PBL與課程思政深度融合的教學模式探索與實踐
——以“果蔬酶促褐變”為例

郭磊，范方宇，劉云，韓龍，闞歡

西南林業大學生命科學學院（昆明 650224）

習近平總書記在2016年8月召開的全國衛生與健康大會上強調把人民健康放在優先發展戰略地位，李克強總理也提出要把健康產業培育成為國民經濟的重要支柱產業。同年10月國務院印發《“健康中國2030”規劃綱要》，從普及健康生活、優化健康服務等六大任務出發對未來15年的健康工作進行部署[1]。基于此，高校對食品專業人才的培養，不僅要求學生掌握扎實的理論基礎與過硬的創新創業能力，還應具備德才兼備、愛崗敬業的思想情操。

基于問題的學習（problem-based learning，PBL）教學模式最早是由Barrows在1969年提出，該模式強調以學生為中心，教學過程主要有“提出問題、收集資料、討論交流、歸納總結”4個階段，把學習設置于復雜、有意義的問題情境中[2]，通過發現問題、分析問題及解決問題的教學過程，而提升大學生開發思維和自主解決問題的能力。“食品化學”是食品科學與工程及相關專業的基礎核心課，是讓學生了解食品化學組成的結構、性質及相互間的作用，分析食品組分在食品加工與貯藏中的變化，以及這些變化對食品品質的影響[3]。課程思政是將各類基礎課程和專業課程與思想政治理論課交匯融合在一起，在實現“教書育人”的同時達到“立德樹人”根本目的[4]。“課程思政”作為高校食品專業人才培養的新要求，就是要在授課過程中把“思政元素”融入學生的專業教學課程中，在教書育人中融入思想政治教育而實現對學生價值觀的引領，最終實現課程育人的教學目的。在食品化學專業知識的講授中，更應融入思想政治教育內容，“把馬克思主義立場觀點方法的教育與科學精神的培養結合起來，提高學生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力[5]。基于課程思政的建設理念與應用型人才的培養目標，以“食品化學”課程“果蔬酶促褐變”教學為例，將課程思政與PBL模式深度融合到食品化學的教學過程，以期實現既培養學生專業知識又引導學生樹立正確價值觀的目的。

1 教學意義或現狀

果蔬采摘后，組織中仍進行活躍的新陳代謝，在正常情況下，完整的果蔬組織中，氧化還原反應偶聯進行，但當發生機械性損傷（如削皮、切割、壓傷、蟲咬及磨漿等），或處于異常環境條件下（如受凍、受熱等）時，會影響氧化還原作用的平衡，發生氧化產物的積累，造成變色[6]。簡單說，酶促褐變就是果蔬中的酚類物質在酚酶催化下氧化成醌類化合物，醌類化合物進一步聚合形成褐色物質的過程。酶促褐變不僅對果蔬的外觀和風味產生不良影響，造成營養價值下降，還對食品加工業產生重大的經濟影響。據估計，熱帶和亞熱帶水果和蔬菜的損失超過50%是由酶促褐變造成的[7]。由此可見，掌握酶促褐變機理及控制措施對果蔬加工與貯藏有著重要的科學意義。

2 “果蔬酶促褐變及控制”的教學過程

選擇西南林業大學生命科學學院食品科學與工程專業作為教學對象，教學內容為果蔬酶促褐變機理，PBL教學目標有：通過課前翻閱教材總結出果蔬酶促褐變的定義，并簡單敘述酶促褐變對果蔬品質的影響；掌握酶促褐變的物質條件及其影響因素；通過搜集資料并與教師學生交流討論，提出控制果蔬酶促褐變的多種措施。課程思政教學目標：向學生介紹我國對酶制劑的認識和利用，展現我國悠久的古代民族文化；介紹酶學研究史上的重要科學家和重大成果，激勵學生要有榜樣的堅毅和力量；從“酚類底物/多酚氧化酶-氧氣-酶促褐變”的學習邏輯中，培養學生個體-整體思維能力和辯證思維能力；在酶促褐變控制措施的討論學習中，增強學生的創新意識，激發學生為食品安全、生物安全與國家安全而努力不懈努力學習的熱情。

2.1 構建PBL與課程思政深度融合的教學模式

通過多年教學實踐，并結合學校和學生實際，提出針對“果蔬酶促褐變”的PBL與課程思政深度融合教學模式，如圖1所示。教學過程包括：（1）提出問題。酶促褐變反應的三要素是什么？酶促反應在哪些果蔬中的加工貯藏過程中會發生？酶促反應對果蔬的品質產生哪些影響？通過這些問題的提出，啟發學生從生活實際出發，通過辯證統一了解事物的自然發生規律。（2）收集資料。針對提出的問題，學生在課下通過分組在各種信息平臺，包括圖書館、電腦、手機等搜集和多酚類物質、多酚氧化酶（PPO）、酶制劑、果蔬加工及食品安全等和酶促褐變相關的內容，在搜集資料的提升學生的發散思維能力。（3）討論交流。通過分組將問題進行學生間、師生間的討論交流，讓學生認清酶促褐變發生的本質、酶制劑對食品工業的影響、護色劑的使用及如何生產安全營養的食品等，激發學生的創新意識，增強學生的民生意識、法治意識和食品安全意識。（4）歸納總結。經過課前提出問題、課下收集資料和課堂討論交流，引導學生總結出酶促褐變的發生機理、影響因素及控制措施，并堅定學生作為食品專業人的歷史使命和責任擔當。通過深度融合PBL教學模式的隱性育人功能和課程思政教育的顯性育人功能，引導并強化學生正確的職業道德和世界觀。

圖1 PBL與課程思政深度融合的教學模式

2.2 課程思政教學案例的強化

2.2.1 引入酚-酚酶區域化分布學說，培養學生辯證唯物主義思維

關于酶促褐變機理有酚-酚酶區域分布假說、乙醛乙醇毒害學說、自由基傷害假說及保護酶系統假說等多種理論學說[8-9]，但是酚-酚酶區域化分布假說得到廣大學者的普遍認同。Mayer等[10]研究發現，多酚類物質分布在植物組織的細胞液泡內，而PPO分布在各種質體或細胞質內，即使它們與氧同時存在也不會發生酶促褐變。但是當切割、粉碎、損傷和生理障礙破壞這種分隔，酶、PPO在氧的參與下使酚類物質氧化成醌，繼而促使一系列聚合反應的發生，形成黑褐色物質，從而引起褐變。由此可見，抑制或鈍化PPO活性是控制促褐變反應的關鍵措施，來自植物的天然提取物是預防酶促褐變的安全有效的護色劑，也在很多控制酶促褐變的文獻中得到證明。以蘋果為例，酶促褐變包括單酚的羥基化（單酚酶活性）和醌的形成（二酚酶活性），隨后醌通過酶和非酶反應轉化為復雜的棕色聚合物從而形成黑色素[11]。在教學過程中通過引導學生運用辯證唯物主義的哲學思維思考酶促褐變的反應歷程，熟悉事物發展的過程，培養學生馬克思主義的唯物史觀并提升解決問題的能力。

2.2.2 了解酶制劑應用的悠久歷史，激發學生的愛國情懷

在我國，對酶制劑的認識和應用已有上千年歷史，甲骨文及鐘鼎文都有“酒”字，這說明三千多年前釀酒技術在我國都很發達。西漢劉向編訂的《戰國策》中有“昔者，帝女令儀狄作酒而美，進之禹，禹飲而甘之……”的記載，還有“遂疏儀狄而絕旨酒。曰：‘后世必有以酒而亡其國者。’”意思是說夏禹飲過儀狄的酒后曾發出“后世必有以酒亡其國”的警告，這說明當時已能夠釀造出較好的灑，也證明酒對政治、軍事的影響之大[12]。醬和醬油是中華民族對人類的又一大貢獻，西周時期周公旦所著的《周禮·天官》中，講述“醢人”的職務時說：“醢人掌四豆之實。朝事之豆，……加豆之實，……羞豆之食，……。王舉，則共醢六十甕，以五齊、七醢、七菹、三臡實之。賓客之禮，共醢五十甕。凡事，共醢”。這段文字記述的是周王廷所用各種咸味醬類發酵食品的具體名目。由此可見，西周時期的王廷以“醢”命名的“醬”食品已很豐富[13]。山西老陳醋享有“華夏第一醋”的美譽，經過一千多年的生產與實踐，總結出一套科學完整的釀造技術，成為黃河文化中的寶貴遺產[14]。1957年，我國微生物酶學奠基人張樹政院士及其同事通過自制電泳儀分析比較我國酒曲中不同種曲霉淀粉酶系的組成，發表可能是我國最先發表的有關曲霉產生的淀粉酶類型的研究報告《霉菌淀粉酶的紙上電泳分離和鑒定》。1980年代，張樹政院士團隊得到高產糖化酶的黑曲霉菌種，并將其作為酶制劑生產菌種，該成果于1985年獲國家科學技術進步一等獎[15]。

通過引入歷史文獻中關于酶制劑應用的記載，以及近現代在我國酶制劑研究做過巨大貢獻的科學家及其研究成果，使學生對我國酶制劑的歷史及著名科學家在相關領域所做貢獻充分了解，進而了解中華文化的博大精深，并培養學生的民族自信和愛國情懷。

2.2.3 關注食品領域的生物安全問題，樹立科技報國理念

隨著分子生物學的不斷發展，從生物技術水平揭示果蔬酶促褐變的反應機制并通過基因改良技術調控酶促褐變的關鍵基因，將會是果蔬酶促褐變研究領域的重點。現代生物技術的發展在食品領域給人類帶來食物多樣性和糧食安全保障的同時，也如同打開的“潘多拉魔盒”，引起世人警醒。食品技術領域的生物安全問題，如果不正視，其傳播、擴散也會造成無序的甚至災難性的后果[16]。2021年4月15日起施行的《中華人民共和國生物安全法》涵蓋病原微生物實驗室生物安全、人類遺傳資源與生物資源安全及防范外來物種入侵與保護生物多樣性等內容，是為防范和應對生物安全風險、維護國家安全和保障人民生命健康的法律。另外，食品在原料、加工、包裝、貯藏及運輸的各個環節，還有食品專業學生做實驗的過程中涉及到的微生物污染、廢棄物處理、菌種泄露、滅菌不徹底等帶來的食品安全問題，因此，必須讓學生對食品安全的法律法規有一定認識。通過《中華人民共和國食品安全法》《中華人民共和國進出口商品檢驗法》《中華人民共和國國境衛生檢疫法》《農業轉基因生物安全管理條例》《學校衛生工作條例》等法律法規的學習，讓學生深刻認識到食品安全關乎國家安全、關乎生命財產安全，作為一個食品人，更應該知法守法、愛崗敬業，為促進生物技術健康發展貢獻力量。

3 教學成效與提高

采用PBL與課程思政深度融合的食品化學教學模式，經過2019和2020級食品科學與工程專業的教學實踐，并在實踐中不斷改革和完善，從教評反饋的信息中明顯感覺到學生對這種教學模式的認可。除了上述提到的教學4個環節外，對融入思政教育的課程考核也進行完善，如“果蔬酶促褐變”教學過程中，重點考察學生整理資料、討論交流及回答問題的情況，要從“酶促褐變給食品哪些危害”“如何有效控制酶促褐變”“酶制劑對食品工業發展有什么作用”“你了解的食品生物安全問題有哪些”“通過這一節的學習你如何做到愛崗敬業保障人民健康”等方面考查學生的專業知識水平和思想道德品質能力，即使學生在某些方法回答的有所欠缺，教師要即使糾正并正確引導。另外，課余時間讓學生對自己的想法進行驗證，如在開放實驗室對提出的控制酶促褐變措施進行試驗，驗證這種方法是否可行，給學生播放一些我國在釀酒、釀醋、制醬，以及在酶學研究史上做過重大貢獻科學家的視頻。通過這些措施，極大地激發學生對食品化學的學習熱情、增強學生對食品專業的認同感、提升創新創業意識和社會責任意識。

4 結語

酶促褐變是果蔬采摘后常見的一種品質劣變的現象，也是日常生活最易觀察到的食品化學變化，以“生活中常見果蔬的變色”引出“果蔬酶促褐變”的課程學習，展開PBL與課程思政深度融合的教學過程，通過各種網絡信息平臺、學生討論交流、開放實驗室實踐及基于綜合素質的課程考核，既體現“學生中心，產出導向”的教育理念，也實現“教書育人，立德樹人”教育目標。食品化學是食品類專業的核心基礎課，經過多年來在授課過程中采用PBL教學并導入思政元素的實踐，從學生的評教結果上看，PBL與課程思政深度融合的教學模式取得良好的教學效果，也加強學生對食品專業及食品行業的認可與熱愛，更提升學生的專業知識掌握能力和思想道德素質。