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摘要:為了適應地方經濟的快速發展,培養具有百色精神的高素質應用型食品類創新人才,針對地方高校食品生物化學實驗課程教學中存在的系列問題,筆者團隊通過優化實驗教學內容、改革教學方法、加強實驗室建設和師資隊伍建設、建立多元化課程考核評價體系等進行了初步的改革與探索,充分調動了學生的學習興趣,提升了學生的動手能力和創新能力,教學質量明顯提高。
關鍵詞:食品生物化學實驗;應用型創新人才;教學改革
21世紀是生命科學的世紀,生物化學作為生命科學的基石,已經成為生命科學的帶頭學科[1-2]。食品生物化學是生物化學的一個分支學科,是食品科學相關專業的重要核心課程之一[3],也是生物化學基本理論應用于食品加工、保藏技術和食品改性等的重要基礎課程[4]。食品生物化學實驗作為食品生化理論課程的配套實驗,是一門實踐性、應用性較強的基礎課程,通過基礎驗證性、綜合性和設計性實驗教學,加深學生對食品生化理論知識的理解,同時掌握食品生化的基本實驗操作技能,將生化理論知識與食品前沿學科的研究有機融合,提高學生科研創新能力和分析解決實際問題的能力[5-6]。百色學院作為一所新建的地方本科院校,學校以培養應用型人才為主要目標,食品科學與工程專業主要任務是培養具有百色精神的高素質應用型食品類創新人才,而應用型人才的培養,尤其是具有創新能力的人才的培養,離不開實驗教學。因此,對食品生化實驗進行教學改革,合理設置實驗課程、更新實驗內容以及適當強化實驗教學,對于培養適應新時代社會需要的高級應用型食品類專業人才是極其重要的。
1目前食品生物化學實驗教學中存在的問題
1.1教學內容陳舊
21世紀以來,生物化學課程相關的實驗技術的發展突飛猛進,新技術、新方法日新月異[2],但實驗內容依然停留在枯燥死板的教材上,嚴重滯后于現代生物化學學科的發展現狀[7]。很多高校的食品生物化學實驗教學內容仍以簡單定性或定量的基礎驗證性實驗為主,綜合性和設計性實驗很少,缺乏創新性。
1.2教學方法單一
很多高校仍采用傳統“灌輸式”教學模式,即實驗課前由實驗員或輔導教師準備好本次實驗所需的材料、試劑以及儀器設備等[8],上課時實驗教師講解實驗目的、實驗原理、操作步驟及注意事項等,然后學生按照實驗步驟機械地完成實驗,實驗結束后撰寫實驗報告。整個實驗過程中,學生被動接受和機械操作[2],并沒有去思考每一個實驗步驟為何要這么做、有沒有其他更好的替換方法以及什么樣的實驗結果才算合格。這種教學模式實際上只注重實驗結果,卻忽視了學生的操作過程,結果導致學生缺乏主動性、創新性、獨立思考問題和解決實際問題的能力。
1.3實驗條件落后
實驗室的儀器設備是高校從事正常教學與科研活動的重要硬件保障[7]。然而,一些地方本科院校由于教學經費投入有限,購置的設備套數少,現代新型儀器設備無法引進,嚴重滯后于學科快速發展的步伐。同時,現有的一些教學儀器設備年代久遠、設備老化,限制了實驗項目的全面開展和實驗教學質量,進而導致學生動手機會減少,學生的實踐能力得不到實際的鍛煉和提高。
1.4課程評價體系不全面
傳統實驗課程成績由平時成績和實驗報告成績兩部分組成,其中實驗報告成績所占比重大,因此許多學生把更多精力投入到撰寫實驗報告上,甚至部分存在抄襲現象[9]。批改實驗報告時主觀性過強,大多依賴于教師的主觀印象,這樣就很難真實反映出學生的實驗技能水平,同時難以激發學生學習的興趣,調動學生做實驗批改積極性,發揮學生主觀能動性。
2食品生物化學實驗教學改革與研究
2.1革新實驗教學內容,注重應用型能力的培養
食品生物化學實驗是白色學院食品科學與工程專業學生最先接觸的專業基礎實驗課,安排在大二上學期,共32學時。傳統的食品生物化學實驗課理論性強、實踐性差,且實驗項目之間關聯度較低,難以達到應用型人才培養的目標。基于此,筆者團隊結合學?,F有實驗條件及食品專業特色,對食品生化實驗教學內容進行了優化,自編了實驗講義。實驗內容包括基礎驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗3個模塊。
2.1.1基礎驗證性實驗
基礎驗證性實驗是通過實驗來驗證生化理論,重點強調實驗操作步驟與規范,有助于學生理解基礎理論知識并掌握相關實驗技能。例如,開展“3,5-二硝基水楊酸法測定還原糖的含量”“氨基酸的紙層析”“Folin-酚法測定蛋白質含量”“SDS-PAGE測定蛋白質分子量”等實驗,學生通過實驗深刻理解還原糖、氨基酸、蛋白質等生物活性分子的基本性質,并掌握基本的生化實驗技術。
2.1.2綜合性試驗
綜合性實驗是將幾個基礎驗證性實驗結合在一起,引導學生利用所學的基本理論知識分析解釋實驗結果,注重培養學生的動手能力、獨立思考能力、分析解決實際問題的能力等綜合素質[10]。例如,開設的綜合性實驗“微生物脂肪酶的分離純化及其酶學性質研究”,包括了基礎驗證性實驗中的脂肪酶的提取、脂肪酶沉淀分離、透析純化脂肪酶、凝膠過濾層析純化脂肪酶、脂肪酶活力測定、聚丙烯酰胺凝膠電泳測定脂肪酶分子量和酶學性質研究等,形成了一個有機模塊,讓學生更能系統的掌握主要技術和技能。
2.1.3設計性實驗
設計性實驗項目側重于其應用性,教師提供實驗范圍,各小組自擬實驗課題或者由教師給定實驗課題。確定課題后,各小組課下自行查閱相關文獻資料,撰寫實驗方案并提交,教師批閱,方案可行后,學生獨立完成實驗操作,要求認真觀察實驗現象,準確如實記錄實驗結果,對實驗數據進行分析和討論,然后撰寫實驗報告。這種實驗可以很好地調動學生學習的主動性,激發學生參與科研的激情和潛在的創新意識。
2.2采用多種教學方法和教學模式,提高實踐能力
實驗教學方法要避免傳統的“填鴨式”教學方式,要做到以學生為主體,教師為主導。在實驗人數安排上,采取小班授課,每班20~25人,然后2~3人為一個小組。上課前,學生按照分組輪流準備實驗,包括實驗材料購買、試劑配制和儀器設備等;要求學生充分預習實驗內容并寫入實驗報告。上課時,教師采用啟發式的教學方法,教師要少講、精講,留給學生更多操作時間,各小組獨立完成實驗操作,仔細觀察實驗現象,并準確記錄實驗數據,實驗結束后上交實驗數據。整個實驗過程中教師全程指導,發現學生操作不規范時要立即指出并給予正確示范,對學生提出的問題要及時解答。課后,要求學生完成實驗報告,并對實驗結果認真分析和討論,且說明得到這種結果的原因,不得抄襲和更改實驗結果;輔導教師要認真批改實驗報告并給出相應的評分。這種實驗教學方法不僅能夠激發學生的學習興趣,還能夠提升學生的實踐動手能力和綜合分析能力。對于實驗原理比較抽象、操作復雜的實驗,僅僅依靠板書、PPT講解或教師示范,學生理解起來還是比較困難。因此,把多媒體教學引入到食品生物化學實驗教學中來,通過多媒體教學展示圖像、文字和動畫等,為學生提供實驗操作演示,豐富了教師課堂授課的趣味性,同時幫助學生更直觀、形象、深刻地理解和掌握授課內容中的重難點,提高實驗教學效率和質量。隨著教學手段的不斷更新,以及現在倡導的創新型人才培養模式,教師要根據課程的教學目標、授課對象和教學內容的不同選擇不同的教學方法和教學模式,如PBL、WPBL和PDA等,提高學生的課堂參與度,激起學生的求知欲[11-12]。
2.3加強實驗室建設,營造良好的實踐教學環境
實驗室是理論課堂的延伸,是理論聯系實際的重要媒介,是鍛煉學生動手能力和培養科研素養的重要場所,也是培養學生發現問題、分析問題和解決問題的實訓基地[2]。因此,要加大對食品生化實驗室建設經費投入力度,增加實驗所需場地,及時更新儀器設備,購買一些先進的精密儀器,建成教學環境好、教學設施齊全的實驗室,保證優良的教學質量。
2.4建設高素質的實驗師資隊伍
人才是立校之本、強校之源,一所學校的發展水平、人才培養質量與學校師資隊伍的整體素質是緊密聯系的。近年來,百色學院正處于向應用型高學轉型的關鍵時期,引進了大批高學歷、高職稱人才,教師隊伍得到不斷壯大;目前,主講生物化學實驗的教師中有博士4人、碩士6人、副教授3人以及講師7人。同時,學院鼓勵實驗指導教師積極申報或參與各級各類科研課題,參加相關學術會議或培訓,開闊視野,及時了解學科前沿,更新專業知識,提高業務水平。應用型本科院校要為地方經濟社會發展服務,就必須貼近企業生產實際[13]。因此,高校要加強與企業的聯系,鼓勵教師到企業掛職鍛煉,及時掌握企業對專業人才需求動態,同時將企業的新技術、新方法運用到實驗教學中,開闊學生的視野,培養學生的科技創新思維和實踐動手能力。
2.5科學完善的食品生化實驗考核體系
實驗考核是整個實驗教學中的一個非常重要的環節,它關系到實驗內容和教學方法的實施效果,是實驗教學改革順利進行的重要保證[14]。如果考核評價環節不公平、公正、客觀、嚴格,容易引起學生放松對學習的要求,往往造成教學改革前功盡棄,無法達到改革的目標。因此,科學完善的課程評價體系可以客觀公正地反映出學生的真實水平,激發學生學習興趣,調動學生學習的主動性和積極性[15]。食品生化實驗課程最終成績由平時成績(30%)、實驗報告成績(40%)和期末實驗操作考試成績(30%)3部分組成。①平時成績。包括出勤率、實驗態度、實驗預習情況、課堂回答問題積極性和準確性、實驗操作規范性、小組協作能力等;對于設計性實驗,學生還要查閱文獻,制定出具體的實驗方案。②實驗報告成績。包括實驗報告撰寫規整性、實驗數據處理、對實驗結果的分析和討論能力、知識綜合運用能力。③實驗操作考試成績。在課程結課時,以抽題形式考查每個學生操作儀器、設備的規范性與熟練程度。這種多元化的考核評價方式充分調動了學生學習食品生化實驗的興趣和主觀能動性,更加重視實驗課程中每一個環節并積極參與其中,從而更好地理解、掌握和運用實驗知識和技能。
3結語
食品生化實驗教學的改革是一項過程漫長、任務艱巨的工作,需要教師積極探索、敢于實踐、善于總結、不斷改進,不斷提升業務水平,使實驗教學跟上生物化學學科快速發展的步伐,為社會培養出更多高素質的應用型創新人才。五年的實驗教學改革,調動了學生學習的興趣和主觀能動性,提升了學生對食品生化實驗理論知識水平和實驗技能,鍛煉了學生獨立思考、善于觀察、運用所學知識分析和解決問題的能力,教學效果明顯。但實際教學過程中,依然存在一些問題,如經費有限,實驗場地擁擠,設備套數少,學生基礎差,理解能力有限,導致部分實驗項目難以開展。因此,食品生物化學實驗課程的教學改革還需要進一步的探索與實踐。
作者:張開平 單位:百色學院農業與食品工程學院