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生物化学课程教学改革论文

摘要:工程教育专业认证是推进我国人才培养与国际接轨的重要措施。分析在以工程教育专业认证为导向的新形势下,“生物化学”课程教学过程中存在的诸多问题,以及解决这些问题的可行性方法,以期培养具备竞争优势和发展潜力、能够满足国际需求的高素质毕业生。

关键词:工程教育专业认证;生物化学;教学;改革

2013年6月,在关于工程教育专业认证的《华盛顿协议》国际大会上,我国提交的加入协议的申请获得批准,标志着我国工程教育向国际化标准看齐,形成具有国际实质等效性的工程教育体系[1-2]。工程教育专业认证的目标是推进我国工程教育的改革,增强工程教育人才培养对产业发展的适应性,促进我国工程教育的国际互认[3-4]。食品科学与工程专业认证的核心理念是以学生为中心,其最终目的是要培养具备竞争优势和发展潜力的毕业生,保证学生培养质量满足从事相应职业的要求。江苏大学于2016年11月进行并顺利通过了食品科学与工程专业的工程教育认证,对该专业的建设和发展具有积极的指导和推进作用。学院对毕业生在如下方面做了毕业要求:工程知识、问题分析、设计与开发解决方案研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队沟通、项目管理和终身学习。专业课程体系中每一门课程的设置都围绕着培养出具备上述能力的毕业生这一目标进行。“生物化学”是用化学的理论和方法研究生命现象的一门学科,是一门集教学与实践相结合的综合性课程,主要包括生命物质的化学组成、结构、性质和功能等静态问题,以及各种化学物质在生物体内的代谢和代谢过程中涉及的能量转换等动态问题。“生物化学”是食品科学与工程专业的专业基础课,是工程教育认证体系的核心课程。该课程主要从以下2个方面支撑整个专业毕业生的知识和能力培养:①能够针对产品确定技术路线、设计生产工艺;②能够选择正确的方法制作食品,并能对食品原料的理化学性质进行测定、对食品的品质进行评价。

1“生物化学”课程教育现状及存在问题

“生物化学”作为专业基础课,其基本理论和方法是“食品加工”“食品保藏”“食品营养学”等专业课程的重要基础,在食品科学与工程专业学生能力培养中的地位非常重要[5]。江苏大学对该课程的设置是大二第2学期进行,包括理论课65学时,实验课25学时。理论课主要是通过多媒体进行基础理论和知识讲授,而实验课主要针对静态部分进行验证性和综合性实验。尽管多媒体教学结合了图片、动画和视频等教学手段,便于学生更好地理解空间结构和动态过程,并通过自己动手进行实验操作加深对理论知识的理解。但是,结合食品专业的工程教育认证标准和毕业生的毕业要求,发现该课程仍然存在以下主要问题,有待进一步改进。1.1先修课程理论知识缺乏。“生物化学”的学习需要先修普通化学和有机化学,具备一定的化学基础理论知识。但学校食品科学与工程专业在江苏省范围内招生较多,而鉴于江苏省高考的特点,部分考生在高中时未选修化学,因此化学基础比较薄弱。进入大学后,这部分学生学习“有机化学”已经比较吃力,再学习以有机化学为基础的“生物化学”就更为吃力。结果造成学生在学习过程中产生畏难情绪,进而丧失学习兴趣。而工程教育专业认证的核心理念是以学生为中心,最终的培养目标也是围绕学生这一主体为中心进行的。因此,学生基础薄弱是一个影响根本的问题,急待解决。1.2该课程基础理论多、知识抽象,学生理解困难。“生物化学”课程涉及的范围广、知识面大,既包括阐述核酸、蛋白质、糖类、脂类等生物大分子物质的结构与功能的静态部分,也包括阐述糖类代谢、脂类代谢等的动态部分,还有涉及中心法则的分子生物学部分的理论和知识等。课程中涉及的生物大分子,均具有庞大、复杂的空间结构,学生理解起来难度比较大。而且该课程还涉及到许多微观的生物学知识,内容抽象,无法像宏观世界一样用肉眼去观察,对于生物基础较薄弱的学生来讲,学习更是难上加难。学生普遍反映生化课的基础理论多、知识抽象,理解透彻比较困难,从而使得不少学生从心理上对该课程的学习产生畏惧心理。结果就是作为工程教育专业认证核心课程之一,“生物化学”无法有效支撑毕业生知识和能力的培养。1.3毕业生解决食品工程相关问题能力欠缺。工程教育专业认证的最终目的是要培养具备竞争优势和发展潜力的毕业生,保证学生培养质量满足从事相应职业的要求。而从目前“生物化学”教学现状来看,由于该课程知识点多,课程安排上也是理论教学占主体,实验教学为辅助,学生主要通过死记硬背掌握概念、原理等,结果导致对理论知识的理解有限,不能融汇贯通地灵活运用到对食品工程相关问题的解决中,其结果必然是达不到专业认证对毕业生能力培养的要求。

2新导向下的教学改革

“生物化学”不仅有助于学生掌握食品工程基础知识和专业知识,而且在学生进行综合实验、毕业论文等实践技能训练环节和创新能力培养方面都起着重要的作用,从而有力地支撑起毕业生知识和能力培养这一工程教育的终极目标。对于食品科学与工程专业来说,学生需要通过该课程的学习,从分子水平上认识生物体的化学组成及其在生命活动中所进行的化学变化和调控变化规律等生命现象的本质,并熟练掌握生物化学的实验技术和基本原理,进一步将其灵活应用到食品营养与健康,工艺设计与生产实践中,辅助解决食品工程相关问题,做到学以致用,从而实现知识和能力培养这一工程教育目标。由于学生个体的差异和课程本身的特点,许多学生在学习的过程中容易产生畏难情绪,而逐渐丧失学习兴趣,学习积极性不高。为了提高该课程的学习效果,激发学生的学习兴趣,将课堂教学内容更好地运用于工程教育实践中,针对上述存在问题,提出在教学过程中应着重于以下几方面的改革。2.1针对学生主体的不同采取措施。工程教育是以学生为本,需要渗透到每一门课程的培养目标中。因此,“生物化学”课程必须充分考虑到学生的特点,做到“因材施教,一切为了学生”。江苏大学食品科学与工程专业大部分江苏的学生在高中时未选修化学,造成他们在进入大学后,学习化学相关课程困难。针对学生的这一特点,江苏省教育厅也在不断探索,改革高考模式,增加学生在高中阶段选修各门课程的机会。另一方面,在进入大学阶段后,对于化学基础薄弱的学生,要有针对性地强化他们化学课程的学习。例如,学校可以增设高中化学补修班,学生可以利用课余时间补修高中化学;部分学生跟不上“生物化学”课程进度,可以利用课余时间申请补课。2.2改变教学模式。工程教育专业认证的核心理念是以学生为中心,学生是学习的主体。而传统的教学方法中,教师讲授占主导地位,学生处于被动接受的状态,这与工程教育专业认证的目标背道而驰。这种传统的教学方式培养的学生虽然掌握了一定的理论知识,但只知其然而不知其所以然,不利于学生创新能力和独立思考能力的培养。而“生物化学”是食品科学与工程专业的基础课程,学生对该课程的理解和掌握情况必然会影响其他相关专业课程的学习。因此,在进行工程教育专业认证的新形势下,必须改变教学模式,以学生为主体,教师起引导和辅导作用,教学过程将不再是传统的直接灌输理论知识。简单来说,即以生活中常见问题和实例导入,设置问题,引导学生思考,然后再通过课堂知识解决问题;也可以选取一定的章节,利用翻转课堂[6]等形式,引导学生自主学习,加深对关键问题的理解和掌握。2.3激发学生学习兴趣。兴趣是一切学习的动力[7]。“生物化学”是专业基础课,其知识点多。从静态生物化学部分来讲,内容理论性强;而从动态的生物化学来讲,内容晦涩难懂。如果单单以灌输理论为教学目的,授课不与食品科学实践相联系,学生很容易失去学习兴趣,而变成不得不学来应付考试。因此,如何激发学生的学习兴趣和求知欲变成关键点。首先,在教学过程中单纯的理论要多与生活相结合,尤其是利用身边常见实例,引起学生的关注和兴趣。例如,可以通过引入学生日常生活中常见的例子开始一堂课,引导学生思考,然后再切入知识点。其次,对于理解困难的空间结构和代谢过程,多媒体课件要多运用图片、动画和视频等直观的手段,甚至结合自制道具,帮助学生理解生物大分子的立体空间结构及动态的代谢过程等,增强学习的兴趣和动力。2.4理论与实践相结合,提高学生解决实际问题的能力。工程教育专业认证的目的是培养能够解决实际生产中各种工程问题的毕业生,因此理论与实践相结合极其重要。首先,知识点学习结束后,可以引入食品生产中的实际问题,引导学生利用所学知识来解决,从而增强了学生分析、归纳问题的能力,学会思考并与实践相联系。其次,实验教学是学生将课堂理论知识转化为动手能力的重要环节,在生物化学教学中要重视实验教学。传统的实验教学基本上教师设定好实验步骤,学生按部就班地依照步骤完成操作。以工程教育专业认证为导向的“生物化学”实验教学,应该以学生为主体。教师提出知识点,学生首先根据掌握的知识点,提出实验思路,讨论后设计实验过程,最后实施实验过程、评价实验效果。这种实验方法通过学生主动思考、设计路线、解决问题,将理论与实践相结合,为将来在国际食品工业中解决相关问题奠定基础。再次,鼓励学生参与科研活动。在大三和大四,学生有大量机会参与相关科研活动。在参与科研活动过程中,能够遇到各种比较接近实际生产的问题。而“生物化学”课程在二年级结束,学生可以充分利用“生物化学”和其他专业知识来解决这些问题。这对于提高学生解决实际问题的能力非常重要。因此,科研活动对于达到工程教育专业认证目标具有重要的支撑作用。

3结语

工程教育专业认证的目的是培养出对世界产业发展需求具有普适性的毕业生。食品工程专业认证在我国实施时间尚短,以专业认证为导向的毕业生的培养计划还处于不断调整阶段。“生物化学”作为该专业的基础课程,在专业认证中对培养高素质的应用型人才起着重要的作用。因此,在教学过程中,需要根据学生特点和专业认证对毕业生的要求,因材施教,不断调整教学模式,着重学生工程能力的培养,提升食品工程毕业生的教育质量,从而为我国甚至世界食品制造业提供具备国际竞争力的新型高素质人才。

作者:张晓云 张红印 顾香玉 赵利娜 单位:1.江苏大学 2.江苏科技大学

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