以“新工科”建设为导向的“食品生物化学”课程PBL教学模式的探索

苏 靖，雍雅萍，高治国，周秀珍

（河套学院 农学系，内蒙古 巴彦淖尔 015000）

随着2025发展智能国家战略目标的提出，传统食品工业也在不断发生产业变革。食品产业正以科技为引领、创新为手段，逐步向“节能、低碳、绿色、可持续”方向转型，同时对食品专业技术人才的需求提出了更高要求，而人才培养离不开各大高校的教育支撑。面对新型人才的需求，国家教育部于2018年提出对我国传统工科专业要升级改造以求更新来适应未来产业发展需要。在新的国际形势下，只有充分认识到技术创新的必要性，开展多样化教学探索，才能培养出实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才[1-2]，以满足食品产业的快速发展实现转型，进而支撑服务创新驱动发展中国，实现国家战略目标。食品专业作为典型的工科学科，其课程设置较为综合，注重实验、强调技术，升级更新势在必行。

“食品生物化学”课程作为食品专业的一门重要基础课，是未来食品资源开发，新食品研发必须掌握的理论知识。学生通过学习能利用化学的原理从分子水平上对食品原料生产、加工利用、采后保鲜，以及食品与人体作用等方面有科学的认识，并在食物功能成分开发、食物及食品安全贮藏、食品合理加工、产品质量保证等方面得以充分应用，是典型的理论应用性课程，与生产实践紧密相连，是培养应用型科技人才的必修课。结合学院办学特色和应用型人才培养的总目标，以“新工科”建设为导向对该课程进行教学改革，应用以学生为主体的PBL教学模式，从教学内容、教学过程和过程考核等方面进行调整，探讨PBL教学模式的可行性，以期培养出实践能力强、有创新精神的复合型人才，顺应时代发展。

1 “食品生物化学”课程教学中存在的问题及分析

“食品生物化学”主要以有机化学为基础，运用化学的基本原理和方法研究食品中主要组成物质的结构和性质及其在贮藏加工中的化学变化和人体内代谢过程的科学。教学过程中学生普遍存在记忆难、理解难、易混淆等问题[3]，教学效果并不理想。经调研发现，造成这种现象主要有以下3个方面的原因：

首先，课程本身专业性较强，内容涉及面广、概念较多、理论性强、物质化学结构复杂、代谢途径多而繁杂且抽象，有些难度。其次，教学模式有局限性[4]。传统教学模式以教师讲、学生听为主，让学生处于被动学习状态，没有充分发挥学生的主观能动性。课堂上知识传授和知识内化的时间占比安排不合理，学生课上不积极，通常感到枯燥、乏味、难以提起兴趣。而课下又不及时复习和归纳总结，内容遗忘较快。最后，学生自学拓展能力差。学生过度依赖自己的笔记和教师教学时的课件，学习面狭窄仅限于教材，缺少主动性思考和探索，学习呆板。

在多维度因素的影响下，使得该课程整体教学难度增大，很难实现通过专业课程培养实践型、创新型复合人才的教学目标。而传统教学模式是教学效果不理想的主导性因素，重在知识传授，忽略了学生能力培养，存在一些弊端，不适合这样基础又专业性强的课程，更无法满足现如今社会对复合型技术人才的需求。因此，课程进行教学改革是提升教学质量的关键。

2 PBL教学模式应用实践

PBL（Problem-based learning）教学法是目前比较认可的一种以学生为主的教学方法。倡导学生以具体问题为导向，通过思考、查阅、研究、小组讨论等方式解决问题完成知识学习的新型教学理念。此教学模式已在较多课程中尝试应用，并取得较好的效果[5-7]。

2.1 整合并优化教学内容

2.1.1 根据学生认知规律调整教学内容

“食品生物化学”课程内容可以分为3个部分，主要包括静态、动态和分子生物化学。由于理论课只有44学时，较为有限，只能涉及到前2个部分内容，需省去分子生物化学的部分。其中，静态部分主要介绍食品中主要物质的结构与性质，为动态部分做铺垫；而动态部分会介绍这些大分子物质，如糖、脂、蛋白质等在体内被代谢的过程，以及在贮藏加工过程中发生的生物化学变化。比较而言，静态部分理论性较强，各章节似乎独立存在，知识点多且分散，给学生学习和记忆造成困难。而动态部分涉及到较为抽象的生化变化，各反应之间错综复杂形成代谢体系，若学生没有充分理解是很难学下去。因此，要充分考虑学生的认知规律，探知各章节之间的微妙关系，调整内容顺序，让彼此有关联，便于学生轻松学习和掌握。

例如，蛋白质作为生命的基础，是生命活动的体现者，其基本组成单位相对简单，除个别外结构式通用，应放在第一章学习。而糖类物质是一些多羟基的醛或酮的缩合物及衍生物，结构式也可通用，链状和环状的转化、单糖缩合相对较难，需加强学习。第三章应紧随脂类物质，在前面学习的基础上，再学习脂类结构就较为容易，能充分理解酯的含义，以及非皂化脂、复合脂等不同的结构。而核酸这章是必须要排在糖类物质后，酶和维生素这章前。只有认识了环状的戊糖，才能看懂核苷酸的结构，更好地理解维生素的基本构成，这一顺序是完全符合学生的认知规律。同时，将酶和维生素放在一章学习，既可以让学生充分理解酶催化过程中维生素作为辅助因子的重要作用，又为后续代谢学习作铺垫。学生每学习新的一章都会用到上一章的知识点，闯关一样一环扣一环，是一个循序渐进的学习过程。

2.1.2 挖掘适合PBL的教学资源

围绕培养实践、创新型人才的培养目标，对课程内容进行整合优化，挖掘适合PBL的教学资源。“食品生物化学”课程和生活息息相关。从日常生活常见的现象中，挖掘潜在的课程知识点，设置问题，激发学生的探知欲和学习热情，培养学生独立思考解决问题的能力。例如，在学习糖代谢和脂代谢关系时，设置“为什么爱吃甜食的人容易发胖？”“为什么好吃面食的人容易得脂肪肝？”等问题，请学生用生物化学的相关知识解释其原因。在学生已经掌握糖代谢和脂代谢等基本代谢途径的前提下，会思考问题中原因和结果的相关性。经过思考和讨论不难发现，无论是甜食还是面食都以糖类物质作为直接供能物质，在代谢的过程中会被氧化分解提供机体能量。而“爱吃”和“好吃”就会让糖类物质在体内造成积累，多余的糖会以其他形式存储起来，出现发胖或脂肪肝等现象，由此学生会进一步想到转化为脂肪。由一个问题很自然地将学生带入有关糖代谢与脂代谢转化的知识点学习中，学生会自主地探究糖类代谢过程中的某一中间产物是否可以成为脂类物质合成代谢的起始物，从而将两者关联。PBL教学始于问题，终于知识，在解决问题的过程中，学生进行了有效的学习，不仅让其掌握要学的知识点，同时提升了学生积极思考、勇于探究、主动沟通交流、小组合作等方面的能力。

2.2 以学生为中心的PBL教学实践

PBL以问题导向式的模式开展教学，适合应用于与生产实践紧密相连的“食品生物化学”课程教学改革中。该教学方法以实际生产和生活中的生物化学相关问题为前提，在教师的引导下，学生独立自主地解决问题并学习相关知识点。这种教学方法的实践应用将改变学生死记硬背的学习习惯，培养学生独立思考、自主学习、解决问题的能力。

具体教学实践不仅仅局限于课上的45 min，应涵盖课前、课上和课下。教师应广泛搜集教学资源，根据教学内容，挖掘实际生产、生活和最新研究中生物化学相关问题建立联系。根据学生认知和思考规律，设计科学、可行的主导问题和系列问题，上一次课结束时引入主导问题，引发学生积极思考，激发学生主动学习探究未知的兴趣，为下节课内容埋下伏笔。教师通过分析，帮助学生扩展思路，将学生带入一个复杂、真实、有意义的探索式学习情景中，学生会在下节课前以问题为驱动力，借助教材、参考书、网络信息平台等多种渠道查阅资料、小组讨论、归纳总结，尝试用已知来解决未知问题。课上，学生将解决问题的思路、方法及得出的结论以PPT的形式呈现汇报，不同小组之间进行交流。教师给予一定的指导和评价，对于错误的理解和判断及时纠正，对于不完整的部分给予补充，并梳理问题所隐含的知识点进行总结，从而完成相关内容的教学。课下，学生对知识点进行梳理和补充，完成相应的小测验、作业等。教师对教学过程进行反思，及时总结PBL教学实践过程中存在的问题，结合学生的学习效果反馈，进一步改进该教学模式。

PBL整个教学实践过程中，都是以学生为中心、教师为辅的模式推进，学生有更多思考、知识内化的机会，学习过程更为吃力，对知识的理解更深刻，产生的记忆将更长久。对于学生来说，整个学习过程会让他们获得满满的自信心和成就感，有效提升学习兴趣，建立主动学习的习惯，掌握学习方法，培养多向思维的能力。这种教学模式的应用，将更符合培养复合型人才的教学目标。

2.3 PBL教学过程考核

PBL教学突出了学生“学”的过程，因此课程考核也应从“学”入手。课程考核针对学习全过程进行考核，包含课前、课中和课后，占比分别为35%，40%，25%。课前以任务点的形式考核学生对问题的完成程度，课中分别从PPT汇报、小组讨论、团队合作、课堂参与度等方面制定评分标准给予评价和评分，课后以小测验或作业等形式考核学生对知识点的掌握程度。学生的PPT汇报要求介绍小组成员的分工，汇报的学生按照查阅、小组讨论结果讲解课前布置问题，汇报之后其他组员做相应的补充。若其他小组有不同的看法或者不理解的地方可以提出，汇报小组做出合理的解释。在学生学习、探索未知的整个过程中，学生参与度成为教学过程考核的重点，而不再以作业完成情况作为检验标准。

从学生课堂上的表现过程中，可以看到小组成员的准备是否充分、对问题的分析是否到位、找到的答案是否涵盖想要涉及的知识点，从而更全面地了解学生的思维习惯、分析解决问题的能力，以及应对其他情况的能力。这个过程也能让教师准确把握学情，对教学任务做出适当调整。

3 结语

以“新工科”建设为导向对“食品生物化学”课程进行PBL教学探索，教学效果显著，学生较为认可。PBL教学实践普遍提高学生学习兴趣，让学习过程变得生动有趣，学生学习更为主动和积极，学习效果明显提升。学生成为教学真正的主体，更多地参与学习过程不仅有利于知识内化，也让学生各方面的能力得到有效的锻炼。这种教学模式下培养的学生将具备不畏艰难险阻、勇于开拓创新、大胆实践的能力，愿意尝试和挑战不可能，符合当今社会快速发展对高素质复合型人才的需求。PBL教学真正体现了“授人以鱼，不如授人以渔”的教学思想，以提升学生能力为主要教学目标，是实现“新工科”建设的有效手段。但在实践的过程中尚有不足，如学生能力提升怎样更有针对性、课堂活动能否更丰富、过程考核方式能否量化等方面还需要进一步探索和改进。