创新能力培养的食品生物化学实验教学模式

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【摘要】食品生物化学实验是食品科学与工程和食品质量与安全两专业的一门专业基础课和主干课程，如何提高学生的学习热情、动手能力和创新能力一直是实验教学面对的最大挑战。本文对过去传统食品生物化学实验教学过程中存在的问题进行分析，总结近三年来实验教学经验，探索食品生物化学实验教学模式改革，为提高该课程的实验教学质量提供参考，同时有助于应用型人才的培养。

【关键词】食品生物化学实验；教学模式；整体意识；创新能力

食品生物化学是生物化学的一个分支学科，是食品科学与工程、食品质量与安全、食品营养学等专业的一门重要的专业基础课程，其基本理论常用于食品加工、保藏技术、食品改性等方向[1]。食品生物化学实验课是食品生物化学理论课的配套课程，同时也是食品专业的主干课之一，内容涵盖众多经典的、常规的和现代的食品加工以及改性等的方法和技术。通过实验的开展加可深学生对食品生物化学理论知识的理解，可以提高学生的动手能力，可以培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力，同时对学生食品科技创新能力和知识应用能力的提高很有帮助。通过调查研究和自身三年来的上课经验发现食品生物化学实验开展还存在一些普遍问题：（1）教学方法过于一成不变，主要还是“填鸭式”模式，即学生在实验教师的讲解和简单示范后进行实验操作，课后进行实验报告的简单书写。（2）学生作为学习的主体没有体现出来，整体均有教师统筹安排、大包大揽，学生只是按照实验讲义上既定的实验步骤，在教师的指导下完成实验。学生过于注重最终结果的对与错，从而忽视实验过程中的原理。我们的学生只是完成了简单的机械式操作，没有去思考为什么要这样做、有没有更好的代替方法、怎么样的结果才算合格。更重要的是，学生只是参与后续实验的操作，没有参与到实验的准备和收尾中，没有真正意义上地完成整个实验，缺少整体意识，不能统筹把握整个实验。这好比烧烤，只清楚把腌制好的肉放火上烤，切不知道如何腌制肉、如何快速点燃炭火、如何洗盘子更干净等等。（3）评价体系过于单一，难以真实反映学生实际能力，同时难以调动学生学习的主动性。传统的实验课程的考核通常以实验报告的好坏结合出勤进行考核，切缺失了重要的实验过程操作情况和发散性的思考，对学生的学习很难起到促进和启发的作用，更多的只是学习任务的完成。这些教学模式容易导致学生对实验整体设计的思考缺失、忽视实验过程的细节，同时缺乏对实验的应用性和创新性的思考。为了更好地培养应用型人才，教师更应该注重教学方法的创新及改进，以及授课内容的多向性和均衡性。启发学生对实验整体的宏观把握和细节的重视。从而达到全面提高学生的自主学习能力和创新实践能力培养的目标。基于以上分析，结合悬念式教学法[2]、问题教学法[3]和3+1教学法[4]等等在食品生物化学实验教学中得到应用的方法，本教研组从2017年开始对本校食品生物化学实验教学的基本模式进行改革尝试，探索适用本校教学情况的实际教学方法，并取得了一定的成效。

1课前：实验准备

实验课前的准备内容较多：包括实验清单的计算、实验器材和实验试剂的准备、实验试剂的分装。这些以往都由教师完成，本次要求教师与学生共同完成。具体的实施过程主要为：（1）要求学生在课前五天左右完成实验清单，并上交给授课教师（包括本实验所涵盖的所有器材和实验试剂名称、数量以及标明实验试剂的配置方法等，示例见表1和表2）；（2）实验课前两天公布实验清单参考标准，要求同桌之间进行更改；（3）每大组学生按8-12人为一小组进行分组（一大组一般为24人），按顺序每小组每次实验提前一天到实验室进行实验准备，在教师的指导下完成包括器材的配齐和清洗、实验试剂的配置和分装等内容。实验准备是完成整个实验过程中必不可少的一个重要环节，课前准备虽然不是上课时间，但是学生在这期间可以学到更多的细节和相关试剂配置的注意事项。比如在实验一“糖的颜色反应及还原性检验”中试剂配置：（1）计算试剂用量时需要添加实验过程中移液管润洗损耗量以及试剂瓶瓶底残留损耗量等；（2）定容时，要注意溶液必需在室温下进行定容、转移溶液需要注意玻璃棒的位置和烧杯残留液体的转移；（3）配置好试剂后必需用标签纸标明试剂名称、试剂配置时间以及配置人员姓名等；（4）一些见光易氧化或分解的试剂必需用棕色瓶密封分装；（5）浓硫酸等强酸必需要配备耐酸碱手套，并放在离水源近的地方，一旁放好湿抹布等等。所有实验项目结束后对本试验组学生进行调查，发现多数学生通过实验准备这一环节中学到了很多。（1）在实验试剂清单的计算中，学会了实验试剂的配置不单单是简单的理论计算，还需要添加相应的损耗量，达到实验试剂够用而不浪费的要求。（2）在实验器材的准备过程中，发现器材的准备不但要清楚器材的名称和数量，而且器材的规格更应该清楚，同时为了更加顺利完成实验，除了实验讲义中的每个器材要准备好，还需要准备一些辅助的材料，比如标签纸、纸巾、药匙等等，能有较好的全局观。（3）在试剂的配置过程中熟悉了电子分析天平、移液管、容量瓶、干燥器等设备的使用。（4）团队协作能力得到了很好地锻炼，从之前的三小时“混战”、桌面混乱，到后续的两小时快速有序、桌面整洁。不但提高了实验准备效率，实验操作也得到很大的进步。

2课中：讲解和提问—理论联系实际

实验课是理论知识的加深、理论知识的感性认识，也是理论联系实际的重要体现，实验前的讲解和提问是完成实验的“磨刀功”，是考验教师是否备课充分、学生是否做好课前预习的重要“试金石”。该环节不但要求教师清晰的讲解本实验原理、实验步骤和实验相关注意事项等，而且还需要适当地举一反三，并且提出启发性的问题。学生则需要提前熟悉相关实验内容和实验设备的使用。课堂上师生之间的良好互动能够让学生更牢固地掌握实验方法，适当的提问启发和举例能更好地培养学生的创新能力。以实验二“卵磷脂的提取和鉴定”为例：首先，可以尝试简单地从卵磷脂的结构和物化特性出发讲解，然后引导式提问“根据卵磷脂的物理化学性质可以如何提取鸡蛋或大豆中的卵磷脂”，由于课前通知学生以记录平时成绩的方式要求进行备课，很快大部分学生都会想到根据相似相容原理的“有机溶剂提取法”，可以用“乙醚提取、丙酮精制”[5]。这时，给予学生表扬，同时给同学们普及卵磷脂的其他提取方法，比如“乙酸乙酯纯化发”“超临界CO2萃取法”和“无机盐复合沉淀法”等，并作简单陈述[6]。紧接着继续提问“通过理论课程的学习，同学们都清楚纯卵磷脂是白色粉末，但是卵磷脂容易发生氧化，颜色变深，如市场上购买的磷脂胶囊产品，有颜色微黄到深褐色的都有，然而颜色越浅的普遍要贵些，因此我们在提取卵磷脂的过程中应如何避免其发生氧化色变？”，学生们通过一番的谈论得出：低温和避免氧气的接触可以减少氧化反应的发生，因此可以采用低温减压浓缩或者同时冲入惰性气体（比如氮气）进行保护。当讲解到实验提取步骤的时候，再次进行提问“这次实验最重要的步骤是分离提取，在我们食品工业中，用到的分离方法主要有哪些？分别在哪些领域应用比较多？”，这是个发散性问题，没有唯一标准，要求学生去打破思维定势，让他们明白实验讲义中的方法不是唯一的方法，同时要求有多种方法摆在面前的时候应如何去选择最优。“离心分离法—密度差别大或者固液分离”“膜分离法—渗透速率差比较大的物质”“滤袋或滤纸过滤—分子大小不一样的物质”和“自然沉降—分子重量不一样的物质”。除了讲解和提问，学生实验过程中的操作的规范性需要实时进行矫正，达到快速正确的完成实验。通过课中的讲解、提问和操作指导，学生们的普遍反映：有种豁然开朗的感觉，不再是一味地依葫芦画瓢的去完成实验，能够发散思维地去思考为什么这样做、去探索是否有更好的方法可以更快的解决问题。同时对实验的操作也得到规范的训练。这使得学生的创新能力和动手能力得到很好的培养。

3课后：整理卫生、实验报告的书写

作为学生，从小就接受“讲文明、讲卫生、做事情要有头有尾”，因此我们要求学生不但要把实验又快又好地完成，而且要自觉清洁本组的器材、桌面和地面，废弃的试剂、破损的玻璃器材和垃圾要按要求分类倒废液桶和垃圾桶，清洗干净的器材按要求摆放。这是养成学生独立完成任务、自己事情自己干的良好习惯，因此整理工作的好坏也被纳入平时成绩的考核当中。实验报告，以往都是强调按学校格式要求完成各部分书写，格式和书面整洁程度已经得到很好的改善。为了进一步强化学生的独立思考和创新能力，这次提出了新要求，在完成各部分的基础上，要多完成两项加分内容：“预习疑问”和“实验建议和实验感想”，这两项不是必做题，但是做得好的学生，实验报告可以适当加分。“预习疑问”要求学生在预习实验的时候将自己遇到不能解决或者存在疑惑的问题进行记录，在实验课讲解的时候进行提出，让学生和教师一块进行讨论解答，然后课后将讨论的答案记录在实验报告中。“实验建议和实验感想”要求学生根据上一组完成的实验进行考虑，完成该实验有什么不一样的收获，或者对该实验有什么更好的建议（包括实验内容的建议和教师授课方式的建议）。在批改实验报告的时候，初步统计发现有将近52%的同学有添加这两项内容，近30%的学生比较有想法，能认真思考，写的比较好，实验报告成绩得以提升。

4多元化的评价体系

考核是一种督促形式，良好的考核评价能够使学生们养成良好的学习方法。整个实验过程中，我们把实验考核评价环节分为两大部分：实验过程中的平时成绩60%，实验报告40%。其中实验过程中平时成绩包括：实验清单的书写20%，实验准备情况10%，实验提问5%，实验操作20%，实验卫生整理5%。实验报告成绩包括：实验报告的预习情况10%、实验报告的书写规范和完整性10%、实验结果和思考题的准确性20%。客观公平的评价学生的实验基本操作、独立思考能力和创新能力，是我们实验改革的关键之所在，评分点多，实施起来比较繁琐、比较累，但是多元化的综合评价体系能够比较客观、公正、全面的反应学生对食品生物化学实验的整体学习情况。同时比较细的督促，学生学习的积极性和主动性很快就得到提升，，课堂纪律也得到很好的改善，最重要的是学生的自主能力和创新能力得到良好的培养，从而促进了食品生物化学实验教学质量的提升。

5结束语

经过近一年的食品生物化学实验的探索与实践，取得了良好效果，新的食品生物化学实验教学体系不但明显地促进了实验教学质量，还激发了学生对食品生化实验课程的浓厚兴趣。同时，培养了学生的整体意识和创意能力，加强了学生的团队协作精神，多角度地培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。全面促进了学生实验设计和实验操作的能力，为配合高素质应用型人才打下坚实基础。因此，改实验教学改革值得进一步的探索和推广。

参考文献

[1]宁正祥.食品生物化学[M].广州:华南理工大学出版社,2013.

[2]马宝全,佟淑敏,张宝珠.“悬念式”教学法在生物化学实验教学中的运用[J].实验技术与管理,2006,9(23):105-106.

[3]丁大鹏,马文丽,吴清华.问题教学法在生物化学实验教学中的运用初探[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),2009,11(1):65-66.

[4]孙玉军,王松华,马玉涵,等.构建生物化学实验教学新模式促进创新人才培养[J].安徽农学通报,2010(23):188-189.

[5]陈南羽,封禄田.卵磷脂的应用与开发[J].化学工业与工程技术,1999,20(2):21-23.

[6]汪秋安,叶方圆.卵磷脂的开发与应用[J].广西轻工业,1991(1):9-12.

作者:刘日斌 单位:韶关学院英东食品科学与工程学院