基于CDIO 理念的 “食品化學(xué)” 與 “食品生物化學(xué)” 課程的有機(jī)融合

馬永杰，高雪楠，包洪亮，呂 冉，和朝軍，押輝遠(yuǎn)，王立業(yè)

（1. 洛陽(yáng)師范學(xué)院食品與藥品學(xué)院，河南洛陽(yáng) 471934；2. 洛陽(yáng)師范學(xué)院 數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471934；3. 吉林毓文中學(xué)，吉林 吉林 132000）

0 引言

在新的教育形勢(shì)下，面對(duì)奔騰而至的新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革對(duì)人才的迫切需求，如何整合教學(xué)資源，創(chuàng)設(shè)新的教學(xué)模式，尋求最佳的教學(xué)效果，已經(jīng)成為每個(gè)教育工作者必須積極思考的問(wèn)題[1-2]。CDIO 是構(gòu)思（conceive）、 設(shè)計(jì)（design）、 實(shí)現(xiàn)（implement）、運(yùn)作（operate） 的英文縮寫，是一種經(jīng)典工程教育模式，該模式以培養(yǎng)新一代高水平工程師為目標(biāo)，以科技為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)工程教育過(guò)程中注重對(duì)學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)[3-4]。

為了達(dá)到新工科教育下的人才培養(yǎng)目標(biāo)，洛陽(yáng)師范學(xué)院食品與藥品學(xué)院實(shí)施了新的本科教學(xué)方案。在新的教學(xué)方案中，基于CDIO 教育理念，為了實(shí)施相關(guān)學(xué)科的交叉、滲透，避免相關(guān)學(xué)科的重疊，在原來(lái)人才培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上，對(duì)食品專業(yè)的基礎(chǔ)課“食品生物化學(xué)” 和核心課程 “食品化學(xué)” 進(jìn)行了整合?！笆称坊瘜W(xué)” 與 “食品生物化學(xué)” 這2 門課程在內(nèi)容上存在交叉和重疊，這就要求任課教師在教學(xué)過(guò)程中多溝通，相互協(xié)調(diào)與配合，避免出現(xiàn)浪費(fèi)教學(xué)時(shí)間、降低教學(xué)的整體效果的情況。

因此，筆者緊密結(jié)合所在的學(xué)院專業(yè)特點(diǎn)和學(xué)科特色，通過(guò)長(zhǎng)期的教學(xué)與調(diào)研，按照CDIO 教育理念與國(guó)家新工科建設(shè)要求，對(duì)食品與藥品專業(yè)的“食品化學(xué)” 與 “食品生物化學(xué)” 課程進(jìn)行有機(jī)融合的改革，從而合理安排2 門課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)時(shí)間，有效提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神及工程素養(yǎng)。從課程的定位及目的、教學(xué)內(nèi)容有機(jī)融合、教學(xué)方法、考核方式等方面進(jìn)行探索性改革。

1 課程的定位及目的

“食品化學(xué)” 課程被定位為食品專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是食品專業(yè)學(xué)生考研的專業(yè)課，該課程的理論性與實(shí)踐性都比較強(qiáng)。該課程主要研究各種食品在加工與貯藏中發(fā)生的一系列化學(xué)變化及這些變化對(duì)食品品質(zhì)的影響及采取的控制措施，其知識(shí)體系偏重于基礎(chǔ)應(yīng)用方面。在學(xué)習(xí)該課程前，要求學(xué)生的 “有機(jī)化學(xué)”“無(wú)機(jī)化學(xué)” 及 “生物化學(xué)” 等科目的基礎(chǔ)知識(shí)要扎實(shí)，為此將 “食品化學(xué)” 課程稱為化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)課知識(shí)的鏈接橋梁?！笆称坊瘜W(xué)” 開設(shè)的目的就是使學(xué)生通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，能夠運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)解決與分析食品加工過(guò)程中存在的質(zhì)量問(wèn)題，更好地保證食品質(zhì)量，同時(shí)為后期學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)核心課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。而 “食品生物化學(xué)” 更偏向基礎(chǔ)性，側(cè)重研究生物體分子結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝及遺傳信息傳遞的分子基礎(chǔ)和調(diào)控規(guī)律，是許多自然科學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)[5]，所以在食品專業(yè)通常被定位為基礎(chǔ)課?！笆称飞锘瘜W(xué)” 開設(shè)的目的就是讓學(xué)生通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握生命活動(dòng)中重要組成成分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，熟悉生物體內(nèi)重要的生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，從而為后期學(xué)習(xí) “食品化學(xué)”“食品原料學(xué)”“食品工藝學(xué)”“食品安全與分析檢測(cè)” 等專業(yè)課程提供理論基礎(chǔ)。

2 教學(xué)內(nèi)容有機(jī)融合

“食品化學(xué)” 與 “食品生物化學(xué)” 課程的內(nèi)容重復(fù)比例較大，如兩門課程中的重點(diǎn)基礎(chǔ)章節(jié)糖、蛋白質(zhì)、脂類、礦物質(zhì)、維生素及酶，這就要求任課教師課前進(jìn)行溝通，對(duì)于教學(xué)計(jì)劃與內(nèi)容進(jìn)行合理規(guī)劃、總體協(xié)調(diào)，更有效地利用課上時(shí)間，保證兩門課程的授課質(zhì)量。鑒于上述問(wèn)題，結(jié)合洛陽(yáng)師范學(xué)院食品與藥品學(xué)院的專業(yè)特點(diǎn)和學(xué)科特色，基于CDIO 教育理念，對(duì) “食品化學(xué)” 與 “食品生物化學(xué)” 的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)融合，合理分配與銜接?！笆称飞锘瘜W(xué)” 教學(xué)內(nèi)容由靜態(tài)生物學(xué)和動(dòng)態(tài)生物學(xué)2 個(gè)部分組成，其中靜態(tài)生物學(xué)內(nèi)容涉及到生物大分子——糖類、脂類、核酸、蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)及酶，其內(nèi)容在 “食品化學(xué)” 中也有，對(duì)這部分內(nèi)容就要根據(jù)兩門課程側(cè)重點(diǎn)的不同進(jìn)行有機(jī)融合?！笆称坊瘜W(xué)” 課程內(nèi)容側(cè)重于食物采摘后或動(dòng)物屠宰后生物體內(nèi)的成分變化及加工過(guò)程中與食品質(zhì)量有關(guān)的一些變化，如針對(duì)蛋白質(zhì)章節(jié)，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)，這些基本內(nèi)容留在 “食品生物化學(xué)” 課程里詳細(xì)講解，在 “食品化學(xué)” 課程中不再重復(fù)講解，而重點(diǎn)講解食品加工過(guò)程中蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)，如乳化性、起泡性、蛋白質(zhì)的變性及蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)性質(zhì)等?！笆称飞锘瘜W(xué)” 中的動(dòng)態(tài)生物學(xué)內(nèi)容如糖代謝、脂類代謝、生物氧化等內(nèi)容重點(diǎn)講解?！笆称飞锘瘜W(xué)” 中的靜態(tài)生物學(xué)內(nèi)容，是學(xué)習(xí) “食品化學(xué)” 課程的基礎(chǔ)[6]。因此，針對(duì)教學(xué)培養(yǎng)方案，通常把 “食品生物化學(xué)” 課程安排在大二上學(xué)期進(jìn)行講解，而 “食品化學(xué)” 課程安排在大二下學(xué)期進(jìn)行講解，對(duì)于每章中基礎(chǔ)性知識(shí)點(diǎn)放在“食品生物化學(xué)” 課程里講解，對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用部分多數(shù)放在 “食品化學(xué)” 課程里講解。通過(guò)2 門課程的有機(jī)融合，可以使理論課程的學(xué)習(xí)時(shí)間更充足，為教學(xué)方法的改革，如增加案例教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等提供足夠的時(shí)間，從而進(jìn)一步提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、自主學(xué)習(xí)的能力。

目前，國(guó)內(nèi)工科院校的教師在教學(xué)過(guò)程中，授課內(nèi)容重理論輕實(shí)踐、“填鴨式” 教學(xué)、缺乏與學(xué)生溝通等問(wèn)題是普遍現(xiàn)象，這就制約了學(xué)生的工程能力、團(tuán)隊(duì)能力的有效提升[7]。新工科建設(shè)下CDIO教學(xué)模式，對(duì)教師的教學(xué)和綜合能力有了新的要求，對(duì)于團(tuán)隊(duì)教師要求能在專業(yè)課的工程實(shí)踐中提高團(tuán)隊(duì)能力、自身能力和綜合考核學(xué)生的能力?；诖?，對(duì)于2 門課程的實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行有機(jī)融合，要求教師按照CDIO 理念提升自身的能力，教師從單一的實(shí)驗(yàn)課程的傳播者轉(zhuǎn)變?yōu)? 門實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)者，要為學(xué)生創(chuàng)造自主學(xué)習(xí)的環(huán)境，開發(fā)更多的學(xué)習(xí)資源和參加實(shí)踐的場(chǎng)所，注重以學(xué)生為中心，為學(xué)生服務(wù)，教師實(shí)現(xiàn)從講授知識(shí)者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)引導(dǎo)者。例如，2 門實(shí)驗(yàn)課里都有多酚氧化酶活性的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，這就要求教師對(duì)2 門課程里的同一個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的與要求有所了解，有針對(duì)性地去安排實(shí)驗(yàn)課程。通常在大多數(shù)果蔬中都存在多酚氧化酶，由于該酶的作用，不僅有損果蔬感觀，影響產(chǎn)品運(yùn)銷，還會(huì)導(dǎo)致風(fēng)味和品質(zhì)下降，特別熱帶鮮果中，酶促褐變導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失非常高，針對(duì)果蔬加工的應(yīng)用，通常把多酚氧化酶活性實(shí)驗(yàn)放在 “食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)” 課程里，而 “食品生物化學(xué)” 實(shí)驗(yàn)課里不再安排此實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程的有機(jī)融合，增強(qiáng)了2 門實(shí)踐課程之間的緊密聯(lián)系，使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力進(jìn)一步提高。

3 教學(xué)方法

“食品化學(xué)” 與 “食品生物化學(xué)” 作為食品專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在CDIO 理念下，教師所教的內(nèi)容，不僅僅是為了讓學(xué)生學(xué)到兩門課程的學(xué)科知識(shí)，更重要的是幫助學(xué)生提升個(gè)人能力、系統(tǒng)構(gòu)建能力。因此，在理論教學(xué)上教師要改變舊的以傳授知識(shí)為主的教育理念，樹立CDIO 教育理念，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。

首先，授課過(guò)程采用問(wèn)題式學(xué)習(xí)，即教師設(shè)計(jì)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，按照 “引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題- 學(xué)生分析問(wèn)題- 指導(dǎo)學(xué)生討論- 學(xué)生得出結(jié)論” 的思路，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)。通過(guò)這種學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力進(jìn)一步增強(qiáng)。

其次，引導(dǎo)學(xué)生參與科研生產(chǎn)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)模式改變。目前，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系是CDIO 理念提出的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的必備條件，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的構(gòu)思- 設(shè)計(jì)- 實(shí)現(xiàn)- 運(yùn)作的整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作能力。另外，鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的科研，指導(dǎo)學(xué)生參加各種 “挑戰(zhàn)杯” 競(jìng)賽及各級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。基于此，把最終對(duì)學(xué)生的考核重點(diǎn)放在學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和技能等方面，全面、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新能力及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。

最后，運(yùn)用現(xiàn)代信息化教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)改革。目前教育發(fā)展的目標(biāo)和方向是在教育信息化的帶動(dòng)下，教育教學(xué)方法的改變。多種現(xiàn)代教學(xué)方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于 “食品化學(xué)” 與 “食品生物化學(xué)” 課程的教學(xué)中，如多媒體、視頻、學(xué)習(xí)通、雨課堂、微課、慕課、虛擬仿真軟件等，這些全新的教學(xué)輔助工具在教學(xué)過(guò)程中，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、積極性和主動(dòng)性，使學(xué)生能夠在輕松的環(huán)境中掌握教學(xué)內(nèi)容，從而提高了教學(xué)效果。例如，在講蛋白質(zhì)內(nèi)容時(shí)，對(duì)于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，可在 “食品生物化學(xué)” 課程中，由教師通過(guò)多媒體PPT 展示蛋白質(zhì)的每一級(jí)結(jié)構(gòu)，再結(jié)合學(xué)習(xí)通、雨課堂教學(xué)手段與學(xué)生互動(dòng)，從而提高教學(xué)效果。對(duì)于蛋白質(zhì)應(yīng)用部分則在 “食品化學(xué)” 課程中進(jìn)行講解，結(jié)合案例分析，教師選擇合適的網(wǎng)絡(luò)智慧教學(xué)線上線下教學(xué)手段進(jìn)行授課。

通過(guò)2 門課程的有機(jī)融合，合理分配每一章節(jié)內(nèi)容，從而使學(xué)生更好地掌握2 門課程的基本原理和方法，使教學(xué)效果進(jìn)一步提高，課堂氣氛增強(qiáng)，為學(xué)生將來(lái)進(jìn)入食品行業(yè)或者繼續(xù)深造階段課題的研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 考核方式的轉(zhuǎn)變

目前，中國(guó)高等工程教育專業(yè)的學(xué)生考核評(píng)價(jià)方式比較陳舊，教師主要以考試的方式評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)的掌握情況，從而忽略對(duì)學(xué)生能力和綜合素質(zhì)的考核[3]?！笆称坊瘜W(xué)” 與 “食品生物化學(xué)” 理論課多年的考核形式往往是以平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)?yōu)橹?。其中，平時(shí)成績(jī)占30%，包括出勤率、平時(shí)作業(yè)，期末試卷成績(jī)占70%，相比較而言，平時(shí)成績(jī)比例較低，不能夠反映學(xué)生個(gè)人能力及接受知識(shí)的情況。這足以說(shuō)明傳統(tǒng)教學(xué)考核模式不利于應(yīng)用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。在CDIO 理念下，教師應(yīng)該從學(xué)生的基本個(gè)人能力、課堂回答問(wèn)題的參與度、綜合實(shí)踐能力進(jìn)行多方面的考核評(píng)估。針對(duì)CDIO 理念下的 “食品化學(xué)” 與 “食品生物化學(xué)” 課程，為培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才打基礎(chǔ)，2 門課程對(duì)學(xué)生的考核，將平時(shí)成績(jī)所占比例提高，占總成績(jī)的50%，包括考勤、課堂討論、課堂回答問(wèn)題、課后作業(yè)、專題論文、參加挑戰(zhàn)杯成績(jī)及教師科研情況，期末試卷成績(jī)占50%。通過(guò)2 門課程的有機(jī)融合及考核方式的轉(zhuǎn)變，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí) “食品化學(xué)” 與 “食品生物化學(xué)” 課程前后學(xué)習(xí)效果的評(píng)估更全面，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)水平、能力水平、綜合素質(zhì)方面進(jìn)行考核，從而達(dá)到育人的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

“食品化學(xué)” 與 “食品生物化學(xué)” 是應(yīng)用性與實(shí)踐性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，除了從課堂上學(xué)的一些知識(shí)外，還需要學(xué)生從自主學(xué)習(xí)及實(shí)踐實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)知識(shí)。探討了在CDIO 理念下，對(duì) “食品化學(xué)” 與 “食品生物化學(xué)” 課程從課程的定位及目的、教學(xué)內(nèi)容有機(jī)融合、教學(xué)方法、考核方式等方面進(jìn)行合理規(guī)劃，有利于培養(yǎng)和提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，從而為食品與藥品行業(yè)培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的應(yīng)用創(chuàng)新型人才。