創(chuàng)新能力培養(yǎng)的食品生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

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【摘要】食品生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)是食品科學(xué)與工程和食品質(zhì)量與安全兩專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課和主干課程，如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力一直是實(shí)驗(yàn)教學(xué)面對(duì)的最大挑戰(zhàn)。本文對(duì)過去傳統(tǒng)食品生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行分析，總結(jié)近三年來實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，探索食品生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革，為提高該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提供參考，同時(shí)有助于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】食品生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式；整體意識(shí)；創(chuàng)新能力

食品生物化學(xué)是生物化學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，是食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全、食品營(yíng)養(yǎng)學(xué)等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其基本理論常用于食品加工、保藏技術(shù)、食品改性等方向[1]。食品生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是食品生物化學(xué)理論課的配套課程，同時(shí)也是食品專業(yè)的主干課之一，內(nèi)容涵蓋眾多經(jīng)典的、常規(guī)的和現(xiàn)代的食品加工以及改性等的方法和技術(shù)。通過實(shí)驗(yàn)的開展加可深學(xué)生對(duì)食品生物化學(xué)理論知識(shí)的理解，可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力，可以培養(yǎng)學(xué)生觀察問題、分析問題和解決問題的能力，同時(shí)對(duì)學(xué)生食品科技創(chuàng)新能力和知識(shí)應(yīng)用能力的提高很有幫助。通過調(diào)查研究和自身三年來的上課經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)食品生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)開展還存在一些普遍問題：（1）教學(xué)方法過于一成不變，主要還是“填鴨式”模式，即學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教師的講解和簡(jiǎn)單示范后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，課后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)報(bào)告的簡(jiǎn)單書寫。（2）學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體沒有體現(xiàn)出來，整體均有教師統(tǒng)籌安排、大包大攬，學(xué)生只是按照實(shí)驗(yàn)講義上既定的實(shí)驗(yàn)步驟，在教師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生過于注重最終結(jié)果的對(duì)與錯(cuò)，從而忽視實(shí)驗(yàn)過程中的原理。我們的學(xué)生只是完成了簡(jiǎn)單的機(jī)械式操作，沒有去思考為什么要這樣做、有沒有更好的代替方法、怎么樣的結(jié)果才算合格。更重要的是，學(xué)生只是參與后續(xù)實(shí)驗(yàn)的操作，沒有參與到實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備和收尾中，沒有真正意義上地完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，缺少整體意識(shí)，不能統(tǒng)籌把握整個(gè)實(shí)驗(yàn)。這好比燒烤，只清楚把腌制好的肉放火上烤，切不知道如何腌制肉、如何快速點(diǎn)燃炭火、如何洗盤子更干凈等等。（3）評(píng)價(jià)體系過于單一，難以真實(shí)反映學(xué)生實(shí)際能力，同時(shí)難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程的考核通常以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的好壞結(jié)合出勤進(jìn)行考核，切缺失了重要的實(shí)驗(yàn)過程操作情況和發(fā)散性的思考，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)很難起到促進(jìn)和啟發(fā)的作用，更多的只是學(xué)習(xí)任務(wù)的完成。這些教學(xué)模式容易導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計(jì)的思考缺失、忽視實(shí)驗(yàn)過程的細(xì)節(jié)，同時(shí)缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用性和創(chuàng)新性的思考。為了更好地培養(yǎng)應(yīng)用型人才，教師更應(yīng)該注重教學(xué)方法的創(chuàng)新及改進(jìn)，以及授課內(nèi)容的多向性和均衡性。啟發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)整體的宏觀把握和細(xì)節(jié)的重視。從而達(dá)到全面提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的目標(biāo)?；谝陨戏治?，結(jié)合懸念式教學(xué)法[2]、問題教學(xué)法[3]和3+1教學(xué)法[4]等等在食品生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到應(yīng)用的方法，本教研組從2017年開始對(duì)本校食品生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本模式進(jìn)行改革嘗試，探索適用本校教學(xué)情況的實(shí)際教學(xué)方法，并取得了一定的成效。

1課前：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)課前的準(zhǔn)備內(nèi)容較多：包括實(shí)驗(yàn)清單的計(jì)算、實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)試劑的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)試劑的分裝。這些以往都由教師完成，本次要求教師與學(xué)生共同完成。具體的實(shí)施過程主要為：（1）要求學(xué)生在課前五天左右完成實(shí)驗(yàn)清單，并上交給授課教師（包括本實(shí)驗(yàn)所涵蓋的所有器材和實(shí)驗(yàn)試劑名稱、數(shù)量以及標(biāo)明實(shí)驗(yàn)試劑的配置方法等，示例見表1和表2）；（2）實(shí)驗(yàn)課前兩天公布實(shí)驗(yàn)清單參考標(biāo)準(zhǔn)，要求同桌之間進(jìn)行更改；（3）每大組學(xué)生按8-12人為一小組進(jìn)行分組（一大組一般為24人），按順序每小組每次實(shí)驗(yàn)提前一天到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，在教師的指導(dǎo)下完成包括器材的配齊和清洗、實(shí)驗(yàn)試劑的配置和分裝等內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備是完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，課前準(zhǔn)備雖然不是上課時(shí)間，但是學(xué)生在這期間可以學(xué)到更多的細(xì)節(jié)和相關(guān)試劑配置的注意事項(xiàng)。比如在實(shí)驗(yàn)一“糖的顏色反應(yīng)及還原性檢驗(yàn)”中試劑配置：（1）計(jì)算試劑用量時(shí)需要添加實(shí)驗(yàn)過程中移液管潤(rùn)洗損耗量以及試劑瓶瓶底殘留損耗量等；（2）定容時(shí)，要注意溶液必需在室溫下進(jìn)行定容、轉(zhuǎn)移溶液需要注意玻璃棒的位置和燒杯殘留液體的轉(zhuǎn)移；（3）配置好試劑后必需用標(biāo)簽紙標(biāo)明試劑名稱、試劑配置時(shí)間以及配置人員姓名等；（4）一些見光易氧化或分解的試劑必需用棕色瓶密封分裝；（5）濃硫酸等強(qiáng)酸必需要配備耐酸堿手套，并放在離水源近的地方，一旁放好濕抹布等等。所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)束后對(duì)本試驗(yàn)組學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)多數(shù)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備這一環(huán)節(jié)中學(xué)到了很多。（1）在實(shí)驗(yàn)試劑清單的計(jì)算中，學(xué)會(huì)了實(shí)驗(yàn)試劑的配置不單單是簡(jiǎn)單的理論計(jì)算，還需要添加相應(yīng)的損耗量，達(dá)到實(shí)驗(yàn)試劑夠用而不浪費(fèi)的要求。（2）在實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備過程中，發(fā)現(xiàn)器材的準(zhǔn)備不但要清楚器材的名稱和數(shù)量，而且器材的規(guī)格更應(yīng)該清楚，同時(shí)為了更加順利完成實(shí)驗(yàn)，除了實(shí)驗(yàn)講義中的每個(gè)器材要準(zhǔn)備好，還需要準(zhǔn)備一些輔助的材料，比如標(biāo)簽紙、紙巾、藥匙等等，能有較好的全局觀。（3）在試劑的配置過程中熟悉了電子分析天平、移液管、容量瓶、干燥器等設(shè)備的使用。（4）團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力得到了很好地鍛煉，從之前的三小時(shí)“混戰(zhàn)”、桌面混亂，到后續(xù)的兩小時(shí)快速有序、桌面整潔。不但提高了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備效率，實(shí)驗(yàn)操作也得到很大的進(jìn)步。

2課中：講解和提問—理論聯(lián)系實(shí)際

實(shí)驗(yàn)課是理論知識(shí)的加深、理論知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，也是理論聯(lián)系實(shí)際的重要體現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)前的講解和提問是完成實(shí)驗(yàn)的“磨刀功”，是考驗(yàn)教師是否備課充分、學(xué)生是否做好課前預(yù)習(xí)的重要“試金石”。該環(huán)節(jié)不但要求教師清晰的講解本實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)相關(guān)注意事項(xiàng)等，而且還需要適當(dāng)?shù)嘏e一反三，并且提出啟發(fā)性的問題。學(xué)生則需要提前熟悉相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用。課堂上師生之間的良好互動(dòng)能夠讓學(xué)生更牢固地掌握實(shí)驗(yàn)方法，適當(dāng)?shù)奶釂枂l(fā)和舉例能更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。以實(shí)驗(yàn)二“卵磷脂的提取和鑒定”為例：首先，可以嘗試簡(jiǎn)單地從卵磷脂的結(jié)構(gòu)和物化特性出發(fā)講解，然后引導(dǎo)式提問“根據(jù)卵磷脂的物理化學(xué)性質(zhì)可以如何提取雞蛋或大豆中的卵磷脂”，由于課前通知學(xué)生以記錄平時(shí)成績(jī)的方式要求進(jìn)行備課，很快大部分學(xué)生都會(huì)想到根據(jù)相似相容原理的“有機(jī)溶劑提取法”，可以用“乙醚提取、丙酮精制”[5]。這時(shí)，給予學(xué)生表?yè)P(yáng)，同時(shí)給同學(xué)們普及卵磷脂的其他提取方法，比如“乙酸乙酯純化發(fā)”“超臨界CO2萃取法”和“無(wú)機(jī)鹽復(fù)合沉淀法”等，并作簡(jiǎn)單陳述[6]。緊接著繼續(xù)提問“通過理論課程的學(xué)習(xí)，同學(xué)們都清楚純卵磷脂是白色粉末，但是卵磷脂容易發(fā)生氧化，顏色變深，如市場(chǎng)上購(gòu)買的磷脂膠囊產(chǎn)品，有顏色微黃到深褐色的都有，然而顏色越淺的普遍要貴些，因此我們?cè)谔崛÷蚜字倪^程中應(yīng)如何避免其發(fā)生氧化色變？”，學(xué)生們通過一番的談?wù)摰贸觯旱蜏睾捅苊庋鯕獾慕佑|可以減少氧化反應(yīng)的發(fā)生，因此可以采用低溫減壓濃縮或者同時(shí)沖入惰性氣體（比如氮?dú)猓┻M(jìn)行保護(hù)。當(dāng)講解到實(shí)驗(yàn)提取步驟的時(shí)候，再次進(jìn)行提問“這次實(shí)驗(yàn)最重要的步驟是分離提取，在我們食品工業(yè)中，用到的分離方法主要有哪些？分別在哪些領(lǐng)域應(yīng)用比較多？”，這是個(gè)發(fā)散性問題，沒有唯一標(biāo)準(zhǔn)，要求學(xué)生去打破思維定勢(shì)，讓他們明白實(shí)驗(yàn)講義中的方法不是唯一的方法，同時(shí)要求有多種方法擺在面前的時(shí)候應(yīng)如何去選擇最優(yōu)?！半x心分離法—密度差別大或者固液分離”“膜分離法—滲透速率差比較大的物質(zhì)”“濾袋或?yàn)V紙過濾—分子大小不一樣的物質(zhì)”和“自然沉降—分子重量不一樣的物質(zhì)”。除了講解和提問，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中的操作的規(guī)范性需要實(shí)時(shí)進(jìn)行矯正，達(dá)到快速正確的完成實(shí)驗(yàn)。通過課中的講解、提問和操作指導(dǎo)，學(xué)生們的普遍反映：有種豁然開朗的感覺，不再是一味地依葫蘆畫瓢的去完成實(shí)驗(yàn)，能夠發(fā)散思維地去思考為什么這樣做、去探索是否有更好的方法可以更快的解決問題。同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作也得到規(guī)范的訓(xùn)練。這使得學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力得到很好的培養(yǎng)。

3課后：整理衛(wèi)生、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫

作為學(xué)生，從小就接受“講文明、講衛(wèi)生、做事情要有頭有尾”，因此我們要求學(xué)生不但要把實(shí)驗(yàn)又快又好地完成，而且要自覺清潔本組的器材、桌面和地面，廢棄的試劑、破損的玻璃器材和垃圾要按要求分類倒廢液桶和垃圾桶，清洗干凈的器材按要求擺放。這是養(yǎng)成學(xué)生獨(dú)立完成任務(wù)、自己事情自己干的良好習(xí)慣，因此整理工作的好壞也被納入平時(shí)成績(jī)的考核當(dāng)中。實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以往都是強(qiáng)調(diào)按學(xué)校格式要求完成各部分書寫，格式和書面整潔程度已經(jīng)得到很好的改善。為了進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力，這次提出了新要求，在完成各部分的基礎(chǔ)上，要多完成兩項(xiàng)加分內(nèi)容：“預(yù)習(xí)疑問”和“實(shí)驗(yàn)建議和實(shí)驗(yàn)感想”，這兩項(xiàng)不是必做題，但是做得好的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以適當(dāng)加分?！邦A(yù)習(xí)疑問”要求學(xué)生在預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候?qū)⒆约河龅讲荒芙鉀Q或者存在疑惑的問題進(jìn)行記錄，在實(shí)驗(yàn)課講解的時(shí)候進(jìn)行提出，讓學(xué)生和教師一塊進(jìn)行討論解答，然后課后將討論的答案記錄在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。“實(shí)驗(yàn)建議和實(shí)驗(yàn)感想”要求學(xué)生根據(jù)上一組完成的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考慮，完成該實(shí)驗(yàn)有什么不一樣的收獲，或者對(duì)該實(shí)驗(yàn)有什么更好的建議（包括實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的建議和教師授課方式的建議）。在批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告的時(shí)候，初步統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)有將近52%的同學(xué)有添加這兩項(xiàng)內(nèi)容，近30%的學(xué)生比較有想法，能認(rèn)真思考，寫的比較好，實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)得以提升。

4多元化的評(píng)價(jià)體系

考核是一種督促形式，良好的考核評(píng)價(jià)能夠使學(xué)生們養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)方法。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，我們把實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)分為兩大部分：實(shí)驗(yàn)過程中的平時(shí)成績(jī)60%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告40%。其中實(shí)驗(yàn)過程中平時(shí)成績(jī)包括：實(shí)驗(yàn)清單的書寫20%，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備情況10%，實(shí)驗(yàn)提問5%，實(shí)驗(yàn)操作20%，實(shí)驗(yàn)衛(wèi)生整理5%。實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)包括：實(shí)驗(yàn)報(bào)告的預(yù)習(xí)情況10%、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫規(guī)范和完整性10%、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和思考題的準(zhǔn)確性20%。客觀公平的評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本操作、獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力，是我們實(shí)驗(yàn)改革的關(guān)鍵之所在，評(píng)分點(diǎn)多，實(shí)施起來比較繁瑣、比較累，但是多元化的綜合評(píng)價(jià)體系能夠比較客觀、公正、全面的反應(yīng)學(xué)生對(duì)食品生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的整體學(xué)習(xí)情況。同時(shí)比較細(xì)的督促，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性很快就得到提升，，課堂紀(jì)律也得到很好的改善，最重要的是學(xué)生的自主能力和創(chuàng)新能力得到良好的培養(yǎng)，從而促進(jìn)了食品生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

5結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過近一年的食品生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探索與實(shí)踐，取得了良好效果，新的食品生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系不但明顯地促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，還激發(fā)了學(xué)生對(duì)食品生化實(shí)驗(yàn)課程的濃厚興趣。同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生的整體意識(shí)和創(chuàng)意能力，加強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，多角度地培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。全面促進(jìn)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作的能力，為配合高素質(zhì)應(yīng)用型人才打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，改實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革值得進(jìn)一步的探索和推廣。

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作者:劉日斌 單位:韶關(guān)學(xué)院英東食品科學(xué)與工程學(xué)院