食品生物技術課程教學方法改革的探索

徐文生 王啟要

摘? 要：本文以食品科學與工程相關專業本科生課程《食品生物技術》課程教學為 研究對象。針對傳統教學中存在填鴨式教學的問題，結合作者多年來一線教學的實踐經驗，采用優化調整課程結構，通過思維導圖和文獻閱讀將學生的課前復習、課堂上課和課后復習等過程中有機結合起來的方法，有效地提高了學生的學習效率和學習興趣，使學生的學習自主性得到充分發揮，從而激發學生課程的學習興趣和積極性，有效地提高了學生食品生物技術課程的學習質量。

關鍵詞：食品生物技術? 改革? 思維導圖? 文獻閱讀

中圖分類號：G643? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）08（a）-0233-04

Abstract： This paper takes the teaching of Food Biotechnology as the object of study for undergraduates majoring in food science and engineering. In view of the cramming teaching problems in traditional teaching， combined with the practice of the author for many years frontline teaching experience， optimize the adjustment of curriculum structure.Through mind mapping and literature reading， students' pre-class review， in-class review and after-class review are organically combined， which effectively improves students' learning efficiency and interest.It can give full play to students' learning autonomy， stimulate students' learning interest and enthusiasm， and effectively improve students' learning quality of food biotechnology course.

Key Words： Food biotechnology; Reform; Mind mapping; Literature reading

《食品生物技術》課程是為了適應生物技術在食品工業領域應用的快速發展而建立起來的一門學科，主要內容涉及基因工程、蛋白質工程、細胞工程、酶工程、發酵工程等在食品工業領域應用的知識和技能，是我院食品質量與安全專業和釀酒工程專業必修的一門主干課程。食品生物技術涉及的知識面非常廣泛，知識的綜合性也非常強，是一門既有抽象的理論知識，又具有很強的實踐應用性的理論與實踐高度結合的學科[1-2]。由于食品生物技術內容比較廣泛，各個章節相對獨立，銜接性不強而顯得相互孤立，給教師的教學帶來了一定的困難[3]。按照傳統的填鴨式教學方式，課堂進程都是圍繞教師的講授為中心展開，形成教師課堂灌輸課本知識，學生聽課記筆記的單向教學模式。學生的學習興趣和學習的主動性、積極性都沒有充分發揮出來，課堂教和學都顯得枯燥乏味[4]。目前我院《食品生物技術》安排講課課時只有24學時，如何在有限的時間內讓學生理解和掌握《食品生物技術》的基本理論知識，對教師的教學是一種很大的挑戰。因此，對《食品生物技術》的課堂教學改革勢在必行。

1? 理論課程結構的調整

食品生物技術理論學時安排為24學時，課時具體安排是緒論安排2學時、基因工程8學時，發酵工程8學時，酶工程、細胞工程、蛋白質工程合4學時，學生課程論文分組演講討論2學時。在課程講解上，結合本學院專業特點，以分子生物學為基礎，以基因工程和發酵工程為核心模塊進行講解。

在緒論講解過程中，以生物技術發展、特別是現代分子生物學的發展為主線，通過對現代生物技術歷史發展的重大事件的講授，介紹和復習關于基因的復制、轉錄、翻譯及其基因表達等內容，及其限制性內切酶、連接酶、PCR等基本原理。最后以人工改造纖維素酶為例，利用流程圖的形式，將基因工程、蛋白質工程、細胞工程、發酵工程、酶工程等內容串在一個實驗流程中，講解食品生物技術中五大工程技術間的相互關系。

課程內容主要以基因工程和發酵工程為主，基因工程內容主要按照基因組或質粒DNA的提取純化、限制性內切酶、連接酶、基因的擴增（主要是PCR）、感受態細胞的制備及轉化、電泳檢測等單元操作的進行講解。發酵工程則是對發酵工程的原理和在釀造食品中的應用進行一些個例的詳細講解。在基因工程和發酵工程的教學講解過程中，涉及到酶工程、蛋白質工程和細胞工程的內容穿插到里面一起進行講解，而在蛋白質工程、酶工程和細胞工程的課時則講解一些彼此聯系較少的內容。將生物工程的下游技術和食品安全檢測的內容分別整合到發酵工程和基因工程的操作單元內講解。經過知識結構和知識的調整，知識模塊間的邏輯關系更加合理、銜接更加緊密，有利于教師的教學和學生的學習。

2? 課堂教學方法改革

除了課程教學結構進行調整外，我們對課堂教學模式的改革也進行了大膽的嘗試，主要有以下幾個方面。

2.1 思維導圖在課堂教學中的應用

思維導圖是20世紀60年代由英國人Tony Buzan提出的一種大腦思維可視化工具。通過圍繞一個中心議題建立從中央向四周放射的關聯的分支，用關鍵詞、顏色、圖形等對各個分支進行標識，把各級主題的關系用相互隸屬和相關的層級圖表現出來，建立一個有序的發散思維圖，對思維過程進行導向和記錄[5-6]。

課堂教學是我國高校人才培養模式和教育體系構建的關鍵與核心，傳統的課堂教學是以教師講課為主，課堂的教學內容和教學進度完全由教師把控，學生只能被動接受，在講解復雜而抽象的內容時，學生難以跟上教師的教學進程。思維導圖特別適合將復雜的問題簡單化，有利于學生理解和參與課堂教學的進程。通過將思維導圖引入到學生課前預習、課堂討論學習、課后復習的各個階段，可以極大地提高學生的學習效率和自主學習的積極性。

（1）課前預習階段，要求學生先通讀預習內容，提煉出講課內容的重點、難點和關鍵點找出關鍵詞及其它們間的邏輯關系，并以一定的層次和分類方法展示在一張紙上。學生通過預習并繪制思維導圖將基本內容濃縮到一張紙上，既消除了學生學習的畏難情緒，也理順了教材內容的邏輯關系，便于課堂上深入學習教師講解的課堂內容，積極參與課堂上教師設置的話題的討論，活躍課堂氣氛。同時學生在預習過程中也可以發現以往學習中存在的問題和不足，及時進行復習。

（2）在課堂學習階段，先用10min對上節課的內容進行復習，邊復習邊引導學生回答的同時導入新課。在新課講解的過程中，針對一些重點、難點或關鍵點通過設置問題的方式，讓學生6～8人一組進行討論，學生在討論過程中需要先對問題進行分解，然后每人對分解出來的各個分支分配給不同的人進行回答，對討論過程中涉及到課本外或遺忘的知識點，學生可以通過手機查閱補充，最后繪制出思維導圖。每節課也點3～4組上來通過思維導圖對提出的問題講解自己的看法。為確保每組人人參與討論，每組在講解過程中每人講解自己完成的那部分，學生在講解過程中，教師和其他組的同學可以隨時對他們的講解進行提問和質疑，通過有針對性地回答老師和同學的問題，進行交鋒辯論，提高同學們對相關問題理解的廣度和深度。對于課堂涉及到的重難點問題，經過教師講解、小組討論和討論結果展示演講等過程，同學們加深了對所學知識的系統掌握，開拓了學生的發散性思維和創新性思維。

（3）課后復習階段，食品生物技術課程的概念多，知識點繁雜，受時間限制每節課的內容涵蓋了教材十幾頁的內容，每天需要花費大量的時間去消化和吸收課堂內容，對學生的學習是一個沉重的負擔。為了幫助同學復習課堂內容及其各個章節的知識點，每次利用課堂最后10min采用思維導圖的形式，帶著學生去復習當天課堂上所講的內容，幫助同學們增強記憶，也便于同學們充分理解各個章節的知識點。同學們在課后復習過程中，可以結合教師講解內容、課后思維導圖、小組討論等內容對其預習繪制的思維導圖進行進一步完善，對當天所學知識進行系統的回顧。

2.2 文獻閱讀

將思維導圖作為一種高效學習的方式導入課堂，可以有效地提高學生的學習效率，提高學生對書本知識的歸納總結能力并對周邊知識有所拓展。但課程教材一般幾年才會修訂一次，而食品生物技術領域的研究成果卻在不斷更新中，如果學習僅僅局限于教材，學生很難把握本專業領域當前的熱點話題，學生的學習空間也受到了極大限制，影響學生學習專業的積極性[7]。因此，我們在教學中有意思識地引入文獻閱讀研討的內容，引導學生閱讀食品生物技術領域的基礎研究文獻，特別是關于當前專業領域的一些熱點問題的研究論文，讓學生掌握研究論文的基本要素并初步掌握閱讀方法和技巧，提高學生自我主動學習的能力，既培養了學生嚴謹的科研思維和批判性思維，也激發了學生的學習興趣和科研興趣[8-9]。

（1）摘要閱讀：將學生按6～8人進行分組，教師依據教學內容涉及的一些重點問題，給每組提供一篇研究論文并講解論文的主要框架，如標題、作者及其單位、摘要及其關鍵詞、前言、正文、結論、參考文獻等及其在文獻中的作用。要求學生重點閱讀文獻的摘要。文獻摘要包括文獻的核心內容，濃縮了作者研究的目的意義、方法、結果、結論等內容，是我們快速篩選相關研究文獻方式。學生通過閱讀教師給定文獻的摘要及其指定的1～2個關鍵詞，根據文獻提供關鍵詞進行組合在有關數據庫中檢索出幾篇相關度較高的高水平文章并進一步閱讀相關文章的摘要，每個組的同學根據自己的興趣分配進一步拓展文獻的閱讀范圍。要求每個同學根據自己分配的方向至少檢索出5篇相關度較高的高水平論文閱讀摘要。通過摘要閱讀使學生快速了解相關研究課題領域的前沿進展，從而拓展學生的學術視野和思維。

（2）論文精讀：通過文獻的摘要閱讀和論文精讀訓練，可以幫助學生通過自主查閱文獻，掌握相關專業的基礎知識、前沿知識和科研方法。通過對某一領域不同作者文獻的閱讀，可以了解并掌握抽象的概念或復雜的實際操作，及其深入研究不同的方法和途徑，提出自己的研究觀點和研究方法。

為了更好地幫助學生掌握論文精讀的方法，要求每組的同學每人從自己篩選的五篇論文中選擇一篇進行精讀，在文獻閱讀過程中需要解決：①作者要解決哪些科學問題？②提出這些科學問題的背景是什么？③文獻作者按照怎樣的邏輯關系設計了哪些實驗？④文獻研究獲得了什么實驗結果？⑤這些實驗結果有哪些是與前人的研究結果相同的？有哪些是不同的？⑥文獻作者獲得了什么重要結論？⑦文獻作者的重要創新點在哪里？⑧文獻引用了哪些重要文獻？⑨你對文獻的哪部分最感興趣或感到困惑？在相關問題上作者引用的文獻是哪幾篇？并談談你的看法[10]。

每個同學對照提綱完成文獻閱讀后進行小組討論，討論過程中要求對照前面9個問題找出他們的解決相同或不同科學問題采用的研究角度和研究方法有什么不同點和相同點;他們的哪些不同的實驗是從不同的角度解決相同的問題，它們之間能否相互替換？

在文獻閱讀過程中，學生閱讀過程中遇到問題可以隨時舉手提問，教師根據學生問題的不同采用個別回答或引導全班討論的方式來進行解決;對有些文獻中學生感到困惑的地方，通過引導學生進一步擴大文獻檢索、閱讀范圍，通過自主閱讀解決相關問題。

（3）總結和匯報：每個組無論是摘要閱讀或論文精讀均要求每人寫出總結報告，要求是文獻摘要閱讀寫出一篇大約500字的閱讀總結報告，而論文精讀寫出3000字左右的總結報告交教師，教師針對每個同學的報告批改打分作為平時成績存檔，同時結合學生在報告寫作過程中存在主要問題的不同，采用個別指導或課堂統一講解的方式反饋給學生。

小組匯報采用PPT的方式，小組成員進行分工合作完成PPT的內容在班上進行匯報，教師和其他同學在他們匯報過程中可以隨時進行提問和質疑，由匯報的同學進行有針對性的回答，小組其他成員可以進行補充，同學間可以就每一問題進行交鋒辯論。最后由教師結合小組匯報文獻的內容進行總結發言及點評，對同學在文獻閱讀過程中對內容理解有誤或是需要深入理解的問題，結合自己的閱讀心得體會談談自己的看法等[11-15]。

3? 結語

針對《食品生物技術》教學過程中存在的問題，除了合理統籌安排課程教學內容外，通過改革教學方法，在課堂上運用思維導圖和文獻閱讀的方法對學生進行訓練，取得了良好的教學效果。思維導圖的運用可以理清學生學習新課程的思路，在運用思維導圖學習過程中，可以使大量枯燥的學習內容通過關鍵詞、線條和顏色等進行具體化和可視化，使學生對新課程的掌握更加全面系統、更清晰和有條理性，極大地提高了同學們的學習興趣和學習熱情。而文獻閱讀可以幫助學生更好地掌握相關專業的基礎知識、前沿知識和科研方法，通過了解作者如何將一個枯燥、抽象的科學問題轉化為一種具體的解決方法，而獲得通過自主學習的方式靈活運用所學理論基礎知識解釋較為復雜科學問題的能力。這同時也對教師提出了更高的要求，要求教師不斷更新教學內容，關注和更新相關專業領域的研究熱點和研究進展知識，不斷提高自身的教學和科研業務水平。因此需要在教師、學生和教學管理人員的共同努力下不斷改進教學方法，提高教學質量。

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