基于卓越计划的生物化学实验教学改革

2015-04-15郑义陈宏伟曹泽虹董玉玮邵颖崔珏徐州工程学院食品生物工程学院江苏徐州221000

当代教育理论与实践 2015年7期

郑义，陈宏伟，曹泽虹，董玉玮，邵颖，崔珏(徐州工程学院食品(生物)工程学院，江苏徐州221000)

基于卓越计划的生物化学实验教学改革

郑义，陈宏伟，曹泽虹，董玉玮，邵颖，崔珏
(徐州工程学院食品(生物)工程学院，江苏徐州221000)

摘要:生物化学实验为食品科学与工程专业的基础课，对卓越计划培养创新型应用型工程人才具有重要的作用。基于卓越计划的培养目标及通用标准，提出了生物化学实验课程教学改革的思路，构建了具有工程特色的多层次实验教学体系，优化了教学内容，改善了教学方法和手段，完善了成绩考核方式，优化了教学师资队伍，取得了较好的教学效果。

关键词:卓越计划;生物化学实验;教学改革

“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)是为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010－2020年)》实施的高等教育重大计划，其主要目标是“培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才”［1］。实践环节是落实“卓越计划”的关键，能力培养是“卓越计划”的核心［2］，目前许多高校正积极探索和改革卓越工程师的实践教学体系。

我国的食品科学与工程专业教育在规模上已成为全世界第一大国［3］，全国开设食品科学与工程专业的院校有269所，“卓越计划”试点高校共14所，徐州工程学院食品科学与工程专业为第二批“卓越计划”试点专业。生物化学实验课程为食品科学与工程专业必修的一门实践性专业基础课程，是卓越工程师教育培养过程中的重要环节，因此，做好生物化学实验课程的教学改革对食品科学与工程专业卓越工程师的教育培养具有重要意义。借助“卓越计划”的发展契机，依据卓越工程师培养方案要求，对我校食品科学与工程卓越班生物化学实验课程的教学体系、教学方法与手段、课外实践创新和师资队伍进行了改革与优化，取得了良好效果。

1　构建多层次教学体系，改革实验教学内容

课程体系和教学内容是“卓越计划”指导思想和教育理念付诸实践的桥梁［4］。根据《卓越工程师教育培养计划通用标准》对本科工程型人才知识、能力与素质的要求，我们提出构建生物化学实验教学体系的基本思路是夯实专业基础，提升实践能力，拓展创新能力。在此思路上，优化整合原有实验内容，将实验分成验证型和综合设计型，根据学生能力发展进程将实验内容分成基础模块、提升模块、创新模块。生物化学实验多层次教学体系见表1。

生物化学实验教学的第一阶段为基础模块实验，教学目标是使学生掌握扎实的实验基础知识，具备基本技能，规范实验操作;第二阶段为提升模块实验，教学目标是提升学生实验能力，注重培养观察、思维与动手能力，培养组织管理团队协作能力，培养分析、提出方案并解决实际问题的能力;第三阶段为创新模块实验，教学目标是培养学生的科研能力、创新能力、产品开发和设计能力。针对原先生物化学实验教学中存在实验教学内容与工程实际结合不够紧密的问题，注重按工程问题优化教学内容，开设一些与企业生产密切相关的实验项目，培养学生的工程实践能力，如“皂化价的测定”“蛋白质浓度测定方法比较”“食品中粗脂肪的提取和含量测定”等实验项目与食品生产过程中的产品开发和质检标准等紧密相关。

表1　生物化学实验多层次教学体系

2　改革实验教学方法与手段

充分利用现代化教学手段，将教学大纲、任务书、教案、多媒体课件、参考资料及实验操作视频等资料上传到课程网站，并要求学生提前预习，写好预习报告。在实验教学中灵活运用多种教学方法，以“提问式”和“讨论交流式”教学法为主，由以往教师讲实验、学生听实验的教学方法，改为教师提问学生回答、师生开展讨论与交流的方法，加深学生对实验原理和实验操作过程的理解［5］。

在综合设计型实验中着力推动“基于项目的学习”，以学生为中心，强调小组合作学习，要求学生对现实生活中的真实性问题进行探究［6］。下面以实验项目“土豆中过氧化物酶的提取、纯化与性质测定”为例，叙述“基于项目的学习”的开展过程。该实验项目内容包括:粗酶液提取、粗酶的沉淀、粗酶的纯化、分子量的测定、性质分析。粗酶液提取中，要求学生确定细胞破碎的方法、选择合适的缓冲溶液、确定恰当的固液分离的方法;粗酶的沉淀中，要求学生确定合适的沉淀方法及沉淀条件;粗酶的纯化中，要求学生根据过氧化物酶的理化性质，制定合理的纯化方案;分子量的测定中，要求学生选择恰当的测定方法;性质分析中，要求学生考察过氧化物酶的最适pH、最适温度及金属离子对酶活的影响。1)组织任务小组。实验开始前两周告知学生实验项目信息，并将学生分成若干小组，每组5人，要求每位成员具体负责该实验项目中的1项任务。另外指定一名责任心强、有一定领导能力的学生作为总负责人。2)制定项目任务。项目任务步骤为:小组集体讨论，小组成员根据各自特长及兴趣爱好确定具体实验内容→制定总体实验方法和技术路线→小组成员分头完成各自实验方案→小组成员汇总→集体协作完成实验方案→实施实验方案，获得实验结果。上述任务步骤中，除实施实验方案之外，其余步骤均需在实验开始前完成。实验方案实施过程中，要求各小组自行配制所需试剂，并在教师的指导下独立使用匀浆机、离心机、层析柱、分光光度计等仪器设备。3)小组实验方案及实验结果汇报。完成实验后，组织各小组以实验报告的形式呈现他们的实验方案及结果，并制作成幻灯片，在小组间交流讨论。4)实验方案及结果评价。评价内容包括:学生查阅文献能力、提出问题能力、实验方案设计及实施能力以及团队合作技能。“基于项目的学习”改变了过去教师预先给学生配好实验试剂，实验前讲授实验步骤的做法，而让学生自己设计实验方案、配制试剂、实施实验的全过程，促进了学生文献查阅、实验操作技能、团队协作、工程实践及创新能力的培养。

3　改革实验考核方法

过去对生物化学实验成绩的考核主要是依据学生的实验报告，导致很多学生不重视实验操作，有些学生实验中不愿意动手操作，甚至出现抄袭报告等不正常现象，这严重影响了实验教学效果，更不利于卓越计划的实施。近年来，我们改变了以往只重实验报告的考核方式，探索了适合考查学生学习能力及实验过程的考核方法。考核过程中采取平时考核与期末考核相结合的方式，两者各占总成绩的50%。平时成绩中，实验纪律占10%、操作技能占60%、实验报告占30%。每次实验均作考勤，缺席者不得参加期末考试。实验纪律的考核内容包括学生在实验期间是否遵守实验室规章制度、安全与卫生情况。操作技能考核内容包括操作是否规范、团队协作及解决实际问题能力等。实验报告考查内容包括实验报告是否详细、完整，有无实验结果及分析，凡实验报告抄袭者一律重写。期末考核为开卷考试，试卷内容涵盖本课程开设的所有实验项目，考查内容包括实验原理及方法、操作注意事项，以及针对某个具体问题进行综合分析并设计实验方案。新的考核方式使教师能够对每个学生做出客观、公正的评价，激发了学生的实验操作积极性，提升了学生自主学习能力，促进了学生创新精神和实践能力的培养。

4　优化师资队伍

要实现基于“卓越计划”的生物化学实验教学改革，必须建立一支高素质的能够满足卓越工程师培养所需的生物化学实验教师队伍。徐州工程学院近年来，尤其在成为卓越工程师培养高校之后十分重视教师队伍建设，大力提升教师专业素质，积极引进高水平教授和优秀博士，鼓励校内教师到海内外作访问学者、攻读博士学位进修;组织“教授公开课”和“青年教师讲课比赛”，促进教师提高教学水平;有计划地选送教师到企业工程岗位工作，积累工程实践经验;从企业聘请具有丰富工程实践经验的工程技术人员担任兼职教师。目前徐州工程学院生物化学实验教学团队的年龄、学历、职称与专业结构如图1所示。从图中可以看出生物化学实验教师队伍的现状是: 1)年龄组成以年轻教师为主，并注重老中青相结合;2)学历学位普遍较高，博士学位占大多数; 3)职称组成较高，以副教授职称为主;4)专业组成多样，大部分教师具有生物学方面的理学知识，除此之外，还具有食品科学与工程、化学工程与技术、环境安全与工程等工程知识与经验。综上所述，徐州工程学院生物化学实验教学队伍是一支高学历、年龄及职称结构合理、专业组成多样的团队，能够满足卓越工程师培养的需要。

图1　徐州工程学院生物化学实验教学教师队伍情况

5　结语

“卓越计划”的实施，为生物化学实验课程的教学改革提供了契机。通过近年来的教学改革，我们构建了多层次实验教学体系，优化了教学内容，改革了教学方法和手段，完善了考查方式，优化了师资队伍，取得了一定的成绩，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的分析和解决问题能力及实践创新能力，为“卓越计划”的顺利实施提供了有力保障。

参考文献:

［1］周文化，林亲录，郑仕宏，等.推进食品卓越工程师创新计划的思考［J］.中南林业科技大学学报(社会科学版)，2013，7(2) : 157－160.

［2］秦艳芬.基于卓越工程师培养的物理实验教学改革与实践［J］.高等工程教育研究，2013(3) :172－176.

［3］向琪，李萍，董霆.食品科学与工程专业卓越工程师能力素质分析［J］.中国食品学报，2013，13(12) :243－248.

［4］谢莹，李力群，许崇利，等.面向卓越工程师培养的微生物学实验教学改革探索与实践［J］.吉林化工学院学报，2014，31(4) :48－51.

［5］林健.注重卓越工程教育本质创新工程人才培养模式［J］.中国高等教育，2011(6) : 19－21.

［6］刘景福，钟志贤.基于项目的学习(PBL)模式研究［J］.外国教育研究，2002，29(11) : 18－22.

(责任校对王小飞)

作者简介:郑义(1982－)，男，江苏徐州人，硕士，讲师，主要从事天然产物分离与分析研究。

基金项目:徐州工程学院课程改革重点课题(KCGG201310)

收稿日期:20150325

doi:10.13582/j.cnki.1674－5884.2015.07.027