“雙一流”背景下“多糖化學”課程的改革研究與實踐

李曉云，鐘林新，王小英

“雙一流”背景下“多糖化學”課程的改革研究與實踐

李曉云，鐘林新，王小英

（華南理工大學 輕工科學與工程學院，廣州 510640）

為推動“雙一流”建設的穩步推進和滿足生物質高素質人才培養的要求，極有必要以本科專業課“多糖化學”為載體，以課程教學為媒介，開展教學改革研究。教學內容與時俱進，在傳授基礎知識的同時，注重輔以最新的研究成果，激發學習興趣，引入思政元素。教學方法多樣化，利用線上資源、國家級實驗平臺等進行交互協同化教學，培養學生自主學習能力。通過豐富教學內容和優化教學方法，顯著提高了學生的學習能力和創新能力。通過課程教學內容和教學方法改革，提升了人才培養的質量。

多糖化學；教學改革；教學內容；教學方法

為加快我國高等教育強國建設，黨中央、國務院做出了加快世界一流大學和世界一流學科建設這一重大戰略決策和部署[1]。一流本科教育是雙一流建設的重要內涵[2-3]，建設一流課程是本科人才培養的根本保證，課程作為高等教育的基礎內容，是教學工作中最微觀、最基本的結構單元，其教學改革將有助于“雙一流”建設的穩步推進[4-5]。

華南理工大學是教育部“雙一流”建設A類高校，“輕工技術與工程”是本教研組所在輕工科學與工程學院重點建設的“雙一流”學科。“多糖化學”是研究天然高分子多糖的基礎理論與應用的一門課程，是資源環境科學、輕工技術與工程、生物質科學與工程、包裝工程等專業的一門重要基礎課。

“多糖化學”作為基礎學科，與經濟社會發展密切相關[6-9]，涉及面廣、知識更新快，增加了授課難度。當前，“多糖化學”的教學過程中存在的主要問題是教學內容陳舊，理論和研究方法抽象，學生被動學習以及學習熱情低。同時，系統性闡述多糖化學的專著和教材較少，尤其缺少對多糖新功能與新應用方面系統介紹的資料，導致現有教學內容不能滿足當前生物質相關專業與行業對知識快速更新的需求。

對本門課程的教學改革應著力于將復雜且日益更新的多糖化學知識通過現代化的教學手段轉變為易懂的知識和技能傳授給學生。本文介紹筆者教學團隊從內容和方法兩方面對“多糖化學”課程教學改革的探索與實踐，希望能為相關專業一流人才的培養提供一定參考。

1 課程教學內容改革

本教研組經過一系列的課堂內容建設以及改革，結合團隊的最新研究成果編寫了本課程的配套教材《多糖化學》，該教材入選了第1批中國輕工業“十四五”規劃教材，已于2022年11月出版[10]。

1.1 引入先進教學內容

將最新的多糖應用成果及科學原理融入課堂，如講解多糖在航空航天、軍事作戰、抗擊疫情、生物醫學、環境友好型塑料替代材料等方面的應用及其原理[11]。將“天舟三號”上用到的多糖、軍事作戰用到的多糖等案例給學生進行詳細講解，引發學生的學習興趣，激發學習動力和專業志趣，鼓勵學生緊跟科學前沿，勇攀科學高峰。

1.2 科研反哺教學

將教學團隊的最新研究成果和科研問題融入課堂[12]，注重學科知識理論與科研結合，如多糖轉化為儲能材料、生物醫用材料、智能食品包裝材料等面臨的“卡脖子”問題。同時，也將團隊主持的國家和省部級等科研項目成果給學生分享講解，啟發學生從基礎到應用的過渡，理論和實踐的結合，達到知識的融會貫通，實現科研反哺教學，提高學生的視野和創新思維。例如給學生們講解如何對殼聚糖和海藻酸鈉進行改性，使得它們共混后可獲得可注射的自愈合水凝膠，以用于促脊柱融合。也有教研組嘗試將相關科學儀器的原理、操作等加入授課內容中，使學生多方面了解學科相關知識，激發學生的學習興趣[13]。

1.3 “三位一體”思政體系

依托講授課程開展“課程思政”品牌專業課程建設，加強高校思想政治教育工作，將教書育人落實于課堂教學的主渠道之中，形成知識、技能、思政元素“三位一體”的課程思政體系。與其他非基礎的化學課程思路相同，如在講授天然產物化學相關專業課程知識的同時，深入挖掘與專業知識相關聯的課程思政內容，如《本草綱目》、屠呦呦發現青蒿素治療瘧疾的全新治療方法，培養和深化學生在家國情懷、文化自信、科學精神、公民意識、健全人格等方面的意識與能力[14]。

另一方面，在授課過程中注重將黨和國家相關政策、理念與多糖材料轉化利用相結合。如詳細講解多糖材料在社會可持續發展、減少污染方面所起的作用，以及“十四五”規劃里有關生物質多糖的國家需求，激發學生的責任感和使命感[15]；講解多糖提取分離過程中涉及到的酸堿用量、化學反應、水處理、酸堿回收、分離提純等問題，幫助學生樹立綠色化學的觀念意識；系統講解多糖資源化綜合利用技術的發展現狀，使學生了解多糖在可再生能源、資源供應中的地位，尤其在“限塑令”政策下的重要作用，引導學生樹立為國家強大而奮斗的信念。

2 課程教學方法改革

在課堂教育的模式中，開發和利用線上資源和平臺，開展交互協同教學，增加研究和實踐性內容輔助教學，優化教學方法，提升學生自主學習能力，培養學生獨立思考的能力。

2.1 充分利用線上資源和平臺

注重現代信息技術與教育教學結合，提升教育教學的效果[16]。教學以課堂講授PPT為主，在雨課堂、THEOL網絡教學綜合平臺等發布作業、課件、微視頻，進行答疑討論、在線測試等，以豐富多彩的形式增強師生之間和學生之間的互動，激發學生的學習熱情。也通過視頻或動畫將大分子復雜的結構和化學反應形象生動地展示給學生，幫助其快速理解和掌握相關內容[17]。如利用視頻將天然動植物多糖分子的分離提取過程直觀、形象地展現出來，將知識點與圖片或視頻進行有機結合，使晦澀難懂的抽象知識簡單形象化；運用CCTV–10“走進科學”欄目和網絡微視頻，如《神奇的甲殼素》《淀粉防彈》《蛋白多糖與我們的健康》等形象展現多糖的理化性質和重要應用。

2.2 交互協同教學

以學生為中心，小班教學，把課堂還給學生[18]，調動學生的學習興趣與主動性，引導其自主學習與創新學習。以小組為單位，以分享、討論為主，引入課前自學、課堂講演、分組討論等，形成教師講授與引導、學生獨立自主和小組合作相結合的交互協同教學模式，提高學生分析問題和解決問題的能力。從學生查資料上臺講解、課后復習等環節多維度考查學生的學習效果，加強師生之間、學生之間的交流。設計基于多糖應用的復雜工程問題，引導學習小組協同解決，培養學生獲取媒體資源的能力和社交主動性，在討論分享過程中培養學生的批判性和邏輯性思維，以及團隊協作精神和創新能力。

2.3 增加研究和實踐性內容輔助教學

高等教育“雙一流”建設的核心是培養一流的人才[19]。本教學團隊致力于探索有利于創新創業人才培養的課程教學，增加研究和實踐性內容輔助教學。將團隊老師與多糖相關的國家和省部級項目細化成小課題，或將多糖化學涉及的一些問題寫成小項目，讓學生開展實驗探索，引導學生思考和探索，并進行科研實踐。在實踐中進一步鞏固基礎知識，并在探究中得到新認識。鼓勵學生參加校內學生研究計劃SRP項目、廣東省挑戰杯、“互聯網+”大學生創新創業等各類比賽。利用輕工與食品國家級實驗教學示范中心云課堂中多糖接枝改性的實驗課強化多糖特性及改性等方面的知識，培養學生的科學態度、科研素養和創新能力；利用制漿造紙工程國家重點實驗室的科研平臺給學生介紹有關多糖的最新進展，讓學生了解最前沿的研究方向，在深刻掌握相關基礎知識的同時培養學生的創新意識，緊緊把握創新與前沿，更適應社會發展的需要。

3 課程教學實踐方案

本課程結合教學互補、探索式課堂，重點鍛煉學生的自主學習能力、培養學生的批判性思維，以幫助其形成獨立思考的能力，具體的實施方案如下（圖1）。

1）通過視頻或問題的形式引入教學內容，如講授海洋生物多糖殼聚糖內容時，先放一段恐龍滅絕和原子彈大爆炸后螃蟹殼頑強生命力的視頻，引發學生的思考，進而激發學生了解蝦蟹殼中殼聚糖的興趣。

2）對學生的知識基礎以及預習效果進行學情分析，如提出“剪切變稠的原理是什么？”這一問題，引導學生查閱文獻并配置淀粉溶液，讓學生在課堂上展示淀粉溶液剪切變稠的有趣現象和獨特性質，針對性提出課程教學的重難點，并在此過程中培養學生的自學能力。

圖1 課程實施方案

3）互動教學，注重思維方式、創新能力、解決問題技能的鍛煉，在老師講授知識和學生獲取知識的過程中實現教學相長。為了讓學生主動參與課堂活動，布置學生查閱資料，上臺當小老師，通過自己講授的方式有效提高學生的學習自主能動性。以學生為中心，小班教學，以小組為單位，以分享、討論為主體，把課堂還給學生，培養學生主動學習的興趣和自我學習、終身學習的能力。在討論分享過程中培養學生的批判性、邏輯性思維，以及團隊協作精神和創新能力。

4）小結每次課的內容，指導學生將多而雜的知識點進行歸納總結，鍛煉學生的思維能力。

5）為了檢查教學目標是否達成，每次課后都會出相應的習題和思考題，引導學生進行歸納和比較，不僅使學生鞏固課堂所學知識，而且還鍛煉了學生的分析歸納、獨立思考的能力以及創新思維。

4 課程教學效果

本課程通過承擔探究式本科教學示范課堂建設等多個教研教改項目，在教學方法上具有明顯的先進性，取得了顯著的教學效果。

首先，探究式學習讓學生加深對知識點的掌握，經常在課后提出很好的問題和新的想法。近年來，課程的通過率達到100%，優良率在26%以上。其次，設置了開放性題目，引導學生運用相關的基本原理來思考、尋找問題答案；重點培養學生從新角度來思考問題的創新思維方式，引導學生將老師的國家級項目作更深入思考，產生新想法，進一步培養了學生的創新思維。

通過本課程的學習和訓練，形成了“知識、素質、技能”的培養模式，學生的創新能力和獨立思考能力得到了很好的鍛煉，并在其他專業基礎課程學習與課外創新活動中得到了體現。培養的學生獲得了2020年中國青少年科技創新獎、第十二屆中國大學生年度人物（入圍獎）等多項榮譽；學生在本課程的基礎上提出創新課題，參與競賽并榮獲全國大學生“挑戰杯”二等獎、廣東省大學生“挑戰杯”特等獎、廣東省材料創新大賽一等獎等多項獎勵（見表1）。

表1 本課程培養的學生獲獎

Tab.1 Awards to students trained in this course

以學生為中心，在課堂上開展問題探究式、原理啟發式教學，顯著提高了學生自主學習與獨立思考能力，培養了具有批判性思維能力的大學生。該教學模式進一步應用到了本學院其他專業基礎課程以及兄弟院校的專業基礎課上，如《植物生物質化學》《高等木質素化學》等，實現了教學水平的提高與學生素養的提升。

5 結語

“多糖化學”是教育部“雙一流”大學重點建設學科——輕工技術與工程的重要基礎課程。“多糖化學”的“雙一流”課程建設，不僅要加強學生對天然高分子多糖的基本理論和研究方法的學習，還需要注重培養學生自主學習能力、創新意識和創新能力。因此，在本課程的教學改革中，本團隊通過引入先進的教學內容激發了學生的學習興趣，同時采用多樣化的教學方法培養了學生的自主學習能力。通過以上課程建設的實踐，改善了教學效果，提升了人才培養質量，為學生的學習深造和創新創業打下了良好的基礎。

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Reform Research and Practice of "Polysaccharide Chemistry" Course under the Background of "Double First-Class"

LI Xiao-yun, ZHONG Lin-xin, WANG Xiao-ying

(School of Light Industry & Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

The work aims to carry out teaching reform research with the undergraduate major-based course "Polysaccharide Chemistry" as the carrier and the course teaching as the medium, in order to promote the steady advancement of the "Double First-Class" construction and meet the requirements for the cultivation of high-quality biomass talents. The teaching content was reformed to keep pace with the times. While imparting basic knowledge, it paid attention to supplementing the latest research results, stimulating learning interest and introducing ideological and political elements. Diversified teaching methods were adopted, which used online resources, national experimental platforms, etc. for interactive and collaborative teaching, to cultivate students' autonomous learning ability. By enriching teaching content and optimizing teaching methods, the students' learning ability and innovation ability were significantly improved. Through the reform of teaching content and teaching methods, the quality of talent training has been improved.

Polysaccharide Chemistry; teaching reform; teaching content; teaching method

G642.0

A

1001-3563(2023)09-0213-05

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.09.026

2023?01?01

國家優秀青年科學基金（31622044）；廣東省基礎與應用基礎研究重點項目（2020B1515120038）；華南理工大學校改項目

李曉云（1990—），女，博士，副教授，主要研究方向為多糖基藥物遞送材料。

王小英（1978—），女，博士，教授，主要研究方向為多糖基復合材料。

責任編輯：曾鈺嬋