摘 要 “生物反應工程”課程作為生物工程專業(yè)的核心課程，其理論性和應用性皆很強，在應用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)過程中發(fā)揮著重要作用。發(fā)酵食品課程群教學團隊為提高學生的自主學習能力、動手能力、工程思維能力及團隊意識，以學生為中心，以目標為導向，將項目式教學法應用于“生物反應工程”課程教學中，教學實踐結果初見成效，現(xiàn)就此討論以期能為相關課程的教學構建與實踐提供參考。

關鍵詞 生物反應工程；項目式教學；自主學習；小組討論

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A " "DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.30.044

Application of PBL Project-based Teaching Method in the Teaching of

\"Bioreaction Engineering\" Course in Agricultural Colleges and Universities

QU Chunyun， LIU Junyan， LIU Gongliang

（College of Light Industry and Food Science， Zhongkai University of Agriculture and Engineering，

Guangzhou， Guangdong 510225）

Abstract Biological Reaction Engineering， as a core course of bioengineering， has strong theoretical and practical significance， and plays an important role in the cultivation of applied innovative talents. To improve students' self-learning ability， hands-on ability， engineering thoughts， and team awareness， the problem-based learning method is applied to the teaching of Biological Reaction Engineering by the teaching group of the fermentation food course focusing on student-centered and goal oriented approach. Results of teaching practice have shown initial effectiveness， and this discussion here is aimed at providing reference for the teaching construction and practice of other related courses.

Keywords Biochemical Reaction Engineering; problem-based learning; autonomous learning; panel discussion

仲愷農(nóng)業(yè)工程學院是1925年創(chuàng)辦的農(nóng)工學校，立足廣東，面向全國，培養(yǎng)具有真實學識與創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應用型人才?；趯W校的人才培養(yǎng)目標，輕工食品學院生物工程系制訂了生物工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，即在知識上應具有扎實的生物學專業(yè)知識，在能力上應具備熟練的實驗操作技能與較強的工程應用能力，在素質(zhì)上應富有社會責任感。本專業(yè)在教學、科研及學科建設上皆側重于食品發(fā)酵與釀造[1]。“生物反應工程”是生物工程專業(yè)的專業(yè)核心課程，它具有工程“技術”和“科學”的雙重特點，理論性和應用性皆很強[2]，在應用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)過程中發(fā)揮著重要作用[3]。前期，仲愷農(nóng)業(yè)工程學院發(fā)酵食品課程群教學團隊將案例分析及實驗設計引入“生物反應工程”課程教學，使學生在掌握重要知識點的同時學會應用。然而，當學生撰寫畢業(yè)論文、課程設計或開展大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目時，團隊教師發(fā)現(xiàn)學生的自主學習能力、動手能力、工程思維能力及團隊意識還有待提高。

項目式教學法（Problem-Based "Learning，PBL）主張學生在實踐中學習，被國內(nèi)外許多大學證明是提高大學生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的有效途徑[4-5]。因此，發(fā)酵食品課程群教學團隊將PBL項目式教學法引入“生物反應工程”課程教學，以學生為中心開展教學，培養(yǎng)學生的自主學習能力、工程思維能力及團隊協(xié)作能力，提升學生整體素質(zhì)。

1 "項目式教學法的內(nèi)容設計

基于生物工程專業(yè)特色，發(fā)酵食品課程群教學團隊積極深入食品企業(yè)，探索產(chǎn)教融合、協(xié)同育人路徑。本專業(yè)與廣東省九江酒廠有限公司、廣州市從化順昌源綠色食品有限公司、廣東十二嶺酒業(yè)有限公司、廣東海天創(chuàng)新技術有限公司及廣東美味鮮調(diào)味食品有限公司等多家知名食品企業(yè)長期開展產(chǎn)學研合作，發(fā)展并形成食品微生物工程特色，為嶺南特色食品產(chǎn)業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展培養(yǎng)人才。因此，“生物反應工程”課程的項目設計內(nèi)容也源于科研項目或實際生產(chǎn)需求，具體內(nèi)容設計見表1。進行項目式教學內(nèi)容設計時，需考慮每一章節(jié)的核心知識點及學生基本能力要求點，將項目設計內(nèi)容與核心知識點和學生基本能力要求點進行有機串聯(lián)，在滿足課程教學基本要求的同時，使學生具有項目設計的整體概念，并體現(xiàn)新穎性和可操作性。同時項目成果必須具備可考核性，能進行完成度評價。以學生為中心的教學，必須因材施教，因此本課程設計的PBL項目式教學內(nèi)容包含三種不同難度層次且皆具有可操作性的訓練項目。每一學期的項目內(nèi)容也會根據(jù)教學團隊獲得的橫向課題進行更新或新增，以滿足學生的學習需求。

以酶促反應動力學章節(jié)為例，學生需要掌握的知識點有：酶的基本特性、酶活的影響因素、米氏方程、可逆抑制類型及應用等；學生的基本能力要求點為：掌握相關知識點并具備應用相關知識點解決實際生產(chǎn)中問題的能力。基于以上知識點和學生能力要求點設計本章節(jié)的項目內(nèi)容。其中難度系數(shù)為“易”的項目設計，以淀粉酶為研究對象，探究商業(yè)化淀粉酶的最適催化溫度及pH，使學生掌握酶活測定方法，了解溫度和pH是影響酶活性的重要影響因素，同時鍛煉學生的動手動腦能力并應用所學知識開展簡單的實驗設計；難度系數(shù)為中的項目則是在學生掌握酶活性測定的基礎上，具備靈活應用米氏方程的變形設計實驗，進行酶的特征參數(shù)（Km和Vmax）測定的能力；而難度系數(shù)為難的項目則需學生具備應用米氏方程分析問題及解決問題的能力。此時引入藥物阿卡波糖，其作為 -糖苷酶抑制劑，在治療2型糖尿病方面發(fā)揮著重要作用，因此需要學生掌握米氏方程變形、酶活測定方法及可逆抑制劑的判斷依據(jù)，以探究阿卡波糖對 -淀粉酶的抑制類型。

鑒于項目式教學中的項目能夠轉化和落地，難度系數(shù)為“難”的項目在設計過程中包含研究內(nèi)容和應用內(nèi)容兩部分，后期可以根據(jù)學生的項目開展情況進行大學生創(chuàng)新訓練項目申報及撰寫相關論文和專利，參加大學生生命科學競賽。如從米酒發(fā)酵醪液中進行多糖或多肽類活性物質(zhì)的分離純化，探究其抑制 -淀粉酶的活性程度，并與阿卡波糖對 -淀粉酶的抑制效果進行比較，評價其作為新降糖藥物的可能性。此類項目的實施能引導學生關注行業(yè)熱點問題和國家的人才需求，讓學生明白自己要學什么和做什么，以此培養(yǎng)學生的工程思維能力、團隊協(xié)作能力及社會責任感。

2 "項目式教學法的實施

項目式教學法的實施流程見圖1（p145），第一堂課前由教師和學委根據(jù)學生的個人特點完成分組（4―6人/組，設置小組組長），保證每組學生的學習能力和水平相當，確保小組學習質(zhì)量。第一堂課時，小組成員自主選擇難易不同的項目進行后期的學習；教師簡單介紹整章節(jié)的教學內(nèi)容及教學目標，并對學生提出能力目標要求；同時按照仲愷農(nóng)業(yè)工程學院大學生大創(chuàng)項目的撰寫要求對小組的項目書撰寫提出要求。在實施小組討論之前，先讓學生獨立自學10 min，列出自己提煉的重點、難點及疑惑點；然后以小組為單位展開交流。在項目式教學法實施過程中，教師借助雨課堂進行學生考勤檢查；針對重難點問題，學生可以借助雨課堂，通過在線討論模塊與教師和同學進行線上交流；教師可通過雨課堂發(fā)布作業(yè)，掌握學生的學習進展及對知識點的理解程度。

圖1 “生物反應工程”項目式教學法的實施流程圖

學生通過課堂討論及資料查閱完成項目報告的撰寫，在課后及實驗課中完成項目的實施目標。在課程結束前2周，學生在課堂上通過PPT分享小組項目成果，全員參加交流并開展小組相互打分。每組PPT匯報交流結束后，教師進行點評并打分。項目創(chuàng)新性好、完成效果佳者，可獲得優(yōu)秀成績并推薦參加大創(chuàng)項目或競賽。通過項目實施，學生對知識點的記憶、動手能力及團隊協(xié)作能力皆得到提升。

3 "項目式教學法的評價

長期以來，學生為知識而學，為應試而學，學習表層化嚴重，考過就忘。加上智能手機、電腦等移動終端的廣泛應用，學生沉浸于碎片化的“快餐式”和“瀏覽式”的淺層學習?？己朔绞綉纱蟊戎氐膽嚳己讼蚨嗑S度考核轉變，使學生的學習動機由被動應試向主動獲取知識以解決實際問題而改變。因此，在項目式教學過程中，教學團隊重新設計課程考核方式，將原本70%的卷面成績占比下調(diào)至60%，削弱應試考核占比。將學生的課堂參與度、團隊協(xié)作能力、課堂作業(yè)及項目參與度和完成度等融入課程考核，以調(diào)動學生的自主學習能力、團隊協(xié)作能力和動手實踐能力。

PBL項目式教學法的評價主體由前期單一的教師評價轉向多維主體評價，包括自我評價、組內(nèi)評價、組間評價及教師評價。因此，學生獲得的成績更能反映其實際學習情況，評價標準見表2。項目式教學法實施后，學生之間出現(xiàn)比著學、督促著學的現(xiàn)象，提高了學生的學習熱情和氛圍。學生掛科現(xiàn)象有所改善，進行項目申報及競賽的積極性有所增強，參與競賽獲獎人數(shù)實現(xiàn)零的突破。學生也普遍反映通過項目式教學，他們在項目申報、參賽及后期開展畢業(yè)論文的過程中更得心應手。

表2 PBL項目式教學法的評價標準

4 "結語

PBL項目式教學已被國內(nèi)外多所高校證實能提高大學生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。發(fā)酵食品課程群教學團隊通過梳理并遴選出“生物反應工程”課程的核心知識點，通過PBL項目式教學，以學生為中心，以目標為導向，將課程核心知識點、學生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)有機貫穿一體，實現(xiàn)知識、能力和素質(zhì)的一體化訓練。教學實踐結果初見成效，希望本論文能為相關課程的教學改革提供一定參考。

*通信作者：劉功良

基金項目：仲愷農(nóng)業(yè)工程學院2022年校級課程思政專項教學改革研究培育建設項目““生物反應工程”課程思政教學改革”（仲教字[2022]55號）；仲愷農(nóng)業(yè)工程學院2022年校級質(zhì)量工程項目“新農(nóng)科背景下《生物反應工程》課程教學改革與實踐”（仲教字[2022]48號）；仲愷農(nóng)業(yè)工程學院2020年度校級質(zhì)量工程項目“發(fā)酵食品課程群教學團隊”（仲教字[2021]04號）；仲愷農(nóng)業(yè)工程學院2020年度“十三五”規(guī)劃教材建設項目“生物工程分析檢驗實驗指導”（仲教字[2021]03號）；廣東省本科高校教學質(zhì)量與教學改革工程建設項目“《食品生物化學》教學團隊”（粵教高函［2020］19號）；廣東省研究生教育創(chuàng)新計劃項目（2023SFKC_057）。

參考文獻

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