面向应用型人才培养的食品化学实验微课教学资源构建和开发

邹秀容，朱建华，钟瑞敏，单 斌，刘日斌

1 传统食品化学实验教学模式存在的问题

食品化学实验作为一门食品学科的专业基础实验课程,是学生学习后续实验课程的基础,不仅能使学生巩固已学的专业基础知识,而且能让学生学到实验方法、原料性质、仪器使用、结果分析等整套科研工作知识和技巧[1],是提高学生动手实践、独立分析和解决专业问题能力的重要环节[2],在课程体系中发挥着举足轻重的作用。韶关学院食品化学课题组对食品化学实验不断地进行了改革,迄今尚存以下5点问题。

1)实验条件难以满足实验课程的需求。食品化学实验开展需要配套一定数量的仪器设备,但由于仪器价格较高,空间有限等问题,仪器数量难以满足人手一台的要求,只能是几人合用。这就造成一部分同学不能独立进行实验,一定程度上抑制了学生的学习积极性,甚至出现课程结束后学生依然不会操作相关设备的现象。

2)课前预习不够严重影响实验教学效果。食品化学实验的步骤繁琐,如果课前预习不充分,往往不能充分理解实验的原理和操作要点,造成实验操作过程中 “照方抓药”等现象,教学效果不尽如人意。

3)课堂时间分配难以调和。由于实验主要以学生动手操作完成实验任务为主,教师讲解的时间十分有限。食品化学实验时间通常是135 min,教师讲授时间需10～25 min,而在这么短的讲解时间内,要让学生了解实验目的,理解实验原理,掌握正确操作仪器的方法,清楚实验步骤,时间非常紧张。

4)课后复习没有条件。实验结束后,学生对实验课进行复习只能通过讲义和实验记录,而具体的实验操作无法进行,学生可能还不清楚仪器的操作规范和实验设计思路,复习效果大打折扣。

5)自主学习完成实验的热情不高。实验自主学习教学环节是由学生利用课外时间进行学习。然而由于缺少教师的讲解和对实验仪器操作不熟悉,很多同学都没有自主完成实验的热情。

文献[3]提出应用型本科人才培养体系的建设核心内容是：科学制订人才培养方案,突出实践能力的培养,建立人才培养体系保障监控系统,优化人才培养过程,实现特色鲜明的应用型人才培养目标。文献[4]认为,加强实践教学环节,为应用型人才培养提供从 “知” 到 “行” 的桥梁。文献[5]提出实验实践教学改革必须体现应用型人才培养的需求。可见,实践能力的培养在应用型人才培养体系中起着至关重要的地位。食品化学实验作为食品学科的重要基础实践课程,传统教学模式存在的问题不仅影响到实际的课堂效果,而且使学生的实验操作能力、应用能力和创新能力的培养受到限制,不利于实现应用型人才培养的目标。因此,食品化学实验教学模式的改革势在必行。

2 微课的特点和应用

随着通信技术和信息时代的快速发展,微课作为一种新兴的信息化教学手段开始逐渐应用到教学环境中[6-7]。微课是以微型教学视频为主要载体,教师针对某个学科知识点 (如重点、难点、疑点、考点等)或教学环节 (如学习活动、主题、实验、任务等)而设计开发的一种情景化、支持多种学习方式的新型在线网络视频课程[8]。微课不同于传统课堂教学,其主要特征表现为 “主题突出,指向明确；资源多样,情景真实；短小精悍,使用方便,半结构化,易于扩充”[9]。它能满足学生的个性化学习需求,不但能帮助学生查漏补缺、强化巩固知识,而且能让学生随时随地进行学习,突破了传统实验教学的时间和空间限制,是传统课堂学习的一种重要补充和拓展。

微课这种教学模式的特点使学生可以根据自己的时间利用移动终端随时随地进行课前预习和课后复习,实验操作过程中也可及时学习操作技能,教师可将更多的时间用于讲解重难点问题,引导学生讨论、分析和解决问题,因此,在食品化学实验教学中引入微课教学模式十分必要。韶关学院食品化学课题组以强化应用能力为导向,以培养食品科学应用型人才为目标,开发了食品化学实验微课学习资源。基于这种教育信息化手段对食品化学实验的教学形式、教学方法、考核方式进行改革,化解现行实验教学过程中的问题,提高教学效率和教学质量,以满足应用型人才培养需求。下面对食品化学实验微课教学资源的构建开发和应用实践提供一些经验和思考。

3 食品化学实验微课教学资源的构建和开发

3.1 明确微课教学主题

为使食品化学实验微课主题逻辑结构清晰,把其划分为系列化专题,再结合教学目标和学生学习的特点明确每一模块中的微课教学内容。学院将食品化学实验微课的主题确定为5大模块,如表1所示。模块一是 “食品化学原理及应用专题”、模块二是 “食品化学实验仪器操作专题”、模块三是“食品化学基础性实验专题”、模块四是 “食品化学自选性实验专题”、模块五是 “食品化学设计性实验专题”。“食品化学原理及应用专题”围绕食品化学中的碳水化合物、蛋白质、脂质、水分、酶、矿物质和维生素、色素、风味物质这几个章节内容,选取各章节教学的重点、难点为微课主题。“食品化学实验仪器操作专题”对实验过程中常用设备的原理、使用方法和维护进行讲解和演示。“食品化学基础性实验专题”选取食品化学实验体系中的典型代表,包括食品的基本理化性质、食品特殊成分的提取、食品的功能性质及应用等实验内容,注重实验原理的阐述,实验步骤、操作的演示和实验现象的解析。 “食品化学自选性实验专题”是学生根据兴趣可自主选择的实验专题,注重实验原理的阐述,疑难操作的演示和实验现象的解析。“食品化学设计性实验”主要是围绕一个小课题,让学生自主设计实验、准备实验材料和操作实验,其授课内容主要是讲授实验原理和要求,引导学生进行实验设计。

3.2 微课教学设计

微课的质量如何,主要取决于对其进行的教学设计,合理的教学设计是保持学习者有意注意的最佳方式[10]。食品化学实验教学设计以突显应用型人才培养教学目标和教学内容为依据,从受众(学生)学习心理和学习习惯的角度考虑,以问题导向为策略,激发学生的学习兴趣和思维。食品化学实验微课的教学设计遵循以下4个原则。

表1 食品化学实验微课教学主题

1)密切联系生产实践。食品学科是一门应用性学科,根据应用型人才培养目标,课程要通过实验环节将理论课程上所学专业知识内化为分析问题与解决问题的能力[11],要求学生能够利用食品化学的原理去解决生活和生产实践中的问题。为了达成这一目标,在授课时特别注重引用生活和生产实践中的实例,一方面使知识深入浅出易于吸引学生兴趣,加深理解。另一方面也培养学生利用科学的态度去观察生活和生产现象,利用科学的知识去解释和解决生活和生产实践问题。

2)问题驱动。结合食品化学密切联系日常生活的特点,微课程以生活现象或者实际问题引出教学主题以吸引学生注意力,同时在授课过程中穿插一些问题,让学生始终带着问题学习,培养其思考问题、解决问题的能力。

3)时间简短。微课程的时间控制在10～15 min,以适应多媒体时代学生碎片化的学习特点。这就要求一方面授课内容精选,另一方面对授课教师提出更高的要求,要求教师围绕知识点合理安排时间,用语精准,巧妙过渡,层层递进。

4)结合多媒体技术。为了使课程生动有趣,微课程有机融合PPT、图片、音频、视频、动画、在线测验等多种技术,使课程内容丰富而有趣。如蛋白质专题中,蛋白质的起泡性质是重要的加工性质,也是教学中的难点内容,把这一教学内容设计成微课,其教学设计如表2所示。首先展示一些生活中常见的图片：充满泡沫的啤酒、搅打中的蛋清、棉花糖,进而引出问题：这些食品中的泡沫是如何产生的?为了解释起泡的化学机理,举了生活中常见的例子：鸡蛋搅打起泡的形成。

表2 “蛋白质的起泡性”微课教学设计

3.3 微课视频开发

作为一种微视频教学资源,视频设计及制作质量十分重要[12],直接影响到微课资源利用的有效性和教学效果。视频开发主要包括素材准备、微课件制作、视频的录制、编辑和发布。实验型微课主要采用 “屏幕录制软件 (camtasia studio)+PPT+实验视频”的制作组合。首先利用高清摄像机拍摄由实验员演示实验操作的过程,再利用视频编辑软件对实验视频进行编辑,接着根据教学设计制作成PPT,然后利用屏幕录制软件制作微课,输出教学视频。

1)实验视频的录制。

实验视频在实验室进行录制,为了使实验操作的画面拍摄清晰,实验桌面以黑色为佳。由熟练操作的实验员老师进行实验操作的演示,为了有利于后期的剪辑,把整个实验划分为多个实验单元进行拍摄。为了使实验操作清晰,应注意拍摄模式为特写。

2)PPT学案的设计。

依据教学设计,制作PPT学案。PPT作为微课程的纲要,要求简洁、美观,多用图片代替文字,尽量选择短语或词组以减少句子的使用。并把实验视频进行适当剪辑后插入到PPT中。

3)屏幕录制软件制作微课。

由授课教师根据演讲脚本对着PPT进行授课,利用屏幕录像软件录制课程。采用Camtasia Studio软件屏幕录像,屏幕录像尺寸设置为1 280×720,帧速率为25 f/s,码率设为8 Mb/s。录制完视频后,再进行后期的编辑处理,附加背景音乐和字幕,视频整体时长控制在15 min以内。

3.4 完善配套的微教学资源

为了使微课能更好地形成一个完整的学生自主学习资源,除了微课视频的开发外,还需配套相关的微教学资源,包括微教案、微课件、微练习、微反馈等的设计。

4 微课与食品化学实验相结合的教学改革实施

实验室教学依然是食品化学实验最重要的教学环节,如何把微课运用到课程中来,使之更好地服务于实验教学提高教学效果是我们研究的一个重要内容。食品化学实验以课堂教学为主,微课教学为辅的形式,如图1所示。实验课前一周将微课资源提供给学生,让学生自主学习,了解学习大纲、明确学习任务、熟悉实验仪器和操作,记录疑难问题。上课时,教师针对学生课前观看微课中反映的实际问题进行答疑,然后辅导学生动手实验,并引导学生观察实验现象、解析原因、对比实验结果。在课后布置学生完成相应的实验报告、练习题及拓展训练,对课程内容进行巩固加深,独立思考解决问题。这种基于微课的教学模式改革充分地发挥了学生学习的主动性,使学习更具个性化。经实践表明课前预习的效果良好,上课的条理更加清晰,降低了由于操作不当导致的异常结果,学生把更多的注意力放在思考问题和解决问题,极大地提高了课堂效果。

图1 微课与食品化学实验相结合的教学模式

5 结束语

食品化学实验微课教学资源的构建和开发应用,不但了弥补传统食品化学实验授课中的不足,基于微课程的教学模式还给课堂注入了新的活力,激发了学生学习的热情,提高主观能动性,优化教化过程,加强学习交流讨论,减轻了授课教师的压力,极大地提高了教学效率和教学质量。同时,还培养了学生自主学习的意识、能力和习惯,符合应用型人才的培养目标。目前,微课在食品化学实验中的应用还处于起步阶段,教师仍需不断提高自身能力,根据微课的应用反馈评价加强微课系列资源的开发,调整教学手段、教学方法和考核方式,避免微课资源流于形式,更进一步地为应用型人才培养服务。

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