保鮮與儲藏》等英文專業錄像，加深學生對蛋白質應用的了解。

2.4 以培養創新思維為根本，設計創新模塊 創新思維一般是從問題開始的，強烈的問題意識是思維的動力，能促使人們去發現問題、解決問題，直至創新。創新性思維有多種形式，如頭腦風暴法、橫向思維法、縱向思維法、逆向思維法、側向思維法等。教師在創新教學過程中，可根據不同教學內容因勢利導地培養學生創新思維能力。如在學習蛋白質功能性質這一章節時，先以學生熟知的火腿腸為例，通過對其風味、口感、質地等的綜合描述，結合火腿腸的制作過程和加工方式，讓學生明白蛋白質的膠凝作用、乳化作用、內聚力及對水和脂肪的吸收和保持特性等，這些重要特性構成了火腿腸特有食品風味，進而解釋蛋白質的功能性質對許多食品的感官質量和加工、儲藏特性的重要性，通過逐層深入引導的方式培養學生對問題的思索，實現課程內容的感性到理性轉變，提高教學效果。

圖1 食品化學模塊內容與對應的創新思維形式

在食品化學相關內容的學習上，筆者結合創新思維形式將課程內容設計成了講授模塊(圖1)。采用頭腦風暴的方式講授現代食品與傳統食品制造中的食品化學問題，采用橫向思維方式講授食品貯藏與食品安全涉及的基本原理，采用縱向思維方式講授蛋白質的性質與加工特性，采用逆向思維法講授Maillard反應的機理與應用，采用側向思維法講授食品中維生素的保護與作用、顛倒思維法講授食品中水分子存在的形式、信息交合法講授酶在食品中的應用。依據食品化學各章節的特點，結合創新思維的形式，設計能培養學生創新能力的講授模塊是一種有效的創新思維培養途徑。

2.5 以培養敏銳洞察力為導向，注重傳導專業前沿信息 對于最新科學研究的理念、成果，應該及時加以吸收、采納，并在本土化過程中不斷地進行變革與重構。為此，教師在教學內容的選擇上應該有所突破，側重選取與本專業毗鄰的相關領域的前沿信息，及時更新知識內容。如中國的屠呦呦研究員獲得了2015年度諾貝爾化學獎，因此可以結合當前科學界的熱點新聞將其研究的青蒿素與食品化學課程中糖的結構相關內容進行關聯(圖2)，建立物質的結構與活性有密切關系的科學思維。通過創設符合教學內容要求的情景，應用各種媒介向學生傳輸導向性、時效性較強的信息，幫助建立教材知識點與最新研究前沿的關系，培養學生敏銳的洞察力和勤于思考的習慣，提供一切有利條件，努力促進學生實現自主學習。

圖2 青蒿素與異麥芽酮糖結構對比分析

3 結語

改變學生被動學習為主動學習是培養學生創新思維的基礎，創新思維培養是學生學習方法革新的動力所在，使學生學會學習和培育學生創新思維是大學本科教育的目的［5］。該文通過食品化學課程教學模式改革，探討基于課程改革的創新能力培養模式，旨在探索以學生的“學”為主，教師的“教”為輔的創新人才培養方法。課堂教學對學生的創新能力的培養是實踐教學之外最重要的培養方式，學生自主思維和創新思維是相輔相成、互為補充和互為促進的。在專業課堂教學改革中，創新性思維的培養是一個不斷探索的過程［6］。教師應立足于當代教育的現實，把握新時期國內外教育發展動態和趨勢，不斷革新教學方法，將教學工作向培養創新性人才的方向發展，以適應創新型社會的發展。

［1］陳斌.論大學教師的創新型角色定位及教學創新［J］.漳州師范學院學報(哲學社會科學版)，2011，83(3):120 －123.

［2］袁維風，張興桃，王聰，等.工程教育背景下地方院校食品科學與工程專業課程體系的探索與實踐［J］.安徽農業科學，2015，43(14):374－377.

［3］邵秀芝，曲靜然.工程應用型食品科學與工程專業實踐教學體系構建研究［J］.安徽農業科學，2014，42(35):12763 －12764.

［4］閭彬.試論高校思想政治理論課課堂創新教學情境的功能［J］.重慶教育學院學報，2010，23(4):41 －43.

［5］明建，曾凱芳.基于產學研的食品科學與工程專業創業教育研究與實踐［J］.西南師范大學學報(自然科學版)，2013，38(12):1 －5.

［6］張家年，范露，邱朝坤，等.改革人才培養模式，為地方培養食品產業應用型人才:以華中農業大學楚天學院食品科學與工程專業為例［J］.安徽農業科學，2015，43(1):312－314.