宋洋波 王進(jìn)英 張建華

(青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院, 西寧 810016)

進(jìn)入21世紀(jì),中國高校的 “雙一流”建設(shè)、新工科建設(shè)、金課程建設(shè)等都在不斷推進(jìn)。如何培養(yǎng)適應(yīng)時代發(fā)展需要的各類專業(yè)人才,是高校學(xué)科建設(shè)和課程建設(shè)的核心內(nèi)容。2018年,教育部出臺了《關(guān)于加強(qiáng)農(nóng)科教結(jié)合實(shí)施卓越農(nóng)林人才教育培養(yǎng)計劃2.0的意見》,把提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量和整體素質(zhì)以及為“三農(nóng)”事業(yè)提供更好的服務(wù)作為主要的改革方向,將地方特色、工程教育專業(yè)認(rèn)證理念與新工科理念相結(jié)合,注重教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的優(yōu)化與變革,積極探索多元化的教學(xué)模式,使我國培養(yǎng)的農(nóng)林科技人才能發(fā)揮更好的作用,得到更大的發(fā)展[1]。

隨著“健康中國2030”等國家重大戰(zhàn)略的實(shí)施,《天然產(chǎn)物與功能食品》課程作為以合成生物學(xué)為背景的食品專業(yè)新興學(xué)科,在食品科學(xué)與工程專業(yè)的本科教學(xué)過程中,需要突破以教師為主導(dǎo)的傳統(tǒng)教學(xué)模式,嘗試新的教學(xué)法,加強(qiáng)教與學(xué)的有效互動和反饋,從而提升學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果[2-3]。問題驅(qū)使學(xué)習(xí)(Problem-Based Learning,PBL)與翻轉(zhuǎn)課堂(Flipped Classroom)結(jié)合的教學(xué)模式在高校課程教學(xué)中已被成功應(yīng)用,我們參考已有的教學(xué)實(shí)踐案例[4-8],嘗試建立基于“PBL+翻轉(zhuǎn)課堂”的《天然產(chǎn)物與功能食品》課程教學(xué)模式,以期達(dá)到如下的教學(xué)效果:增進(jìn)學(xué)生對天然產(chǎn)物產(chǎn)品“產(chǎn)業(yè)化”的理解,使本專業(yè)學(xué)生緊密聯(lián)系工程思維與課程學(xué)習(xí)預(yù)見專業(yè)前景;巧妙結(jié)合課程知識點(diǎn)與技術(shù),通過提出問題、分析問題和解決問題的模式,培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)領(lǐng)域的邏輯思維能力、技術(shù)應(yīng)用能力與思辨能力;通過學(xué)科涉及的具體天然產(chǎn)物設(shè)置研究方向,讓學(xué)生通過收集、學(xué)習(xí)和處理信息來模擬體驗(yàn)功能性食品的研發(fā)過程,圍繞具體目標(biāo)材料與天然產(chǎn)物,利用已有知識基礎(chǔ)展開調(diào)研和策劃,結(jié)合食品行業(yè)的實(shí)際需求,最終獲得問題的解決方案。

1 傳統(tǒng)與新型教學(xué)模式的對比分析

傳統(tǒng)教學(xué)模式是以教師為中心,將課程內(nèi)容按照“教師講授→學(xué)生接受”的流程進(jìn)行教學(xué),教師在授課過程中注重對知識的傳授,但忽視了對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)及自主學(xué)習(xí)能力的提高,因而導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)踐能力較弱。此教學(xué)模式的特點(diǎn)是,教師講授的時間相對較長,課堂氣氛相對沉悶,學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握很大程度上取決于教師講授知識的內(nèi)容,雖注重“教”和“學(xué)”,但往往會忽略了學(xué)生對知識的掌握和應(yīng)用[5]。采用傳統(tǒng)教學(xué)模式,對于食品科學(xué)與工程這類偏重實(shí)踐的學(xué)科難以達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)效果,更不能讓學(xué)生今后能將課本知識在從事的專業(yè)工作中應(yīng)用?？傊?傳統(tǒng)教學(xué)模式主要針對高校教學(xué)任務(wù)而設(shè)計,忽略了學(xué)生在課堂上的主體地位,由于缺乏學(xué)生對知識掌握程度的反饋,也導(dǎo)致教學(xué)過程中教師難以了解到學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況。

新型教學(xué)模式“PBL+翻轉(zhuǎn)課堂”是讓學(xué)生根據(jù)自身發(fā)展需要進(jìn)行個性化學(xué)習(xí),并在課前利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。此教學(xué)模式在激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和解決問題能力方面具有較大優(yōu)勢,能有效培養(yǎng)學(xué)生主動思考、主動探索、主動實(shí)踐的興趣,能更好地培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力和團(tuán)隊(duì)合作精神[6]。 “PBL+翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式將“教學(xué)-學(xué)習(xí)-實(shí)踐”緊密結(jié)合在一起,強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)與實(shí)踐的緊密結(jié)合,強(qiáng)調(diào)對知識的掌握和應(yīng)用。新型教學(xué)模式將知識傳授、能力培養(yǎng)和素質(zhì)教育三者融為一體,對于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析問題與解決問題的能力、團(tuán)隊(duì)合作精神以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力具有明顯優(yōu)勢。同時,此教學(xué)模式將“產(chǎn)業(yè)化”問題融入課堂,以解決企業(yè)急需技術(shù)問題為先導(dǎo),結(jié)合課程內(nèi)容為目標(biāo),課程方案設(shè)計為手段,充分利用教學(xué)資源及企業(yè)資源,有望為食品行業(yè)培養(yǎng)出貫通“產(chǎn)-學(xué)-研”的高素質(zhì)復(fù)合型人才[7-8]

2 新型教學(xué)模式應(yīng)用于課程教學(xué)的措施

2.1 優(yōu)化教學(xué)模式,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

我們在《天然產(chǎn)物與功能食品》課程教學(xué)中,采用“PBL+翻轉(zhuǎn)課堂”模式實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。首先,教師需要設(shè)計與課程相關(guān)的問題(涉及食品化學(xué)和生物合成)作為導(dǎo)入環(huán)節(jié),這些前沿科學(xué)技術(shù)問題具有綜合性和復(fù)雜性。其次,學(xué)生通過課前查閱資料或自主學(xué)習(xí)對問題進(jìn)行歸納總結(jié)。在課堂上,學(xué)生匯報討論結(jié)果和解決方案,并與教師共同研討。與此同時,采用“一段視頻、一場報告及一篇綜述”的形式,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),并通過小組討論、問題分析提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。教學(xué)過程包括課前準(zhǔn)備(PPT課件、網(wǎng)絡(luò)資源、閱讀和預(yù)習(xí))、課堂學(xué)習(xí)(講解和討論、課后練習(xí)與反饋)和課后拓展,并充分利用客戶端學(xué)習(xí)軟件、虛擬仿真軟件、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)平臺在不同階段傳遞知識和幫助學(xué)生內(nèi)化。這種教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)了“教學(xué)-學(xué)習(xí)-實(shí)踐”的良性互動,有助于學(xué)生綜合能力和實(shí)踐能力的提升。

在具體實(shí)施過程中需要注意以下幾個方面:(1)導(dǎo)入問題需簡單且貼近生活,否則會使學(xué)生失去解決問題的興趣;(2)以小組合作的方式,分配任務(wù)且調(diào)動成員的主動性和積極性;(3)對知識點(diǎn)內(nèi)化的問題設(shè)計,以課程系統(tǒng)為基石;(4)合理分配課堂學(xué)習(xí)和各項(xiàng)任務(wù)實(shí)施的時間。

2.2 梳理知識體系,做到有的放矢

《天然產(chǎn)物與功能食品》課程內(nèi)容涉及生物學(xué)、藥用植物學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物合成的生源學(xué)、植物化學(xué)分類學(xué)、藥劑學(xué)、食品化學(xué)等相關(guān)專業(yè)知識,研究對象為各類生物(動物、植物、海洋生物及微生物)的次級代謝產(chǎn)物,具有微觀、抽象且復(fù)雜的特點(diǎn)。生物體二次代謝產(chǎn)物及內(nèi)源生理活性物質(zhì)的提取、分離以及結(jié)構(gòu)、功能、生物合成、化學(xué)合成與修飾及其用途等,所涉及的知識脈絡(luò)多而復(fù)雜,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中面對如此厚重而繁瑣的課程內(nèi)容,往往表現(xiàn)出學(xué)習(xí)動力不足,學(xué)習(xí)目的不明確,難以掌握知識點(diǎn),檢測設(shè)備操作流程與實(shí)際應(yīng)用相脫節(jié)等問題。

教師授課過程中涉及專業(yè)領(lǐng)域中的知識點(diǎn)、檢測設(shè)備、設(shè)備使用流程及相應(yīng)的技術(shù)原理,由于專業(yè)性較強(qiáng)且非日常生活所接觸的事物,學(xué)生理解不透徹,很難做到靈活運(yùn)用。在國家教育改革及新農(nóng)科人才培養(yǎng)等政策的推動下,對于單一課程需全線整合,強(qiáng)調(diào)學(xué)生掌握單一課程完整知識,同時建立學(xué)科與學(xué)科之間、課程與課程之間的聯(lián)系與內(nèi)容銜接,引導(dǎo)學(xué)生形成專業(yè)內(nèi)課程的系統(tǒng)認(rèn)識和承上啟下式學(xué)習(xí)方法,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)動,以期畢業(yè)后可順利適應(yīng)經(jīng)濟(jì)有效的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境并能為生產(chǎn)上提供合理、可行的策略。因此,我們對《天然產(chǎn)物與功能食品》課程內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)整理(圖1)。

圖1 系統(tǒng)整理后的《天然產(chǎn)物與功能食品》課程內(nèi)容

2.3 融入“產(chǎn)-學(xué)-研”,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力

教學(xué)內(nèi)容是決定教學(xué)效果的關(guān)鍵因素。以融入“產(chǎn)-學(xué)-研”的思維為導(dǎo)向,拓展基于“PBL+翻轉(zhuǎn)課堂”模式的教學(xué)內(nèi)容,有利于學(xué)生探索功能性食品的市場定位,逐漸形成以研究成果轉(zhuǎn)化為目的的“工業(yè)化”思維習(xí)慣,逐步夯實(shí)專業(yè)課基礎(chǔ),從而形成實(shí)用性人才的雛形。應(yīng)根據(jù)企業(yè)與行業(yè)的需求,融合試驗(yàn)流程與工業(yè)化生產(chǎn)工藝進(jìn)行教學(xué),有效地將課程內(nèi)容與實(shí)際生產(chǎn)銜接,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及實(shí)踐能力。將課程知識點(diǎn)蘊(yùn)藏于PBL設(shè)計案例中,加強(qiáng)理論與實(shí)踐的融會貫通,并結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂,引導(dǎo)學(xué)生以團(tuán)隊(duì)形式完成自主學(xué)習(xí)。

課程內(nèi)容向產(chǎn)業(yè)化、本地化拓展。青稞、枸杞、沙棘、冬蟲夏草等是青海地區(qū)特有的綠色生態(tài)農(nóng)產(chǎn)品,可以結(jié)合當(dāng)?shù)厥称放c藥品企業(yè)的生產(chǎn)需求,進(jìn)行天然產(chǎn)物資源利用及功能食品的研究與開發(fā)。將目標(biāo)天然產(chǎn)物的提取、分離及鑒定技術(shù)與生產(chǎn)工藝相融合,使學(xué)生了解各項(xiàng)相關(guān)技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用及需要解決的技術(shù)問題,以便在課程學(xué)習(xí)的過程中同時思考如何進(jìn)行工藝優(yōu)化及產(chǎn)業(yè)技術(shù)改進(jìn)。以“用黑青稞麩皮提取花色苷”為例,學(xué)生通過課前查閱文獻(xiàn)資料了解黑青稞的食用及藥用價值,同時認(rèn)識到黑青稞麩皮中的花色苷為具有抗氧化、抗衰老、抗癌、預(yù)防心血管疾病等多種藥理活性的重要功能性成分;繼而通過課程學(xué)習(xí)與小組協(xié)作設(shè)計花色苷的提取工藝(酸性乙醇浸提與pH示差法測定含量)、分離純化(花青素粗提液→樹脂預(yù)處理→花青素粗提液吸附→洗脫→收集洗脫液)與鑒定(HPLC技術(shù)),同時利用DPPH、ABTS自由基清除率及FRAP值確定黑青稞花色苷的抗氧化性。除此之外,還通過當(dāng)?shù)靥厣l(fā)酵食品——黑青稞甜醅的發(fā)酵工藝與產(chǎn)品的功能性,延伸了解到β-葡聚糖(降血糖、降血脂及防治糖尿病)、酚類(清除自由基和增強(qiáng)抗氧化能力)、黃酮(增強(qiáng)抗氧化能力)、膳食纖維(減肥)等其他功能性成分對人體的保健作用,最后根據(jù)各物質(zhì)的特性完成黑青稞甜醅發(fā)酵工藝的優(yōu)化。

2.4 建立多元化考核體系,注重綜合評價

傳統(tǒng)的考核方式主要以期中與期末考試成績?yōu)橹?通過考核學(xué)生對理論知識的記憶程度來評定學(xué)生的成績。但《天然產(chǎn)物與功能食品》課程內(nèi)容涉及到的知識點(diǎn)較多,單一考核方式不能全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,不能調(diào)動學(xué)生對知識獲取的主動性和積極性。

“PBL+翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式將單一考試轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢撐?報告+視頻”的綜合能力考核,考核方式更全面,不但達(dá)到了重視教學(xué)過程的目的,也更符合課程教學(xué)改革的目標(biāo)。課程考核內(nèi)容主要包括課堂表現(xiàn)(30%)、參與度(40%)和平時成績(30%)3個部分。其中,由課堂報告呈現(xiàn)的課堂表現(xiàn)(15%)和參與度(20%)均能反映出學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握情況以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力;平時成績則由課后文獻(xiàn)收集和撰寫綜述2個部分組成。另外,拍攝實(shí)驗(yàn)視頻的質(zhì)量與內(nèi)容更能展示學(xué)生的課堂表現(xiàn)(15%)與參與度(20%),進(jìn)而體現(xiàn)個人平時對課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)與理解情況。通過課堂評價、學(xué)生自評及團(tuán)隊(duì)互評等多元化評價方式,收集參與“PBL+翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)的評價信息,使學(xué)生通過主觀與客觀2個方面了解自身是否具備專業(yè)知識的掌握和運(yùn)用能力,并將課前、課堂及課后評價及時反饋給學(xué)生,讓他們更好地了解自己對課程內(nèi)容掌握的動態(tài)情況。建立的多元化考核體系,可以客觀公正地體現(xiàn)學(xué)生對理論知識的理解與掌握情況,更深層地反映其對本門課內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用能力,從而彌補(bǔ)了單一考試評價模式的不足,因此可以充分調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)的能力,促進(jìn)培養(yǎng)目標(biāo)的多重實(shí)現(xiàn)。

3 新型教學(xué)模式用于課程教學(xué)的成效

自2021年以來,隨著“PBL+翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式在《天然產(chǎn)物與功能食品》課程教學(xué)應(yīng)用過程中的不斷改進(jìn)與深入,學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性與團(tuán)隊(duì)合作能力被充分調(diào)動,較好地培養(yǎng)了學(xué)生的科研創(chuàng)新能力,學(xué)生的選課率也逐年提升。通過貫通“產(chǎn)-學(xué)-研”的思維導(dǎo)向,拓展基于“PBL+翻轉(zhuǎn)課堂”模式的教學(xué)內(nèi)容,顯著提升了課程理論教學(xué)的效果,主要表現(xiàn)在學(xué)生的上課出勤率始終較高,課堂提問人數(shù)增多,以及課程考核成績逐年提升。借助信息化與虛擬仿真等多種方式,實(shí)現(xiàn)了課堂內(nèi)外的互補(bǔ),建立了知識、能力及綜合素質(zhì)同步提升的課程體系,使得課堂從學(xué)校延伸至產(chǎn)業(yè)。與課程教學(xué)改革前相比,改革后的《天然產(chǎn)物與功能食品》課程教學(xué)模式實(shí)施效果良好,2022年學(xué)生評課成績?yōu)?7.8分,對此教學(xué)模式認(rèn)可度較高,教學(xué)改革取得了如下所述的成效。

(1)激發(fā)了學(xué)生參與科學(xué)研究的熱情。在后續(xù)的專業(yè)課程教學(xué)中,師生之間亦形成良性互動,就專業(yè)知識、研究領(lǐng)域以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展開展一系列討論,在《食品化學(xué)》《食品質(zhì)量安全》《發(fā)酵工程原理》等課程的實(shí)驗(yàn)及畢業(yè)設(shè)計階段,學(xué)生能夠得心應(yīng)手地利用課內(nèi)知識,完整設(shè)計實(shí)驗(yàn)程序,完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,進(jìn)行科學(xué)研究,撰寫實(shí)驗(yàn)報告及論文。

(2)增強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)與學(xué)術(shù)素養(yǎng),同時提高了學(xué)生對專業(yè)知識的研習(xí)能力。2019級學(xué)生在升學(xué)與復(fù)試中表現(xiàn)出良好的專業(yè)基礎(chǔ)素養(yǎng),競爭力穩(wěn)固加強(qiáng),一些學(xué)生還順利進(jìn)入江南大學(xué)、中國海洋大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、瓦赫寧根大學(xué)等國內(nèi)外高校繼續(xù)深造。2018級進(jìn)入食品行業(yè)從事產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)管理、質(zhì)檢與科研等工作的學(xué)生,企業(yè)反饋的評價良好,表現(xiàn)出眾。

(3)提升了學(xué)生的專業(yè)研發(fā)競賽實(shí)力。2019級、2020級學(xué)生積極參與校內(nèi)外組織的各類科創(chuàng)項(xiàng)目和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、“互聯(lián)網(wǎng)+”及虛擬仿真競賽,并在第七屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)全國總決賽斬獲銀獎,在第三屆全國食品專業(yè)工程實(shí)踐訓(xùn)練綜合能力競賽中榮獲二等獎。

4 小結(jié)

“PBL+翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式在《天然產(chǎn)物與功能食品》課程中的應(yīng)用,能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動他們參與課堂教學(xué)實(shí)踐的積極性和主動性,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和科研創(chuàng)新的能力。同時,引入翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式也能更好地適應(yīng)社會對復(fù)合型人才的需求。然而,在具體實(shí)施過程中仍存在一些問題,如教學(xué)大班人數(shù)過多時如何分組、如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性以及如何設(shè)計符合課程特點(diǎn)的案例等,這些問題需要在教學(xué)過程中不斷總結(jié)和探索。首先教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神,加強(qiáng)師生之間的溝通和交流,激發(fā)學(xué)生的主觀能動性,促進(jìn)他們主動學(xué)習(xí)和思考。同時,教師也要不斷更新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,改變傳統(tǒng)教學(xué)模式下教師主導(dǎo)而學(xué)生被動的情況。總之,“PBL+翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式作為一種新型的教學(xué)方式,在未來仍有很大的發(fā)展空間。高校應(yīng)以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo),不斷探索新的教育方式和手段,完善教學(xué)模式和內(nèi)容,才能真正實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和社會責(zé)任感的復(fù)合型人才的目標(biāo)。