食品生物化学实验教学改革探索

食品生物化学实验教学改革探索

摘要:为了适应地方经济的快速发展,培养具有百色精神的高素质应用型食品类创新人才,针对地方高校食品生物化学实验课程教学中存在的系列问题,笔者团队通过优化实验教学内容、改革教学方法、加强实验室建设和师资队伍建设、建立多元化课程考核评价体系等进行了初步的改革与探索,充分调动了学生的学习兴趣,提升了学生的动手能力和创新能力,教学质量明显提高。

关键词:食品生物化学实验;应用型创新人才;教学改革

21世纪是生命科学的世纪,生物化学作为生命科学的基石,已经成为生命科学的带头学科[1-2]。食品生物化学是生物化学的一个分支学科,是食品科学相关专业的重要核心课程之一[3],也是生物化学基本理论应用于食品加工、保藏技术和食品改性等的重要基础课程[4]。食品生物化学实验作为食品生化理论课程的配套实验,是一门实践性、应用性较强的基础课程,通过基础验证性、综合性和设计性实验教学,加深学生对食品生化理论知识的理解,同时掌握食品生化的基本实验操作技能,将生化理论知识与食品前沿学科的研究有机融合,提高学生科研创新能力和分析解决实际问题的能力[5-6]。百色学院作为一所新建的地方本科院校,学校以培养应用型人才为主要目标,食品科学与工程专业主要任务是培养具有百色精神的高素质应用型食品类创新人才,而应用型人才的培养,尤其是具有创新能力的人才的培养,离不开实验教学。因此,对食品生化实验进行教学改革,合理设置实验课程、更新实验内容以及适当强化实验教学,对于培养适应新时代社会需要的高级应用型食品类专业人才是极其重要的。

1目前食品生物化学实验教学中存在的问题

1.1教学内容陈旧

21世纪以来,生物化学课程相关的实验技术的发展突飞猛进,新技术、新方法日新月异[2],但实验内容依然停留在枯燥死板的教材上,严重滞后于现代生物化学学科的发展现状[7]。很多高校的食品生物化学实验教学内容仍以简单定性或定量的基础验证性实验为主,综合性和设计性实验很少,缺乏创新性。

1.2教学方法单一

很多高校仍采用传统“灌输式”教学模式,即实验课前由实验员或辅导教师准备好本次实验所需的材料、试剂以及仪器设备等[8],上课时实验教师讲解实验目的、实验原理、操作步骤及注意事项等,然后学生按照实验步骤机械地完成实验,实验结束后撰写实验报告。整个实验过程中,学生被动接受和机械操作[2],并没有去思考每一个实验步骤为何要这么做、有没有其他更好的替换方法以及什么样的实验结果才算合格。这种教学模式实际上只注重实验结果,却忽视了学生的操作过程,结果导致学生缺乏主动性、创新性、独立思考问题和解决实际问题的能力。

1.3实验条件落后

实验室的仪器设备是高校从事正常教学与科研活动的重要硬件保障[7]。然而,一些地方本科院校由于教学经费投入有限,购置的设备套数少,现代新型仪器设备无法引进,严重滞后于学科快速发展的步伐。同时,现有的一些教学仪器设备年代久远、设备老化,限制了实验项目的全面开展和实验教学质量,进而导致学生动手机会减少,学生的实践能力得不到实际的锻炼和提高。

1.4课程评价体系不全面

传统实验课程成绩由平时成绩和实验报告成绩两部分组成,其中实验报告成绩所占比重大,因此许多学生把更多精力投入到撰写实验报告上,甚至部分存在抄袭现象[9]。批改实验报告时主观性过强,大多依赖于教师的主观印象,这样就很难真实反映出学生的实验技能水平,同时难以激发学生学习的兴趣,调动学生做实验批改积极性,发挥学生主观能动性。

2食品生物化学实验教学改革与研究

2.1革新实验教学内容,注重应用型能力的培养

食品生物化学实验是白色学院食品科学与工程专业学生最先接触的专业基础实验课,安排在大二上学期,共32学时。传统的食品生物化学实验课理论性强、实践性差,且实验项目之间关联度较低,难以达到应用型人才培养的目标。基于此,笔者团队结合学校现有实验条件及食品专业特色,对食品生化实验教学内容进行了优化,自编了实验讲义。实验内容包括基础验证性实验、综合性实验和设计性实验3个模块。

2.1.1基础验证性实验

基础验证性实验是通过实验来验证生化理论,重点强调实验操作步骤与规范,有助于学生理解基础理论知识并掌握相关实验技能。例如,开展“3,5-二硝基水杨酸法测定还原糖的含量”“氨基酸的纸层析”“Folin-酚法测定蛋白质含量”“SDS-PAGE测定蛋白质分子量”等实验,学生通过实验深刻理解还原糖、氨基酸、蛋白质等生物活性分子的基本性质,并掌握基本的生化实验技术。

2.1.2综合性试验

综合性实验是将几个基础验证性实验结合在一起,引导学生利用所学的基本理论知识分析解释实验结果,注重培养学生的动手能力、独立思考能力、分析解决实际问题的能力等综合素质[10]。例如,开设的综合性实验“微生物脂肪酶的分离纯化及其酶学性质研究”,包括了基础验证性实验中的脂肪酶的提取、脂肪酶沉淀分离、透析纯化脂肪酶、凝胶过滤层析纯化脂肪酶、脂肪酶活力测定、聚丙烯酰胺凝胶电泳测定脂肪酶分子量和酶学性质研究等,形成了一个有机模块,让学生更能系统的掌握主要技术和技能。

2.1.3设计性实验

设计性实验项目侧重于其应用性,教师提供实验范围,各小组自拟实验课题或者由教师给定实验课题。确定课题后,各小组课下自行查阅相关文献资料,撰写实验方案并提交,教师批阅,方案可行后,学生独立完成实验操作,要求认真观察实验现象,准确如实记录实验结果,对实验数据进行分析和讨论,然后撰写实验报告。这种实验可以很好地调动学生学习的主动性,激发学生参与科研的激情和潜在的创新意识。

2.2采用多种教学方法和教学模式,提高实践能力

实验教学方法要避免传统的“填鸭式”教学方式,要做到以学生为主体,教师为主导。在实验人数安排上,采取小班授课,每班20~25人,然后2~3人为一个小组。上课前,学生按照分组轮流准备实验,包括实验材料购买、试剂配制和仪器设备等;要求学生充分预习实验内容并写入实验报告。上课时,教师采用启发式的教学方法,教师要少讲、精讲,留给学生更多操作时间,各小组独立完成实验操作,仔细观察实验现象,并准确记录实验数据,实验结束后上交实验数据。整个实验过程中教师全程指导,发现学生操作不规范时要立即指出并给予正确示范,对学生提出的问题要及时解答。课后,要求学生完成实验报告,并对实验结果认真分析和讨论,且说明得到这种结果的原因,不得抄袭和更改实验结果;辅导教师要认真批改实验报告并给出相应的评分。这种实验教学方法不仅能够激发学生的学习兴趣,还能够提升学生的实践动手能力和综合分析能力。对于实验原理比较抽象、操作复杂的实验,仅仅依靠板书、PPT讲解或教师示范,学生理解起来还是比较困难。因此,把多媒体教学引入到食品生物化学实验教学中来,通过多媒体教学展示图像、文字和动画等,为学生提供实验操作演示,丰富了教师课堂授课的趣味性,同时帮助学生更直观、形象、深刻地理解和掌握授课内容中的重难点,提高实验教学效率和质量。随着教学手段的不断更新,以及现在倡导的创新型人才培养模式,教师要根据课程的教学目标、授课对象和教学内容的不同选择不同的教学方法和教学模式,如PBL、WPBL和PDA等,提高学生的课堂参与度,激起学生的求知欲[11-12]。

2.3加强实验室建设,营造良好的实践教学环境

实验室是理论课堂的延伸,是理论联系实际的重要媒介,是锻炼学生动手能力和培养科研素养的重要场所,也是培养学生发现问题、分析问题和解决问题的实训基地[2]。因此,要加大对食品生化实验室建设经费投入力度,增加实验所需场地,及时更新仪器设备,购买一些先进的精密仪器,建成教学环境好、教学设施齐全的实验室,保证优良的教学质量。

2.4建设高素质的实验师资队伍

人才是立校之本、强校之源,一所学校的发展水平、人才培养质量与学校师资队伍的整体素质是紧密联系的。近年来,百色学院正处于向应用型高学转型的关键时期,引进了大批高学历、高职称人才,教师队伍得到不断壮大;目前,主讲生物化学实验的教师中有博士4人、硕士6人、副教授3人以及讲师7人。同时,学院鼓励实验指导教师积极申报或参与各级各类科研课题,参加相关学术会议或培训,开阔视野,及时了解学科前沿,更新专业知识,提高业务水平。应用型本科院校要为地方经济社会发展服务,就必须贴近企业生产实际[13]。因此,高校要加强与企业的联系,鼓励教师到企业挂职锻炼,及时掌握企业对专业人才需求动态,同时将企业的新技术、新方法运用到实验教学中,开阔学生的视野,培养学生的科技创新思维和实践动手能力。

2.5科学完善的食品生化实验考核体系

实验考核是整个实验教学中的一个非常重要的环节,它关系到实验内容和教学方法的实施效果,是实验教学改革顺利进行的重要保证[14]。如果考核评价环节不公平、公正、客观、严格,容易引起学生放松对学习的要求,往往造成教学改革前功尽弃,无法达到改革的目标。因此,科学完善的课程评价体系可以客观公正地反映出学生的真实水平,激发学生学习兴趣,调动学生学习的主动性和积极性[15]。食品生化实验课程最终成绩由平时成绩(30%)、实验报告成绩(40%)和期末实验操作考试成绩(30%)3部分组成。①平时成绩。包括出勤率、实验态度、实验预习情况、课堂回答问题积极性和准确性、实验操作规范性、小组协作能力等;对于设计性实验,学生还要查阅文献,制定出具体的实验方案。②实验报告成绩。包括实验报告撰写规整性、实验数据处理、对实验结果的分析和讨论能力、知识综合运用能力。③实验操作考试成绩。在课程结课时,以抽题形式考查每个学生操作仪器、设备的规范性与熟练程度。这种多元化的考核评价方式充分调动了学生学习食品生化实验的兴趣和主观能动性,更加重视实验课程中每一个环节并积极参与其中,从而更好地理解、掌握和运用实验知识和技能。

3结语

食品生化实验教学的改革是一项过程漫长、任务艰巨的工作,需要教师积极探索、敢于实践、善于总结、不断改进,不断提升业务水平,使实验教学跟上生物化学学科快速发展的步伐,为社会培养出更多高素质的应用型创新人才。五年的实验教学改革,调动了学生学习的兴趣和主观能动性,提升了学生对食品生化实验理论知识水平和实验技能,锻炼了学生独立思考、善于观察、运用所学知识分析和解决问题的能力,教学效果明显。但实际教学过程中,依然存在一些问题,如经费有限,实验场地拥挤,设备套数少,学生基础差,理解能力有限,导致部分实验项目难以开展。因此,食品生物化学实验课程的教学改革还需要进一步的探索与实践。

作者:张开平 单位:百色学院农业与食品工程学院