食品专业分子生物学相关课程教学模式体系构建的初步探索

刘慧娟

（1.贵州医科大学环境污染与疾病监控教育部重点实验室，贵州 贵阳 550025；2.贵州医科大学公共卫生与健康学院营养与食品卫生学系，贵州 贵阳 550025；3.贵州医科大学公共卫生与健康学院毒理学系，贵州 贵阳 550025）

分子生物学是食品科学、食品工程等多学科教学与科研不可缺少的重要组成[1-2]。在高校中，分子生物学在多学科基础课程中的融入越来越被重视，同时，高校对分子生物学实验课的经费投入也逐年递增[3]。

食品质量与安全、食品与营养卫生学2个专业均要求学生掌握生物化学、食品化学及生物学等多学科理论知识和实验技能[4]。伴随着现代分子生物学前沿技术的广泛应用，分子生物学相关内容逐渐渗透到了这2个专业所开设的各门课程中，对教师的知识传授能力和以上两专业学生的学习能力均带来了极大的挑战[5]。分子生物学的基础理论知识、研究方法及技术手段的熟练掌握是对食品质量与安全和食品与营养卫生学这2个专业的必然要求[6]。此外，分子生物学在食品中外源化学物的溯源及植物新品种的鉴定与应用等多方面均具有广泛的应用[7]。因此，将分子生物学的专业知识和技能与以上2个专业所开设课程的有效融合是保障培养质量和就业高效的关键因素。

分子生物学具有信息密度高、内容纷繁复杂、概念化强等特点，难以为以上2个专业的学生所接受。分子生物学的研究方法及技术手段也对学生的综合能力和高校的实验平台提出较高要求[8]。虽然高校将分子生物学作为以上2个专业教学体系的关键要素，用以开拓学生的科学思维、丰富学生的知识储备、提升学生的综合素质，然而由于食品专业学生的生物学基础薄弱，学习能动性稍差，且分子生物学被融合在该专业所开设的多门课程中，而不是以一门独立的课程进行授课，这就导致了无法形成连贯的知识系统，不利于激发学生的学习热情和主观能动性，使得当前的教学进程依然存在如下缺陷：①将分子生物学纷繁复杂的基础知识和前沿技术有效地融合在食品专业所开设的各类课程具有一定的难度。在以往的教学模式中，信息密度高、内容纷繁复杂、概念化强的分子生物学知识的讲授既不能对学生产生强有力的吸引力，也不能让学生有效吸收、消化课程内容。②分子生物学是不断变革、迅猛发展的前沿性学科，知识和技术不断丰富，并推陈出新[9-10]，然而对于食品质量与安全和食品与营养卫生学2个专业而言，分子生物学并不是作为一门单独的课程进入课堂，而是被融入在以上2个专业所开设的多门课程中，由于相关教材内容存在一定的滞后性，无法及时更新，使得教材中有关分子生物学的新知识、新技术及新发展无法及时更新[11]。此外，即使教师将课程相关的分子生物学最新科研进展及发展动向引入课堂，介于课程进度的限制，也无法达到预期的教学目的。③虽然以上2个专业所开设的多门课程均采用了课堂讲授、PBL问题启发式教学及实验操作3种模式，然而PBL问题启发式教学的学时较少，难以保证课程教学的完整性，也无法达到以问题为基础深入探讨的目的。课程相关的分子生物学实验学时也相对较少，且经费投入高，在学校相关经费有限的前提下，无法保证人人参与。

1 食品专业分子生物学相关课程教学模式体系构建的初步探索

目前，通过对学校现阶段食品质量与安全和食品与营养卫生学2个专业本科生所开设课程中分子生物学相关内容在教学中存在问题的分析，结合自身的专业优势、教学风格及教学经验，以贵州医科大学2020级食品质量与安全专业甲、乙两班，以及2019级食品与营养卫生学专业共123名学生为授课对象，以“食品毒理学”课程中食品中外源化学物的免疫毒性章节为授课内容，讲授学时为3学时，对食品专业所开设课程中涉及的分子生物学知识和技能进行教学改革初探，初探内容包括以下几个方面。

1.1 多种教学手段的综合利用，提升学生的学习兴趣

在利用多媒体教学时，尝试利用短视频、动画、图片来呈现抽象枯燥的理论知识，并通过举例的方式将关键内容与实践相结合，引起学生的关注，提升学生的兴趣。例如，“食品毒理学”课程的第十一章内容为食品中外源化学物的免疫毒性，课程内容被分为4个部分，即概述、免疫系统的组成和功能、食品中外源化学物的免疫毒性作用及其机制、免疫毒性作用试验方法与评价。在概述部分，并没有直奔主题地介绍食品中的外源化学物或其免疫毒性，而是首先以短视频和图片的形式介绍了以食物为载体的新型冠状病毒的冷链传播，引入食品的安全性问题，并且通过国家对新型冠状病毒冷链传播采取的一系列措施及新冠疫苗全民免费的“人民至上”的国家理念，把思政教育带入课堂，不仅渲染了学生的家国情怀和为国效力的科研精神，还通过食品中微生物污染导致免疫系统的损伤来引入该节课的重点内容。形象、直观的呈现方式有效地避免了学生兴味索然的精神状态。

1.2 启发式提问法的应用，提升学生的自主学习能力

课堂讲授过程中，传统提问方式无法满足调节课堂氛围及提升学生学习能动性的需要。食品质量与安全和食品与营养卫生学2个专业的学生对分子生物学的基础理论知识和实验技能的掌握程度普遍不高，然而食品专业所开设的多门课程中均融入了大量的分子生物学知识，并对分子生物学相关实验技能的掌握提出了新要求，以适应高校教学体制改革的需要和食品科学不断发展的现实需求。食品中外源化学物的免疫毒性这节课内容理论性较强，对分子生物学基础理论知识和实验技能的知识储备要求较高，学生必须预先熟悉相关理论内容。但是大部分学生存在惰性心理，不愿预习，加之专业开设的课程较多，学习任务繁重，造成授课教师激情澎湃地讲授，学生却没有回应的情况，无法引起彼此的共鸣。为了提升学生的自主学习能力，达到教学目的，充分利用本科生的求胜心，以启发式提问法取代传统提问法完成免疫系统的组成和功能、食品中外源化学物的免疫毒性作用及其机制2个部分内容的讲解。首先，以本科生在高中生物学中曾接触过免疫系统相关知识的基础，由教师提出关键词作为引子，引导学生对相关知识的回忆和扩展，最后由教师对学生的回答给予总结，引出要求掌握的内容，完成免疫系统的组成和功能部分内容的讲授。然后，食品中外源化学物的免疫毒性作用有4种，分别为免疫抑制、免疫缺陷、超敏反应及自身免疫。以食物过敏为例，食物过敏是一种日常生活中常见的异常的免疫增强。在经典搞笑的食物过敏短视频播放后，教师简单介绍超敏反应的4种类型，并明确1种超敏反应无组织损伤，而另外3种超敏反应均有不同程度的组织损伤，启发式地对学生进行提问，让其依据食物过敏所引起的系列症状判断由食物成分引起的人体免疫反应主要是哪一类超敏反应。这种启发式提问法不仅能够缓解学生学习的疲惫感，还能提高学生对枯燥理论知识的理解及其与现实生活相结合的能力。

1.3 引导式教学法的应用，拓展学生的思维能力

在通过多种教学手段及启发式提问法的辅助下，可以将内容繁杂、知识体系庞大及抽象难懂的分子生物学基础理论知识较为有趣地呈现给学生。然而免疫毒性作用试验方法与评价是食品中外源化学物的免疫毒性这节课的最后一部分内容，同样也是最具挑战性的一部分内容。大量的分子生物学实验方法、原理及操作流程等相关内容对于生物学基础薄弱的两个专业的学生而言，无疑是一个极大的挑战，也极易导致学生学习兴趣的丧失。能否保持学生的学习处于“问题-思考-分析-解答”的活跃状态，而不会因为不知道而放弃学习，形成以学生为主体、教师为主导、师生共同参与的互动式教学模式，是上好最后一节课的有力保障。为了将免疫毒性作用试验方法与评价这部分内容合理有效地为学生所掌握，在课前组织了一次讨论式学习，并以PBL的形式呈现，学生自愿参加。PBL（Problem-based learning）是一种基于问题的以学生为中心的情景教育方式[12]，适用于理论教学，针对阶段性知识设计问题，引导学生主动探索和学习，利于学生对知识的系统性理解和掌握[13]。以免疫功能检测项目中的NK细胞活性测定和巨噬细胞功能检测为主题，学生相互讨论，教师从旁指导，最后总结出实验方法及其原理，提升学生主观能动性，培养其科学思维能力，提升学生的“主体”地位。当隔天课堂上对免疫毒性作用试验方法与评价这部分内容进行讲授时，学生的响应显著提升。在完成该部分理论知识的讲授后，为了加深学生对该部分所涉及实验方法的理解和应用，以免疫电泳法为例，简单地对抗体生成量检测的实验原理和方法以导图的形式呈现给学生，要求学生根据该方法的原理对酶联免疫吸附分析法的原理进行描述，并手动绘制实验流程，不仅能够加强学生举一反三的思维能力及应用能力，还能加强学生对抽象知识的结构化记忆。

1.4 授课教师的课堂设计，提升课堂的教学质量

能否将以上两专业开设课程中所涉及的分子生物学基础知识与技能合理有效地呈现给学生，并为学生所掌握，考验的不仅是授课教师丰富的知识储备、过硬的实验技能及对教学规律的深刻认识，还包括授课教师合适的的课堂设计。首先，课前根据教材的学习要求选择合适的指导书和参考书极为重要。贵州医科大学食品质量与安全和食品与营养卫生学2个专业开设的“食品毒理学”课程所使用的教材为《食品毒理学》（张立实、李宁主编，科学出版社），考虑到这2个专业学生的生物学基础薄弱以及所用教材的弊端，选择《毒理学基础》（张爱华主编，案例版，科学出版社）及《毒理学基础》（孙志伟主编，人民卫生出版社）为该课程的参考书籍。针对教材、指导书和参考书中相关内容的系统分析，结合教学大纲要求学生掌握的内容，对部分课程内容加以改进，有目的地指导学生，让学生对所授内容较易消化和吸收[14-16]。其次，虽然通过多种教学手段的综合利用、启发式提问法的应用和引导式教学法的应用顺利完成了相应的教学工作，并提升了学生的求知趣味、调动了其自主性、拓展了其思维能力，然而分子生物学是交叉学科，涉及内容繁多，要想使学生通过以上方法在有限的课时内形成系统的知识体系得以巩固，及时进行归纳、总结是一种颇为有用的方法。在课堂的最后10 min，在教师的引导下学生代表手绘了这节课所授全部内容的思维导图，强化了学生用思维导图做课堂笔记的能力，授课教师则根据学生所绘制的导图带领学生对学习内容进行巩固记忆。

2 结语

由于食品质量与安全、食品与营养卫生学2个专业的生物学专业背景不强，而分子生物学的基础理论知识、研究方法及技术手段又融入了2个专业所开设课程的方方面面。因此，在对两专业的分子生物学教学过程中，需要不断地总结和探索，只有基于学生的学习现状，将多种教学方法取长补短、综合应用，才可克服当前的授课短板，提升授课质量，使得学生有效地吸收和消化所开设课程中的分子生物学相关要点，并使得学生对新知识的习得能力和综合素能得以提升。以食品质量与安全和食品与营养卫生学2个专业为授课对象，以“食品毒理学”课程中食品中外源化学物的免疫毒性章节为授课内容，对以上2个专业开设课程中涉及的分子生物学基础理论知识及实验技能的教学体系进行了初探，理论结合实际，为以上2个专业的学生培养质量的提升提供了一定的基础。