食品生物化學(xué)實驗教學(xué)雙一流建設(shè)實踐

袁爾東， 任嬌艷， 向智男， 曾新安

(華南理工大學(xué) a. 食品科學(xué)與工程學(xué)院； b. 華南協(xié)同創(chuàng)新研究院， 廣州 510641)

0 引 言

統(tǒng)籌推進世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)(簡稱“雙一流”建設(shè))，是黨和國家順應(yīng)世界高等教育發(fā)展趨勢而推出的“中國戰(zhàn)略”[1]。雙一流建設(shè)對于提升我國教育發(fā)展水平、增強國家核心競爭力，實現(xiàn)從高等教育大國到高等教育強國的歷史性跨越具有十分重要的意義。國務(wù)院《統(tǒng)籌推進世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》文件指出，要“堅持立德樹人，突出人才培養(yǎng)的核心地位，著力培養(yǎng)教育歷史使命感和社會責(zé)任心，富有創(chuàng)新精神和實踐能力的各類創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型優(yōu)秀人才”[2]。同時，還指出要實現(xiàn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)突破，加快推進人才培養(yǎng)模式改革，推進科教協(xié)同育人，完善高水平科研支撐拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制?？梢?，雙一流建設(shè)的一項重要任務(wù)是培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才[3]。課程教學(xué)是人才培養(yǎng)模式的核心要素，課程的規(guī)劃和設(shè)計能力是大學(xué)教師乃至一所大學(xué)的核心競爭力[4]。

我校是以工見長、多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合性研究型大學(xué)，是我國首批“211工程”“985工程”重點建設(shè)院校之一，也是首批積極投入雙一流建設(shè)的高校之一。食品科學(xué)與工程一級學(xué)科是我校傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科，在2017年軟科世界一流學(xué)科排名(Shanghai Ranking’s Global Ranking of Academic Subjects)中位列世界第4位。本文僅以我校食品科學(xué)與工程學(xué)科的典型基礎(chǔ)實踐課程食品生物化學(xué)實驗教學(xué)雙一流建設(shè)的實踐作一回顧，以便今后為社會更好地培養(yǎng)優(yōu)秀創(chuàng)新人才。

1 食品生物化學(xué)實驗課程教學(xué)的現(xiàn)狀分析

食品生物化學(xué)實驗是食品科學(xué)與工程學(xué)科本科生的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。它主要是基于實驗平臺，讓學(xué)生在實踐教學(xué)中加深對食品生物化學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)理論的理解，使學(xué)生能充分掌握食品生物化學(xué)基礎(chǔ)實驗的原理、方法和技能，提高實踐操作水平，增強分析、解決實際問題的能力；同時，也為本科生后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)、實驗和科研奠定基礎(chǔ)[5]。因此，食品生物化學(xué)實驗課程內(nèi)容設(shè)置的合理性以及課程教學(xué)成效的優(yōu)劣性，對該學(xué)科學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，乃至整個學(xué)科建設(shè)都具有重大的影響。

然而，目前國內(nèi)大部分高校的食品生物化學(xué)實驗課程還存在著一些亟需改進、改革之處。具體來說，主要有4個方面的問題。

(1) 在課程規(guī)劃上?，F(xiàn)有的食品生物化學(xué)實驗課程多是在傳統(tǒng) “生物化學(xué)實驗”課程的基礎(chǔ)上開展的，并不能很好地反映食品科學(xué)與工程學(xué)科本身專屬的理論、現(xiàn)象和問題。因此，基于食品科學(xué)與工程學(xué)科的專業(yè)需求和課程特色，食品生物化學(xué)實驗內(nèi)容及方法等也不能簡單地等同于生物化學(xué)實驗。

(2) 在課程內(nèi)容上。幾乎長期不變，墨守成規(guī)，局限于傳統(tǒng)生物化學(xué)知識，對相關(guān)相近學(xué)科知識并沒有太多觸及，這對于課程的發(fā)展更新以及學(xué)生學(xué)術(shù)視野和思維的拓展都有一定的限制。

(3) 在實驗特色上?，F(xiàn)有的食品生物化學(xué)實驗多以普通基礎(chǔ)性實驗為主，分別針對不同的知識點和方法技術(shù)單獨羅列進行，缺乏綜合性、系統(tǒng)性和連續(xù)性，這不利于學(xué)生對相關(guān)知識的系統(tǒng)掌握和融會貫通。同時，現(xiàn)有的食品生物化學(xué)實驗多為驗證性實驗，給學(xué)生提供的思考空間有限，在學(xué)生的思維拓展和創(chuàng)新能力提高等方面的作用也非常有限。

(4) 在教學(xué)形式上。現(xiàn)有的實驗教學(xué)只限于授課課堂這一有限時間內(nèi)，一般是完全按照教師和教材設(shè)定的既定方案進行實驗，對于引導(dǎo)學(xué)生獨立思考、培養(yǎng)其創(chuàng)新能力存在局限性。尤其對于專業(yè)興趣濃厚、學(xué)業(yè)游刃有余的學(xué)生來說，實驗課堂的內(nèi)容完全不能滿足他們的學(xué)習(xí)“胃口”，這更需要有針對性的教學(xué)內(nèi)容和授課方式。

2 食品生物化學(xué)實驗教學(xué)改革實踐

2.1 注重學(xué)科特色，規(guī)劃知識模塊

食品生物化學(xué)及食品生物化學(xué)實驗課程的知識源是生物化學(xué)與食品科學(xué)與工程學(xué)科的有機結(jié)合，也是食品科學(xué)與工程學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課程，與食品微生物學(xué)、食品營養(yǎng)學(xué)、食品毒理學(xué)、食品風(fēng)味化學(xué)、功能性食品學(xué)、食品分子生物學(xué)等研究方向及課程都密切相關(guān)。

相對于傳統(tǒng)的生物化學(xué)實驗內(nèi)容，食品生物化學(xué)實驗更傾向于選擇食品原材料，特別針對日常飲食生活和食品生產(chǎn)、科研的實際情況，分析和解決實際問題。因此，在食品生物化學(xué)實驗的課程規(guī)劃上，不能完全參照傳統(tǒng)生物化學(xué)實驗的內(nèi)容，須以建設(shè)一流學(xué)科為目標(biāo)，更多地體現(xiàn)學(xué)科特色，并充分考慮到后續(xù)專業(yè)課程的銜接性和延續(xù)性，從而激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生對本學(xué)科學(xué)習(xí)的熱情及科研參與的積極性，增強學(xué)生靈活應(yīng)用理論知識解決實際問題的意識和能力。

例如，在基礎(chǔ)性實驗內(nèi)容規(guī)劃中，選取酶促褐變的抑制、葉綠素的性質(zhì)、果膠的提取和特性測定3個知識模塊，這些都與食品加工密切相關(guān)；在綜合實驗內(nèi)容規(guī)劃中，選取以糧食加工副產(chǎn)物小麥麩皮為原料的膳食纖維的制備與特性研究、以大豆蛋白為原料的多肽的制備、分離及活性和以新資源食品藤茶為原料的植物黃酮的提取及應(yīng)用，這3個知識模塊的綜合實驗規(guī)劃還突出體現(xiàn)了食品生物化學(xué)與食品營養(yǎng)、健康知識的有機結(jié)合，開拓學(xué)生的學(xué)術(shù)視野和研究思維。

2.2 強調(diào)綜合實驗，涵蓋基礎(chǔ)實驗

從課程內(nèi)容上，食品生物化學(xué)實驗課程包括普通基礎(chǔ)性實驗和大型綜合性實驗?；A(chǔ)性實驗內(nèi)容是分別針對不同的知識點和方法技術(shù)，而綜合性實驗則可把各個知識點和方法技術(shù)串聯(lián)起來，形成一個較為完整的體系，具有整體性、連貫性和系統(tǒng)性的特點[6]。因此，綜合性實驗更有利于學(xué)生系統(tǒng)掌握相關(guān)知識內(nèi)容和方法技術(shù)，提高綜合實踐能力和創(chuàng)新能力[7]。

在經(jīng)典生物化學(xué)理論和實驗的基礎(chǔ)上，以探索性、創(chuàng)新性、設(shè)計性為基本指導(dǎo)思想，以大型綜合性實驗為主，盡可能將零散的普通基礎(chǔ)性實驗串聯(lián)起來，整合各類實驗方法和技術(shù)，更有利于學(xué)生的理解掌握和融會貫通[8]。例如，綜合性實驗酵母蔗糖酶的分離與純化包括了酶的提取、分級沉淀、純化、分子量測定以及活性檢測等基礎(chǔ)性實驗內(nèi)容，涵蓋了柱層析、凝膠電泳、蛋白質(zhì)檢測、酶活力檢測、糖含量檢測等基本實驗方法和技能，內(nèi)容充實、銜接緊密、系統(tǒng)，有效加深了學(xué)生對蛋白質(zhì)和酶的相關(guān)理論知識及技術(shù)的系統(tǒng)掌握。

2.3 體現(xiàn)創(chuàng)新培養(yǎng)，增加探究性實驗主題

探究性教學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生運用探究的方法進行學(xué)習(xí)，主動獲取知識，從而培養(yǎng)學(xué)生積極探索創(chuàng)新的精神，提高科學(xué)探究能力[9]。探究性實驗提倡理論聯(lián)系實際、獨立思考和科學(xué)探索精神，尤其有助于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力和開拓創(chuàng)新能力。在食品生物化學(xué)實驗內(nèi)容的設(shè)計上，在保證實驗原理正確的基礎(chǔ)上，并不要求所有的實驗方法都一定是非常穩(wěn)定而精確的。雖然很穩(wěn)定而精確的實驗方法可以使實驗操作步驟更為簡便而穩(wěn)定、實驗結(jié)果更為精確和準(zhǔn)確，但是某些不是很穩(wěn)定的實驗方法卻能夠給學(xué)生更多思考和創(chuàng)新的空間，而不僅僅只是驗證某些理論和方法。同時，針對實驗課程的基本內(nèi)容，提出開放性、研究性和探討性的問題，引導(dǎo)學(xué)生進行發(fā)散性、創(chuàng)新性思考，在探索中形成自己的研究思路，開發(fā)、拓展學(xué)術(shù)和科研視野[10]。

例如，在黃酮類化合物抑制亞油酸氧化實驗中，以AAPH作為氧化促進劑，以黃酮類化合物作為抗氧化劑，通過硫氰酸鹽比色法來檢測亞油酸的氧化程度，目的是讓學(xué)生了解黃酮類化合物的抗氧化作用。其中，油脂氧化情況可通過檢測其過氧化值、酸價等指標(biāo)來確定，具體方法還有相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)可供參照。但在本實驗中，卻采用了并不是很穩(wěn)定的硫氰酸鹽比色法來進行分析，這對于實驗操作技術(shù)并不是很熟練的本科學(xué)生來說，要得到正確而精確的實驗數(shù)據(jù)并不容易。事實上，從教學(xué)反饋情況來看，學(xué)生們所取得的看似“亂七八糟”“不合乎理論和科學(xué)規(guī)律”的實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，反而更加激起了他們的好奇心和學(xué)習(xí)熱情，從而能夠主動從相關(guān)知識理論和實驗原理開始，細致分析和探討實驗數(shù)據(jù)的合理性、實驗誤差的來源、改進實驗方法等。這對于提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，加深對理論知識的理解和掌握，提高理論聯(lián)系實踐的能力、分析和解決問題的能力，都起到了極大的幫助。

2.4 突出學(xué)生主體，開放創(chuàng)新設(shè)計性實驗

為了積極引導(dǎo)、鼓勵和支持學(xué)生進行相關(guān)科研創(chuàng)新實踐活動，在食品生物化學(xué)實驗課堂教學(xué)基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，開設(shè)創(chuàng)新設(shè)計性實驗，成立創(chuàng)新實踐小組，安排學(xué)生在課余時間完成實驗內(nèi)容。創(chuàng)新設(shè)計性實驗只簡單明了提出實驗?zāi)康?，而沒有明確詳細的試劑材料、操作步驟、實驗參數(shù)和數(shù)據(jù)分析處理方法等信息，需要學(xué)生從查閱文獻開始，完成研究方案設(shè)計和調(diào)整、實驗準(zhǔn)備和實施、數(shù)據(jù)分析和處理等所有程序。整個實驗完全以學(xué)生為主體，教師僅提供必要的幫助和提出引導(dǎo)性、建議性意見，讓學(xué)生們從一個小實驗開始，了解科研的基本工作和過程[11]。

創(chuàng)新設(shè)計性實驗?zāi)艹浞职l(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，通過實驗，大膽提出自己的觀點和見解，獲得新的結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生認真嚴謹、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度以及團隊合作精神，極大提高了綜合實踐能力和開拓創(chuàng)新精神，讓學(xué)有余力的同學(xué)有更廣闊的能力提升空間[12]。例如，在綜合性實驗“植物黃酮的提取及應(yīng)用”中，“黃酮抑制α-葡萄糖苷酶活性”設(shè)計性實驗，只給學(xué)生提供了實驗?zāi)康摹私恻S酮類化合物對α-葡萄糖苷酶的抑制作用。3位本科生組成了實驗小組，利用課余時間進行實驗，閱讀文獻、了解實驗背景、設(shè)計實驗方案、調(diào)整實驗參數(shù)、分析數(shù)據(jù)等，團結(jié)協(xié)作，很好地完成了實驗任務(wù)。雖然僅僅是一個小小的實驗項目，但對于學(xué)生的解決問題的能力、創(chuàng)新設(shè)計能力都是極大的提高。

2.5 凸顯科教結(jié)合，反映學(xué)科前沿進展

2012年，中共中央、國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于深化科技體制改革加快國家創(chuàng)新體系建設(shè)的意見》，強調(diào)要“大力推進科技與教育相結(jié)合的改革，促進科研與教學(xué)互動、科研與人才培養(yǎng)緊密結(jié)合”[13]。我校積極推動科研滲透教學(xué)和資源開放共享，深化本科教育教學(xué)改革，使人才培養(yǎng)質(zhì)量得到全面提升[14]。

在食品生物化學(xué)實驗教學(xué)實踐中，強化科研滲透教學(xué)，以科研反哺教學(xué)，積極采用科研成果更新教學(xué)內(nèi)容，及時優(yōu)化課程體系，充分反映生物化學(xué)和食品科技發(fā)展的前沿成果和進展趨勢。將科研先進實驗技術(shù)與方法應(yīng)用到本科實驗教學(xué)中，使學(xué)科實驗教學(xué)接近科研實際，培養(yǎng)學(xué)生對現(xiàn)代食品科學(xué)、生物學(xué)等相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與掌握，開拓視野，拓展創(chuàng)新。

隨著社會的進步和生活水平的提高，人們對營養(yǎng)與健康日益重視，尤其是功效活性物質(zhì)對機體健康的重要作用，已成為食品、營養(yǎng)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的研究重點和熱點。為此，食品生物化學(xué)實驗課程針對兩類典型的功效活性物質(zhì)設(shè)計了相關(guān)綜合性實驗——“多肽的制備、分離及活性”和“植物黃酮的提取及應(yīng)用”，涉及的實驗內(nèi)容包括：功效活性物質(zhì)的提取制備、分析檢測、安全毒理、功效活性等各個方面。它不僅涵蓋了蛋白質(zhì)和酶等經(jīng)典生物化學(xué)理論，還引入了自由基學(xué)說等內(nèi)容，比較系統(tǒng)地反映了科學(xué)研究的全過程。通過該實驗教學(xué)，學(xué)生不僅可以了解功效活性物質(zhì)發(fā)揮功效活性的生物化學(xué)機制，掌握相關(guān)技術(shù)和方法，更有利于提高對學(xué)習(xí)和科研的熱情和興趣，增強創(chuàng)新實踐能力。

2.6 強化知識融合，培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才

現(xiàn)代科學(xué)研究與技術(shù)的發(fā)展，不能僅依賴于單一學(xué)科的知識，而更需要多學(xué)科知識的交叉融合。教育部發(fā)布《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》中，“新工科”的創(chuàng)意高度注重對學(xué)生科學(xué)、工程、人文交叉融合能力的培養(yǎng)[15]。食品科學(xué)與工程作為一個“軟工科”專業(yè)，是橫跨多學(xué)科領(lǐng)域的邊緣交叉學(xué)科，食品生物化學(xué)實驗作為其中一門基礎(chǔ)實踐課程，必須適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的新形勢，交叉融合多學(xué)科知識和技術(shù)，整合利用各類知識資源，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。例如，課程所設(shè)計的實驗主題“果蔬核糖核酸提取及定性定量分析”和“食品中葉酸的酶解法提取與微生物法測定”，就充分運用到了食品生物化學(xué)、分子生物學(xué)、微生物學(xué)、細胞生物學(xué)等方面的知識和技術(shù)。這種在實驗中融合多學(xué)科知識的課程設(shè)計，可以使學(xué)生不拘泥于傳統(tǒng)生物化學(xué)知識，同時還涉及到與生命科學(xué)、生物技術(shù)等相關(guān)的各種知識與技能。這一方面能從新的角度和視野去學(xué)習(xí)和研究現(xiàn)代食品科學(xué)知識，另一方面還可將食品科學(xué)知識和技能運用到人類膳食營養(yǎng)與健康調(diào)節(jié)等方面的研究。

3 食品生物化學(xué)實驗教學(xué)改革成效及思考

食品生物化學(xué)實驗以建設(shè)一流學(xué)科為目標(biāo)，通過推進課程教學(xué)改革，優(yōu)化課程內(nèi)容及教學(xué)方式，做到知識系統(tǒng)化、專業(yè)化、生動化，同時特色鮮明、突出重點、突破難點、探索創(chuàng)新，培養(yǎng)了學(xué)生的實踐操作水平和創(chuàng)新創(chuàng)造力，在興趣中學(xué)習(xí)、在學(xué)習(xí)中思考、在思考中實踐、在實踐中創(chuàng)新，使學(xué)生在掌握食品生物化學(xué)實驗的基本方法和技能的基礎(chǔ)上，達到提高創(chuàng)新綜合實踐能力的目的，從而為社會培養(yǎng)具有嚴謹科學(xué)態(tài)度和良好團隊合作精神的復(fù)合型創(chuàng)新人才。

通過對食品生物化學(xué)實驗課堂教學(xué)改革實踐，積極引導(dǎo)、鼓勵和支持學(xué)生進行相關(guān)科研創(chuàng)新實踐活動，包括“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃、校百步梯攀登計劃項目和學(xué)生研究計劃等，明顯增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，有效培養(yǎng)了學(xué)生對該學(xué)科學(xué)習(xí)的熱情和對科研的濃厚興趣，拓展了科研視野和創(chuàng)新思維，提升了科研實踐能力，對提高學(xué)生綜合素質(zhì)起到了積極的作用。

4 結(jié) 語

面向未來，我校積極投入“雙一流”建設(shè)，堅持“打造中國特色、瞄準(zhǔn)世界一流”的國際化發(fā)展理念，積極推進國際合作，構(gòu)建國際開放發(fā)展生態(tài)圈。同時，也在積極建設(shè)世界一流課程，包括開設(shè)全英文課程等，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)理念、教學(xué)方法與手段等方面均與世界接軌[16]。

食品生物化學(xué)實驗課程也將在建設(shè)一流課程方向進行努力，推動科教協(xié)同育人，進一步在教學(xué)方法、教學(xué)手段、考核方式等方面進行深入改革，進行啟發(fā)性、研究性、探討性教學(xué)，強化教師與學(xué)生有效良性互動，切實提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。同時，積極推動國際化路線，大力推進雙語、全英教學(xué)課程建設(shè)，培養(yǎng)高素質(zhì)國際化創(chuàng)新人才。