以“新工科”建設為導向的“食品生物化學”課程PBL教學模式的探索

蘇 靖，雍雅萍，高治國，周秀珍

（河套學院 農學系，內蒙古 巴彥淖爾 015000）

隨著2025發展智能國家戰略目標的提出，傳統食品工業也在不斷發生產業變革。食品產業正以科技為引領、創新為手段，逐步向“節能、低碳、綠色、可持續”方向轉型，同時對食品專業技術人才的需求提出了更高要求，而人才培養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年提出對我國傳統工科專業要升級改造以求更新來適應未來產業發展需要。在新的國際形勢下，只有充分認識到技術創新的必要性，開展多樣化教學探索，才能培養出實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才[1-2]，以滿足食品產業的快速發展實現轉型，進而支撐服務創新驅動發展中國，實現國家戰略目標。食品專業作為典型的工科學科，其課程設置較為綜合，注重實驗、強調技術，升級更新勢在必行。

“食品生物化學”課程作為食品專業的一門重要基礎課，是未來食品資源開發，新食品研發必須掌握的理論知識。學生通過學習能利用化學的原理從分子水平上對食品原料生產、加工利用、采后保鮮，以及食品與人體作用等方面有科學的認識，并在食物功能成分開發、食物及食品安全貯藏、食品合理加工、產品質量保證等方面得以充分應用，是典型的理論應用性課程，與生產實踐緊密相連，是培養應用型科技人才的必修課。結合學院辦學特色和應用型人才培養的總目標，以“新工科”建設為導向對該課程進行教學改革，應用以學生為主體的PBL教學模式，從教學內容、教學過程和過程考核等方面進行調整，探討PBL教學模式的可行性，以期培養出實踐能力強、有創新精神的復合型人才，順應時代發展。

1 “食品生物化學”課程教學中存在的問題及分析

“食品生物化學”主要以有機化學為基礎，運用化學的基本原理和方法研究食品中主要組成物質的結構和性質及其在貯藏加工中的化學變化和人體內代謝過程的科學。教學過程中學生普遍存在記憶難、理解難、易混淆等問題[3]，教學效果并不理想。經調研發現，造成這種現象主要有以下3個方面的原因：

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

在多維度因素的影響下，使得該課程整體教學難度增大，很難實現通過專業課程培養實踐型、創新型復合人才的教學目標。而傳統教學模式是教學效果不理想的主導性因素，重在知識傳授，忽略了學生能力培養，存在一些弊端，不適合這樣基礎又專業性強的課程，更無法滿足現如今社會對復合型技術人才的需求。因此，課程進行教學改革是提升教學質量的關鍵。

2 PBL教學模式應用實踐

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

2.1 整合并優化教學內容

2.1.1 根據學生認知規律調整教學內容

“食品生物化學”課程內容可以分為3個部分，主要包括靜態、動態和分子生物化學。由于理論課只有44學時，較為有限，只能涉及到前2個部分內容，需省去分子生物化學的部分。其中，靜態部分主要介紹食品中主要物質的結構與性質，為動態部分做鋪墊；而動態部分會介紹這些大分子物質，如糖、脂、蛋白質等在體內被代謝的過程，以及在貯藏加工過程中發生的生物化學變化。比較而言，靜態部分理論性較強，各章節似乎獨立存在，知識點多且分散，給學生學習和記憶造成困難。而動態部分涉及到較為抽象的生化變化，各反應之間錯綜復雜形成代謝體系，若學生沒有充分理解是很難學下去。因此，要充分考慮學生的認知規律，探知各章節之間的微妙關系，調整內容順序，讓彼此有關聯，便于學生輕松學習和掌握。

例如，蛋白質作為生命的基礎，是生命活動的體現者，其基本組成單位相對簡單，除個別外結構式通用，應放在第一章學習。而糖類物質是一些多羥基的醛或酮的縮合物及衍生物，結構式也可通用，鏈狀和環狀的轉化、單糖縮合相對較難，需加強學習。第三章應緊隨脂類物質，在前面學習的基礎上，再學習脂類結構就較為容易，能充分理解酯的含義，以及非皂化脂、復合脂等不同的結構。而核酸這章是必須要排在糖類物質后，酶和維生素這章前。只有認識了環狀的戊糖，才能看懂核苷酸的結構，更好地理解維生素的基本構成，這一順序是完全符合學生的認知規律。同時，將酶和維生素放在一章學習，既可以讓學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，又為后續代謝學習作鋪墊。學生每學習新的一章都會用到上一章的知識點，闖關一樣一環扣一環，是一個循序漸進的學習過程。

2.1.2 挖掘適合PBL的教學資源

圍繞培養實踐、創新型人才的培養目標，對課程內容進行整合優化，挖掘適合PBL的教學資源。“食品生物化學”課程和生活息息相關。從日常生活常見的現象中，挖掘潛在的課程知識點，設置問題，激發學生的探知欲和學習熱情，培養學生獨立思考解決問題的能力。例如，在學習糖代謝和脂代謝關系時，設置“為什么愛吃甜食的人容易發胖？”“為什么好吃面食的人容易得脂肪肝？”等問題，請學生用生物化學的相關知識解釋其原因。在學生已經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果的相關性。經過思考和討論不難發現，無論是甜食還是面食都以糖類物質作為直接供能物質，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”就會讓糖類物質在體內造成積累，多余的糖會以其他形式存儲起來，出現發胖或脂肪肝等現象，由此學生會進一步想到轉化為脂肪。由一個問題很自然地將學生帶入有關糖代謝與脂代謝轉化的知識點學習中，學生會自主地探究糖類代謝過程中的某一中間產物是否可以成為脂類物質合成代謝的起始物，從而將兩者關聯。PBL教學始于問題，終于知識，在解決問題的過程中，學生進行了有效的學習，不僅讓其掌握要學的知識點，同時提升了學生積極思考、勇于探究、主動溝通交流、小組合作等方面的能力。

2.2 以學生為中心的PBL教學實踐

PBL以問題導向式的模式開展教學，適合應用于與生產實踐緊密相連的“食品生物化學”課程教學改革中。該教學方法以實際生產和生活中的生物化學相關問題為前提，在教師的引導下，學生獨立自主地解決問題并學習相關知識點。這種教學方法的實踐應用將改變學生死記硬背的學習習慣，培養學生獨立思考、自主學習、解決問題的能力。

具體教學實踐不僅僅局限于課上的45 min，應涵蓋課前、課上和課下。教師應廣泛搜集教學資源，根據教學內容，挖掘實際生產、生活和最新研究中生物化學相關問題建立聯系。根據學生認知和思考規律，設計科學、可行的主導問題和系列問題，上一次課結束時引入主導問題，引發學生積極思考，激發學生主動學習探究未知的興趣，為下節課內容埋下伏筆。教師通過分析，幫助學生擴展思路，將學生帶入一個復雜、真實、有意義的探索式學習情景中，學生會在下節課前以問題為驅動力，借助教材、參考書、網絡信息平臺等多種渠道查閱資料、小組討論、歸納總結，嘗試用已知來解決未知問題。課上，學生將解決問題的思路、方法及得出的結論以PPT的形式呈現匯報，不同小組之間進行交流。教師給予一定的指導和評價，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，從而完成相關內容的教學。課下，學生對知識點進行梳理和補充，完成相應的小測驗、作業等。教師對教學過程進行反思，及時總結PBL教學實踐過程中存在的問題，結合學生的學習效果反饋，進一步改進該教學模式。

PBL整個教學實踐過程中，都是以學生為中心、教師為輔的模式推進，學生有更多思考、知識內化的機會，學習過程更為吃力，對知識的理解更深刻，產生的記憶將更長久。對于學生來說，整個學習過程會讓他們獲得滿滿的自信心和成就感，有效提升學習興趣，建立主動學習的習慣，掌握學習方法，培養多向思維的能力。這種教學模式的應用，將更符合培養復合型人才的教學目標。

2.3 PBL教學過程考核

PBL教學突出了學生“學”的過程，因此課程考核也應從“學”入手。課程考核針對學習全過程進行考核，包含課前、課中和課后，占比分別為35%，40%，25%。課前以任務點的形式考核學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等形式考核學生對知識點的掌握程度。學生的PPT匯報要求介紹小組成員的分工，匯報的學生按照查閱、小組討論結果講解課前布置問題，匯報之后其他組員做相應的補充。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。在學生學習、探索未知的整個過程中，學生參與度成為教學過程考核的重點，而不再以作業完成情況作為檢驗標準。

從學生課堂上的表現過程中，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生的思維習慣、分析解決問題的能力，以及應對其他情況的能力。這個過程也能讓教師準確把握學情，對教學任務做出適當調整。

3 結語

以“新工科”建設為導向對“食品生物化學”課程進行PBL教學探索，教學效果顯著，學生較為認可。PBL教學實踐普遍提高學生學習興趣，讓學習過程變得生動有趣，學生學習更為主動和積極，學習效果明顯提升。學生成為教學真正的主體，更多地參與學習過程不僅有利于知識內化，也讓學生各方面的能力得到有效的鍛煉。這種教學模式下培養的學生將具備不畏艱難險阻、勇于開拓創新、大膽實踐的能力，愿意嘗試和挑戰不可能，符合當今社會快速發展對高素質復合型人才的需求。PBL教學真正體現了“授人以魚，不如授人以漁”的教學思想，以提升學生能力為主要教學目標，是實現“新工科”建設的有效手段。但在實踐的過程中尚有不足，如學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。