以應用型人才培養為導向的食品專業《分子生物學》課程教學改革探討

韓佳潤，酈萍，顧青

（浙江工商大學 食品與生物工程學院/浙江省食品微生物技術研究重點實驗室，浙江 杭州）

一 引言

近年來，隨著應用型本科院校發展建設理念的提出，高等教育已經由“精英教育”轉變為“大眾化教育”，培養應用型人才無疑成為我國高等院校的重要目標。隨著社會經濟的發展、科技的進步以及國民素質的不斷提高，其對應用型人才的培養需求提出了更高的要求，尤其是關于“十四五”規劃的目標建議指出，目前我國結構性就業矛盾仍然突出，需要加強應用型、創新型、技能型人才培養，堅持以高質量發展為第一要務、以凝練特色為主線、以強化治理為關鍵、以改革創新為根本動力，持續提升應用型人才培養質量和教育國際化水平，建設有特色的高水平應用型大學。因此，黨和國家已經把培養應用型人才的重要性提升到了前所未有的高度。

21世紀又被稱為“生命科學的世紀”，而分子生物學則是生命科學的實踐基礎和前沿應用，其相關的技術已廣泛應用于食品、生物、環境、醫學、能源等眾多研究領域。其中，食品行業是我國國民經濟發展中最具活力且增長最快的產業之一。隨著分子生物學技術的飛速發展，其帶動下的食品科學相關研究也隨之進入了一個前所未有的階段[1]。食品分子生物學課程是食品科學與工程、食品質量與安全及生物工程專業本科生的重要主干課程之一[2]。本課程主要結合食品科學的理論研究，并從分子生物學基本理論、研究手段和技術方法的角度，以嶄新的視角研究了食品營養分析、食品科學、食品工程、食品開發、食品安全倫理等，在食品學科本科人才培養中處于重要的地位[3]。同時，極具前沿性、應用性以及交叉性的學科特點，也對該課程的教學提出了更高和更嚴格的要求[4]。由此可見，如何培養更加適應行業發展的應用型人才，是食品領域研究人員所面臨的新課題。

基于此，本文將結合浙江工商大學食品專業學生的實際情況和特點，以培養面向食品行業發展的應用型人才為目標，秉承“以學生為中心”和“理論與實踐相結合”的核心理念，在合理地分析分子生物學教學現狀的基礎上，結合學科特點、培養目標及實際教學過程中存在的問題等，在教學內容體系、教學方式方法及考核手段方式等方面對分子生物學課程教學改革進行初探，期望通過課程改革提升學生的創新意識和實踐能力，實現面向食品產業發展所需的應用型人才培養。

二 食品專業分子生物學課程現狀

《分子生物學》是以各種生命過程中的生物大分子為主要研究對象，涉及多學科且理論性和實踐性兼具的一門課程。該課程內容作為高中生物選修部分《現代生物技術專題》的延伸和拓展，主要以分子生物學基礎理論為主線，涵蓋染色體與DNA、生物信息的傳遞、分子生物學研究方法、基因的表達與調控、疾病與人類健康、基因與發育、基因組與比較基因組學七大章節的內容。指定教材為朱玉賢主編的《現代分子生物學》第五版，參考教材為Robert F. Weaver主編的《Molecular Biology》(5th Edition)。分子生物學課程內容廣泛抽象、信息量龐雜、知識點細小繁雜且枯燥、對于食品專業的學生來說較難理解與記憶甚至應用，其局限性主要表現在以下幾個方面：

（一）教學知識體系龐雜，學生對課程的理解能力受限

《分子生物學》是一門抽象的課程，理論性極強，它的研究對象主要是蛋白質、酶、核酸等一系列生物大分子及其之間的相互作用[5]。所涉及的相關知識點零散龐雜，內容抽象且枯燥無味，學生難以系統全面地理解課程內容。此外，修讀本課程的學生來自不同地區，高中生物的教學情況差異較大，生物學知識背景參差不齊，甚至存在一定比例的學生高考沒有選擇生物，這部分學生的生物學知識和理論體系較為薄弱，因此學習過程中極易出現“掉隊”的情況。目前，浙江工商大學食品專業分子生物學的課程基本依照教材相應的順序進行講授，然而這種方法使得內容較為零散，相關知識點的有機結合不明顯。此外，該課程與食品專業其他基礎課程如食品微生物學、食品生物化學、食品營養學等具有廣泛的交叉與聯系，但這些課程開設在不同的學期，導致學生學習時無法形成連貫的知識體系。

（二）教學方法形式單一，學生的學習熱情不高

在傳統的教學模式下，浙江工商大學食品專業《分子生物學》課程與其他大多數課程類似，均采用以教師講授為主并輔以幻燈片的“填鴨式”教學手段。由于教師平鋪直敘的純理論講授比重較大，無法對學生產生強有力的吸引力，學生始終處于對知識膚淺認識和反復強化記憶的被動階段。同時，師生間的互動較少，學生參與度低，既不利于學生對知識點的透徹理解，又很難調動學生的學習熱情。尤其在講授與實際生產緊密聯系的知識點時，學生將很難將抽象的理論知識與實際生產相結合，導致應用能力普遍較低。因此，這種傳統的教學方法對于學生今后的創新實踐和發展尤為不利，也違背了工科背景和高校教學改革“重能力培養”的目標。

（三）實驗內容設置有限，課程學時較少

分子生物學的實驗課程的設置對于“實戰型”人才的培養十分重要。目前，浙江工商大學分子生物學的實驗課程僅設置為6個課時，故只能開設幾個較為基礎性的實驗，其他的探究性或綜合性實驗一般被壓縮為課堂講授或課后自學。此外，該實驗課程所需耗材較多、藥品較為昂貴，因此為了控制高校對實驗課程的經費投入，只能進行多人分組實驗，無法確保每個學生都親自動手參與實驗過程。

（四）考核方式單一，缺乏對學生綜合能力的評價

課程考試是浙江工商大學食品專業《分子生物學》課程的主要考核方式，且主要采取“70%期末成績+30%平時成績”的考核形式。其中，平時成績主要包括課后作業、出勤情況、隨堂測驗等。這種考核方式的優點主要是能夠比較真實地反映學生的學習情況，且結果易量化；但缺點是過分強調學生對理論知識的掌握情況，無法對學生的應用創新等綜合能力給予一個全面的評價。此外，這種考核方式實際上對學生的發展不利，大部分學生都是通過考前突擊復習來應付考試的，并沒有獲得將知識融會貫通并加以運用的能力。

三 面向應用型人才培養的食品分子生物學教學改革

（一）根據食品專業特點優化教學內容

1. 教學內容的模塊化

《分子生物學》這門課是由生物化學延伸而來的，以分子生物學基礎理論知識為主線，涵蓋了七大章節與分子生物學知識相關的內容。由于該課程重復了部分生物化學的相關知識，秉承著理論與應用并重的原則，在強調基礎性內容的同時，可對理論課程進行知識點重塑，建立模塊化教學方案，通過對國內外教材的研究，可將課程內容分為：遺傳信息的傳遞、分子生物學實驗技術、基因的表達與調控、分子生物學在食品中的應用與進展四大模塊[6]，并且在模塊化教學的同時采用比較法進行全方位教學，具體的教學任務設計如表1所示。在理論基礎模塊，學生首先通過比較學習的方法，深入了解遺傳信息的傳遞過程及生物大分子的功能特點，理解真核與原核基因表達調控間的異同，并將其進行歸納總結，從而加深對知識的理解。在應用模塊，通過深入學習如改性淀粉轉基因作物的培育、含有高不飽和脂肪酸大豆與稻谷的開發、功能食品的功效成分及其作用機理、疾病預防治療與基因產物間的關系等，使學生能夠對微觀層面的操作有比較形象的認知，學會從科學的角度看待基因與食品生產的關系，并準確把握二者相互關系的本質。模塊化教學方式的關鍵在于很好地梳理了課程內容的邏輯性，突出教學內容的應用部分，能夠使學生在日后恰當地應用分子生物學技術，開發出營養更豐富、更多元化的食品，從而達到理論與實踐的有機結合，促進了應用型人才的培養。

表1 分子生物學課程學習任務設計表

2. 教學內容的現代化

盡管分子生物學的知識體系隨著科技的進步一直在不斷發展，但傳統教材中的一些知識仍然滯后于行業的發展。為了突出課程內容的新穎性和實際應用性，在參考原有教材的基礎上，應有針對性地選擇專業領域最新科學研究（例如 Nature，Science，Cell等頂級期刊文獻）作為輔助教學素材，不斷擴充和優化教學資料，為學生傳遞最新科研進展和研究技術手段。此外，結合當前食品行業發展現狀，我們需要對現有的知識體系進行更新梳理，及時將新的概念、技術和知識體系融入到教學中，更加直觀地讓學生了解分子生物學當前的發展現狀以及未來的發展趨勢。

3. 教學內容的實踐化

結合分子生物學的知識結構體系和人才市場需求，通過深入食品企業一線工作崗位實地調研，是實現教學內容實踐化的關鍵。高校可通過走進企業、邀請企業參與、聘請企業等多種方式，讓食品相關企業參與到課程的設計中，通過不斷優化教學內容，真正將一線工作崗位對于學生能力、素質和知識的要求充分反映到應用型人才培養的課程體系中，進而達到培養掌握最新現代科技的應用型人才的目的。

（二）根據食品行業需求進行教學方法改革

教學方法是教學目標實現的重要途徑。分子生物學課程理論性很強，包含大量的專業名詞和復雜的反應過程，需要掌握和理解的知識點多，因此對于食品專業的學生，純粹地講授相關的理論知識，學生會覺得枯燥且難以理解。如何將分子生物學的基礎理論及最新動態傳授給學生，為學生構建系統性強、脈絡清晰的分子生物學知識體系，點燃學生思維的火花，達到良好的教學效果，是相關教師普遍面臨的問題。這就需要教師根據不同的教學內容及重難點，采取多種教學方法相結合的手段進行教學，提高學生的積極性，為應用型人才的培養奠定基礎。

1. 優化教學方法，提升學生學習積極性

《分子生物學》課程內容多、抽象，學生難以理解。傳統的教學模式往往是以教師講授為主，學生通常處于被動接受的狀態。隨著網絡及多媒體技術的快速發展，“分子生物學”新的教學模式逐漸興起。其中，案例教學法（CBL）、基于問題學習的教學法（PBL）、以團隊為基礎的教學法（TBL）等多種開放式教學方法應運而生，輔助以形式多樣的案例圖片、動畫模擬及微課視頻，可幫助學生更好地理解、掌握知識點的基本概念、原理及應用。

案例教學法（CBL），是指以案例為基礎的教學行為方法，通過以一些典型事例解釋教材內容，進而誘導啟發學生更好地理解教材內容[7]。例如，有關“轉基因食品安全問題”的內容可采用CBL模式。由學生針對轉基因食品安全的熱點提出問題并在課堂上分組討論，教師在適當的時機補充完善，最后進行轉基因食品安全性的辯論。通過這種方式促進研究性學習能力的提升，并促使學生思維能力的發展。

基于問題學習的教學法（PBL），是一種以學生為主體的教學模式，旨在培養學生的學習自主性和解決實際問題的能力[8]。對于“DNA重組技術”這一內容就可采用PBL模式。由學生針對當前研究熱點“新冠病毒的結構”提出問題并收集相關資料、分組討論，教師補充完善并總結。同時，通過選取最新相關研究論文，檢查學生對知識的掌握情況。同時培養學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力，增強學習自主性，激發思維探索能力和創新性。

以團隊為基礎的教學法（TBL），是一種針對學生學習被動、團隊意識較差的現象，采取的以知識為出發點，教師作為組織者和引導者，學生作為中心的新型教學模式[9]。該模式以自主預習、小組合作為基礎，通過建立學習小組，進行組內討論，培養學生的團隊協作意識。例如，“乳糖操縱子的調控機制”的教學內容可采用TBL模式進行。圍繞乳糖不耐受人群的分布特點及產生這種差異現象的原因等熱點問題，讓學生成立討論小組，進行實際調研與資料查找，通過團隊間的相互交流，討論如何用所學知識解決實際問題，最大限度地激發了學生的積極性，真正賦予了學生學習的主權，有助于學生各項能力的培養。

此外，以現代網絡技術為依托的超星學習通、慕課等網絡平臺，打破了傳統封閉的“教師-學生-教師”教學模式，為課程教學延伸到課堂外提供了良好的契機。教學前期教師可在微平臺上建立分子生物學的課程學習網站，并將相關知識點如DNA復制過程、RNA 轉錄與加工過程、轉錄因子的表達調控等制作成微視頻課件上傳至平臺，讓學生不受“課堂”的約束，就能享受到更多的學習資源。此外，學生也可在課前通過登錄平臺查閱預習任務，整理預習過程中的存疑問題，進而可以在上課的過程中更有針對性地向教師提問；教師也可在課前對學生們普遍的問題進行整理，在課堂中通過交流探討的方式加以解決，從而保障課堂教學的質量。課后教師可根據微平臺的統計分析功能，分析學生的學習情況和特點，針對性地進行教學經驗總結，優化教學內容；也可將科技發展最新動態、生活熱點及生產焦點通過平臺推送給學生，解析背后的分子生物學知識，培養學生強烈的求知欲與探索欲。以上幾種多元化的教學方法與手段不僅能夠增加師生和生生間的互動，還提升了學生學習的深度，一定程度上也滿足了個性化學習的要求。

2. 強化教學實踐環節，突出應用能力培養

加強教育實踐環節是推進應用型人才培養的重要方式，即要高度重視理論與實踐的結合。分子生物學看似是在分子水平上研究細胞活動、揭示生命的規律，實際上其中的很多章節內容都與食品的實際生產緊密相關。在實踐教學中，以注重學生基礎科研素質、創新能力為立足點，借助整合思維將分子生物學單獨的實驗整合，以任務的形式安排實驗教學。例如以某一基因的獲得為學習任務，將“DNA提取”“PCR擴增”“核酸電泳”“瓊脂糖凝膠純化回收”“質粒提取與酶切、連接”“基因轉化”“重組子篩選”等分子生物學基礎實驗進行串聯，系統地培養學生的基本實驗技能。在教學過程中我們可以采取“引進來”的方式，將用人單位的工作需要嵌入課程教學中，增強學生的實踐能力。同時，還可以采取“走出去”的教學手段，組織學生到食品相關企業，如浙江五味和食品有限公司、浙江李子園食品股份有限公司、浙江熊貓乳品集團股份有限公司等產學研合作基地參觀學習，啟發學生從理論角度分析解決實際生產中的難題，做到真正地學以致用。

3. 采用雙語教學模式，實現教學現代化

雙語教學是我國高校培養具有國際競爭力的人才，并與國際接軌的必然要求，也是當前教育改革的熱點。作為生命科學的重要組成部分，分子生物學新技術的更新發展十分迅猛，相關的研究報道主要通過英文形式發表。因此，若要培養出富有創新能力的優秀學生，提高其專業能力及專業英語水平，開展雙語教學具有重要的現實意義[10]。雙語教學首先要求教師能夠使用流利的英語對知識點進行系統的講解，因此需要對具有豐富教學經驗且具有雙語教學潛力的骨干教師進行專項培訓，比如委派這些教師到分子生物學研究較為前沿的國家進行進修等。通過鼓勵教師積極出國進修，實現雙語教學的可持續發展，不僅能夠提高學生英文文獻的閱讀能力及專業英語的會話寫作能力，還能夠提升他們的創新能力，培養適合外企需求的高素質綜合型人才。

（三）根據食品行業現狀進行評價體系改革，注重應用能力的考核

課程考核是人才培養過程中一個極其重要的環節，它不僅是測試學生學習成績和教師教學效果的一種直觀方式，也是反映課程建設水平的一種方式，直接影響課程改革的成敗。傳統的分子生物學課程考核模式和體系主要是由考勤紀律、課后作業及期末考試相結合，按照一定比例權重計算總成績。但這種方式很難綜合考量學生的實際操作能力、知識運用能力及創新能力等。要想真實、客觀、準確地掌握學生的學習情況，需要對現代的課程考核方式進行改革。根據分子生物學理論與應用兼具的課程特色，以及培養適應食品企業發展的應用型人才的目標，我們將課堂的網絡互動、實驗的思路設計、課程的評價反饋等環節也納入考核中，建立學習過程考核和期末考試考核相結合的模式及標準，側重理論知識應用的課程綜合評價體系，增強對應用能力的考核，使其與人才培養目標要求相一致。對于考核方式與比例可設置如下：課前網絡互動占10%，課后作業占10%，課堂考勤占10%，實踐環節占20%，期末考試占50%，綜合所得即為學生的最終成績。同時，在期末考試試題中減少知識性題目的題量，提高應用性題目的比例，旨在考查學生運用所學解決實際問題的能力，適合于培養應用型專業人才。

四 結語

作為一門理論與實踐緊密聯系的學科，分子生物學理論體系和實驗技術的發展日新月異。本文以浙江工商大學食品專業《分子生物學》課程為例，在教學改革中融入應用型人才培養的理念，以培養學生應用能力為核心，在教學體系、教學方式及考核模式等多方面進行改革，其中模塊化的教學內容為老師和學生理清了學習思路，多元化的教學方式激發了學生的主動性和積極性，多維度的考核模式提高了學生的綜合素質和應用能力，使學生畢業后能夠更好地滿足食品行業對應用型人才的需求。