新农科建设背景下“茶叶生物化学”课程教学改革探索

石玉涛，郑淑琳，王飞权，侯大为，张 渤

（武夷学院 茶与食品学院，福建 武夷山 354300）

当前，我国的经济社会发展水平进入了一个新的层次，传统的农业教育已不能适应现代农业对于高素质农林人才的要求，也已不能满足当今物质相对丰富以后人民的教育需求[1]。2018年以来，教育部启动实施“新农科”建设计划，为涉农人才培养指明了新方向[2]。新农科建设的重点是应用现代科学技术改造农林专业，要求涉农高校对接乡村一二三产业融合发展新要求，转变教育观念，深化教学改革，推进育人模式、教学和课程体系的改革，培养一批高素质应用型农林人才，为生态文明建设和乡村振兴提供人才支撑[3]。武夷学院作为一所地方应用型本科高校，应主动对接闽北地区茶产业、食品产业等特色农业产业发展需求，培养“懂农业、爱农村、爱农民”的应用型人才，为地方产业转型升级和经济社会发展服务。“茶叶生物化学”是茶学专业的一门重要的专业基础课，对高素质应用型茶学专业人才的培养具有重要影响。本文以武夷学院“茶叶生物化学”课程教学为例，结合教学实践，针对教学中存在的问题提出教学改革的思路和措施，为课程建设和教学内涵深化改革发展提供借鉴。

1 “茶叶生物化学”课程地位与教学目标

“茶叶生物化学”是茶学专业基础课程中的核心课程之一，课程的主要任务和目标是培养学生掌握茶叶化学成分的含量、种类、结构与性质及其生物合成和分解代谢途径，掌握茶叶产品加工和品质形成的基本原理，了解茶叶的保健功能，为进一步学习茶学专业课和从事茶叶生产加工和营销等相关工作奠定扎实的理论和技术基础[4]。“有机化学”“植物生物化学”“植物生理学”等前序课程是学习“茶叶生物化学”的基础，“茶叶生物化学”又可为学生学好后续茶学专业课程奠定基础。“茶叶生物化学”课程教学效果的好坏对于学生学习和深入理解后续专业课程以及从事茶叶生产、营销等工作有直接影响。

图1 “茶叶生物化学”课程地位Fig.1 Status of"tea biochemistry"course

2 “茶叶生物化学”课程教学中存在的问题

2.1 学生生物化学基础较弱，教学难度大

学生生物化学基础弱是“茶叶生物化学”教学中面临的第一大难题。一方面，本校茶学专业招生是文理兼收，一个年级的学生中有相当大一部分是文科生，学习自然科学课程有很大难度；另一方面，本校茶学专业是以茶文化经济方向为特色，故人才培养中安排了较多的文化类、经济类等基础课程，缩减了“有机化学”、“植物生物化学”自然科学类基础课程的学时，学生在自然科学基础课程上投入的时间较少，也导致学生的化学和生物化学基础薄弱。如茶学专业教学计划中“有机化学”只安排40课时，“植物生物化学”和“植物生理学”两门课程合并后的“植物生理生化”课程只安排48课时，课程学时少，远远不能满足有机化学、植物生物化学和植物生理学等课程庞大知识体系的要求。此外，“茶叶生物化学”课程中极为重要的“茶叶加工生物化学”内容，主要涉及茶叶加工过程中生化成分的变化及其对茶叶品质形成的影响，但学生在学习这部分内容时，从未接触过制茶过程，对制茶工艺流程和制茶机械等均不了解，导致教学中存在“空对空”现象，严重影响了教学效果。“茶叶生物化学”是一门综合性和交叉学科，涉及到茶树初级和次级代谢的复杂理论体系，茶树物质代谢和生化成分的转化过程又是微观和抽象的，加上化学基础薄弱，学生在理解和记忆时存在很大困难甚至有畏难心理，学习兴趣和积极性不高。

2.2 学科发展快，教材内容滞后

近20年来，随着现代生化研究方法和技术手段的发展，基因组学、代谢组学、转录组学等方法广泛应用于茶树生物学研究中，茶叶生物化学的内容不断拓展和深入。茶树基因组已被破译，大叶种和小叶种茶树的基因图谱均已绘制完成，茶树中的儿茶素、咖啡碱、茶氨酸、类黄酮等的重要次级代谢产物的代谢途径及其关键编码基因也已逐步明确，萎凋、杀青、发酵等茶叶加工过程的关键环节中化学成分的变化规律和影响因素的研究也已不断深入[5]。但目前本专业能够选用的教材仍然是2003年出版的“茶叶生物化学”（第三版），教材内容较为滞后，与学科和茶叶生产实际有所脱节，导致学生获取的知识相对落后，对学生专业基础和技能的培养十分不利。

2.3 教学模式单一，考核体系不健全

目前，“茶叶生物化学”课程教学主要以传统的教师课堂讲授式为主，仍然是教师唱主角，没有充分关注学生的主体地位，学生对抽象的生物化学知识学习的兴趣和积极性不高，参与感不强；对现代信息化教学手段的利用主要以多媒体课件为主，未能将翻转课堂、慕课等手段很好地应用于教学中。课程的考核方式也较为单一，期末考试成绩占到总成绩的60%～70%左右，过程性和形成性评价所占比例不高，无法很好地吸引和调动学生主动参与和融入课程的学习过程，也不能很好地锻炼学生的综合素质。再加上学生生物化学基础偏弱等因素，为降低期末考试难度，试卷题目的设置主要以记忆性知识点为主，考察学生分析和解决问题能力的综合性题目偏少，不利于培养学生形成良好的逻辑思维和灵活运用专业知识分析解决生产实际问题的能力。

2.4 实验教学质量有待提高

“茶叶生物化学”是一门实践性很强的课程，要求学生不仅要掌握茶叶生物化学的理论基础知识，还要通过高质量的实验教学培养学生的动手操作能力、创新能力和分析解决实际问题的能力[6]。在我校的茶学专业人才培养方案中，“茶叶生物化学”课程中18课时的实验教学任务与“茶树栽培学”、“茶叶加工学”等课程的实验教学部分合并后统一纳入“茶学专业综合实验Ⅰ”实验课程，但综合实验中开设的实验项目以传统的基础性和验证性实验项目为主，主要实验项目为茶叶含水量、水浸出物含量、茶多酚含量、游离氨基酸含量等茶叶品质成分的定性定量分析，综合性、设计性实验项目偏少；实验教学方式也主要以教师讲解实验原理、实验方法和步骤以及注意事项后，再由学生进行实验操作并完成实验报告方式为主，以实验报告内容评价实验成绩，对实验操作过程的考核不够重视。这种实验教学方式不能有效培养学生的独立思考、动手操作和创新能力。

3 “茶叶生物化学”课程教学改革的思路与措施

在新农科建设背景下，为培养创新型应用型卓越茶学专业人才，课程团队必须更新教学理念，优化教学内容，转变教学过程中教师和学生的角色，改变传统的“灌输式”教学方式，关注学生的个体差异和特点，激发和调动学生的学习兴趣和积极性，采用多元化方式进行考核评价，培养学生的创新和应用能力，为茶产业的转型升级发展培养“用得上”的专业人才。

3.1 优化教学计划和内容，加强基础课程教学

针对学生基础偏弱的问题，要结合专业实际，调整和优化教学计划和内容，改进教学模式，切实加强基础课程教学。一方面可在教学计划中适当增加“有机化学”、“植物生物化学”等课程学时，另一方面，可在大一第二学期增设“茶学概论”课程，让学生对茶、茶学体系及茶叶的加工工艺等内容有一个整体的了解，从而为后续的“茶叶生物化学”等专业基础课和专业课的教学奠定基础，也可有效提高教学内容的连续性。此外，武夷学院位于武夷岩茶主产区，学生有接触茶叶生产实际的便利条件，专业教学计划中也有三周的“制茶实习”实践环节，而茶叶生物化学理论知识又是学生在制茶实践中分析和解决问题的重要基础。因此，为提高理论和实践教学的效果，可对“茶叶生物化学”、“茶叶加工学”和“制茶实习”等联系紧密的几门课程教学内容进行整体优化，将“茶叶生物化学”中“茶叶加工生物化学”部分内容和“茶叶加工学”中“茶叶加工原理”部分内容调整到“制茶实习”课程中，并发挥茶学专业校外实践导师团队的优势，通过现场教学模式开展制茶原理与实践内容教学，促进学生对专业基础知识的系统性理解与应用，为后续专业课程的学习奠定扎实基础。

3.2 与时俱进，丰富和拓展教材内容

针对茶叶生物化学学科发展变化快的特点，教师要紧跟学科发展的步伐，及时更新和消化学科的最新研究成果，增加自身的知识储备，并将新内容有机地结合到课程教学中，以丰富和拓展教材内容，使学生获得“新知”，扩展学生的视野。如酯型儿茶素类是茶叶中最重要的品质和功能性成分，但目前的“茶叶生物化学”教材中关于其生物合成途径未做明确介绍，而近期研究已探明了酯型儿茶素合成的关键酶及其合成底物与途径[5]。萎凋是红茶加工过程中重要的工序之一，目前教材中对于萎凋程度及萎凋叶中化学成分对红茶品质的影响未有详细介绍。近年来已有研究表明，红茶萎凋叶含水量在58%～60%有利于红茶品质的提高，萎凋叶中TF1、TF-3-G和TF-3'-G与红茶感官品质呈正相关，对红茶品质影响最大的成分是TF-3'-G[7]。教师要将这些最新研究成果及时在课堂教学中传达给学生，或将文献资料发放给学生进行专题文献阅读和深入讨论，让学生对于茶叶次级代谢和茶叶加工过程中品质的变化形成更加全面的认识。

3.3 丰富教学手段，构建多元化的教学和考核模式

利用思维导图工具，梳理课程知识框架。思维导图是一种把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来的实用性思维工具[8]。现有的“茶叶生物化学”教材将茶叶中的化学成分及其生物合成和分解代谢途径等内容分开编排，知识点较为分散，教学时不利于学生形成完整的知识体系。教师可借助思维导图工具，引导学生对知识点进行整合和分类，形成一个逻辑性强的知识框架，促进学生对抽象的生物化学知识的理解和掌握。

引入主体易位教学法，调动学生的主观能动性。主体易位教学法是指在教师的组织和引导下，由学生对部分教学内容进行演讲、评价和讨论的方法[9]。在茶叶生物化学课程的教学过程中，对于学生感兴趣的章节，如茶叶的保健功能，请学生自由组合形成兴趣小组，自己查阅文献、制作多媒体课件并在讲台上向全班同学讲解，同时教师与学生共同对报告内容、演讲技巧及PPT制作等进行评价和打分，并将评定成绩纳入平时成绩。这种模式以学生为主体地位，实现学生从“课堂”到“讲台”角色转换，可有效增强学生对茶学专业知识的认知，提高学生的文献调研能力、独立思考能力、表达能力和协作能力。

构建线上线下课堂，开展混合式教学。在当前信息化教育快速发展的背景下，构建在线学习和线下传统课堂结合的混合式教学模式，可发挥教师的引导作用，有效调动学生学习的积极性和创造性[10]。为提高“茶叶生物化学”课程教学效果，教师可借助中国大学MOOC、超星泛雅、爱课程网等平台的优质资源，构建线上课堂，实施手机APP辅助教学，拓展传统课堂的时间和空间，通过多种方式的互动，更好地开展答疑、测试和讨论，并将线上参与情况纳入平时成绩，不仅可以充分调动学生学习的积极性，增强学习的趣味性，而且也有利于促进教师全面和深入了解学生的学习动态，并对教学内容和教学方式进行反思，提高教学效果。

建立合理的课程考核体系。改变“一卷定终身”的传统的考核方式，加强过程评价，将参与式教学环节成绩引入考核体系中，引导学生转换角色，主动思考和积极参与线上、线下教学的各个环节。近几学期，课程教学团队采用期末考试成绩（50%）、参与式教学成绩（参与线上活动、线下PPT制作讲解及问题讨论）（30%）和平时表现成绩（20%）多元化考核模式，较好地调动了学生的积极性，也使学生的综合素质在自主参与教学活动环节的过程中得到锻炼和提高。

3.4 立足应用型人才培养目标，优化实验教学

实验教学是对理论教学的重要补充，也是学生将课程理论知识与生产实际相结合的重要途径之一，在培养学生的实践动手能力、创新意识和创新能力方面具有重要作用[11]。武夷学院作为一所地方性应用技术型院校，当前的主要任务是主动适应地方产业升级要求和市场需求，培养应用型人才。武夷山有“茶树品种王国”之称，也是世界乌龙茶、红茶的发源地和主产区。因此，“茶叶生物化学”实验教学应将当地丰富的茶树种质资源、多样的乌龙茶、红茶花色品种及其生产工艺进行有机结合，加强综合性、设计性实验项目的开发，培养学生运用茶学专业知识分析和解决茶叶生产实际问题的能力。如可结合乌龙茶品种资源，将原来独立的几个验证性实验项目设计成一个综合实验，以武夷山当地主栽的肉桂、水仙、大红袍等品种以及众多的武夷名丛为对象，通过测定主要生化成分的含量，分析不同品种茶树品质成分的差异及其适制性；结合武夷岩茶或武夷红茶生产工艺，开设“武夷岩茶加工过程中品质成分的变化”或“正山小种红茶加工过程中多酚类物质的变化”等实验项目，让学生分析武夷岩茶和武夷红茶品质成分的含量特征和变化规律。这样不仅可以让学生学会茶叶中主要生化成分的测定方法，而且可以加强学生对乌龙茶品种资源、乌龙茶和红茶加工工艺的科学和理性的认识。

在实验教学方式上，可在备课环节让学生亲自动手准备实验仪器，配制实验试剂；对于综合性实验，教师可提前给学生布置实验任务，让学生组成实验小组，做好预习并查阅有关文献，引导学生设计实验方案，带着问题去协作开展实验。实验结束后，采取教师点评和小组互评的方式对实验结果进行讨论与评价，找出实验过程的优点与不足，并提出改进建议。从而激发学生学习“茶叶生物化学”课程的积极性和兴趣，在探究型学习过程中培养学生的自主学习探索能力和动手操作能力。

4 结语

“新农科”建设要求地方性应用型本科院校推进教育教学改革，着力培养高素质的应用技术型人才。“茶叶生物化学”课程在教学工作中应结合专业和学生实际，转变观念，优化教学计划，与时俱进，丰富和拓展教学内容，借助和运用现代信息化教学手段，构建多元化教学模式，理论联系实践，改革实验教学，不断提高教学效果，为应用型茶学专业人才的培养奠定基础。