基于卓越計劃的生物化學實驗教學改革

鄭義，陳宏偉，曹澤虹，董玉瑋，邵穎，崔玨(徐州工程學院食品(生物)工程學院，江蘇徐州221000)

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基于卓越計劃的生物化學實驗教學改革

鄭義，陳宏偉，曹澤虹，董玉瑋，邵穎，崔玨
(徐州工程學院食品(生物)工程學院，江蘇徐州221000)

摘要:生物化學實驗為食品科學與工程專業的基礎課，對卓越計劃培養創新型應用型工程人才具有重要的作用。基于卓越計劃的培養目標及通用標準，提出了生物化學實驗課程教學改革的思路，構建了具有工程特色的多層次實驗教學體系，優化了教學內容，改善了教學方法和手段，完善了成績考核方式，優化了教學師資隊伍，取得了較好的教學效果。

關鍵詞:卓越計劃;生物化學實驗;教學改革

“卓越工程師教育培養計劃”(以下簡稱“卓越計劃”)是為貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010－2020年)》實施的高等教育重大計劃，其主要目標是“培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才”［1］。實踐環節是落實“卓越計劃”的關鍵，能力培養是“卓越計劃”的核心［2］，目前許多高校正積極探索和改革卓越工程師的實踐教學體系。

我國的食品科學與工程專業教育在規模上已成為全世界第一大國［3］，全國開設食品科學與工程專業的院校有269所，“卓越計劃”試點高校共14所，徐州工程學院食品科學與工程專業為第二批“卓越計劃”試點專業。生物化學實驗課程為食品科學與工程專業必修的一門實踐性專業基礎課程，是卓越工程師教育培養過程中的重要環節，因此，做好生物化學實驗課程的教學改革對食品科學與工程專業卓越工程師的教育培養具有重要意義。借助“卓越計劃”的發展契機，依據卓越工程師培養方案要求，對我校食品科學與工程卓越班生物化學實驗課程的教學體系、教學方法與手段、課外實踐創新和師資隊伍進行了改革與優化，取得了良好效果。

1　構建多層次教學體系，改革實驗教學內容

課程體系和教學內容是“卓越計劃”指導思想和教育理念付諸實踐的橋梁［4］。根據《卓越工程師教育培養計劃通用標準》對本科工程型人才知識、能力與素質的要求，我們提出構建生物化學實驗教學體系的基本思路是夯實專業基礎，提升實踐能力，拓展創新能力。在此思路上，優化整合原有實驗內容，將實驗分成驗證型和綜合設計型，根據學生能力發展進程將實驗內容分成基礎模塊、提升模塊、創新模塊。生物化學實驗多層次教學體系見表1。

生物化學實驗教學的第一階段為基礎模塊實驗，教學目標是使學生掌握扎實的實驗基礎知識，具備基本技能，規范實驗操作;第二階段為提升模塊實驗，教學目標是提升學生實驗能力，注重培養觀察、思維與動手能力，培養組織管理團隊協作能力，培養分析、提出方案并解決實際問題的能力;第三階段為創新模塊實驗，教學目標是培養學生的科研能力、創新能力、產品開發和設計能力。針對原先生物化學實驗教學中存在實驗教學內容與工程實際結合不夠緊密的問題，注重按工程問題優化教學內容，開設一些與企業生產密切相關的實驗項目，培養學生的工程實踐能力，如“皂化價的測定”“蛋白質濃度測定方法比較”“食品中粗脂肪的提取和含量測定”等實驗項目與食品生產過程中的產品開發和質檢標準等緊密相關。

表1　生物化學實驗多層次教學體系

2　改革實驗教學方法與手段

充分利用現代化教學手段，將教學大綱、任務書、教案、多媒體課件、參考資料及實驗操作視頻等資料上傳到課程網站，并要求學生提前預習，寫好預習報告。在實驗教學中靈活運用多種教學方法，以“提問式”和“討論交流式”教學法為主，由以往教師講實驗、學生聽實驗的教學方法，改為教師提問學生回答、師生開展討論與交流的方法，加深學生對實驗原理和實驗操作過程的理解［5］。

在綜合設計型實驗中著力推動“基于項目的學習”，以學生為中心，強調小組合作學習，要求學生對現實生活中的真實性問題進行探究［6］。下面以實驗項目“土豆中過氧化物酶的提取、純化與性質測定”為例，敘述“基于項目的學習”的開展過程。該實驗項目內容包括:粗酶液提取、粗酶的沉淀、粗酶的純化、分子量的測定、性質分析。粗酶液提取中，要求學生確定細胞破碎的方法、選擇合適的緩沖溶液、確定恰當的固液分離的方法;粗酶的沉淀中，要求學生確定合適的沉淀方法及沉淀條件;粗酶的純化中，要求學生根據過氧化物酶的理化性質，制定合理的純化方案;分子量的測定中，要求學生選擇恰當的測定方法;性質分析中，要求學生考察過氧化物酶的最適pH、最適溫度及金屬離子對酶活的影響。1)組織任務小組。實驗開始前兩周告知學生實驗項目信息，并將學生分成若干小組，每組5人，要求每位成員具體負責該實驗項目中的1項任務。另外指定一名責任心強、有一定領導能力的學生作為總負責人。2)制定項目任務。項目任務步驟為:小組集體討論，小組成員根據各自特長及興趣愛好確定具體實驗內容→制定總體實驗方法和技術路線→小組成員分頭完成各自實驗方案→小組成員匯總→集體協作完成實驗方案→實施實驗方案，獲得實驗結果。上述任務步驟中，除實施實驗方案之外，其余步驟均需在實驗開始前完成。實驗方案實施過程中，要求各小組自行配制所需試劑，并在教師的指導下獨立使用勻漿機、離心機、層析柱、分光光度計等儀器設備。3)小組實驗方案及實驗結果匯報。完成實驗后，組織各小組以實驗報告的形式呈現他們的實驗方案及結果，并制作成幻燈片，在小組間交流討論。4)實驗方案及結果評價。評價內容包括:學生查閱文獻能力、提出問題能力、實驗方案設計及實施能力以及團隊合作技能。“基于項目的學習”改變了過去教師預先給學生配好實驗試劑，實驗前講授實驗步驟的做法，而讓學生自己設計實驗方案、配制試劑、實施實驗的全過程，促進了學生文獻查閱、實驗操作技能、團隊協作、工程實踐及創新能力的培養。

3　改革實驗考核方法

過去對生物化學實驗成績的考核主要是依據學生的實驗報告，導致很多學生不重視實驗操作，有些學生實驗中不愿意動手操作，甚至出現抄襲報告等不正常現象，這嚴重影響了實驗教學效果，更不利于卓越計劃的實施。近年來，我們改變了以往只重實驗報告的考核方式，探索了適合考查學生學習能力及實驗過程的考核方法。考核過程中采取平時考核與期末考核相結合的方式，兩者各占總成績的50%。平時成績中，實驗紀律占10%、操作技能占60%、實驗報告占30%。每次實驗均作考勤，缺席者不得參加期末考試。實驗紀律的考核內容包括學生在實驗期間是否遵守實驗室規章制度、安全與衛生情況。操作技能考核內容包括操作是否規范、團隊協作及解決實際問題能力等。實驗報告考查內容包括實驗報告是否詳細、完整，有無實驗結果及分析，凡實驗報告抄襲者一律重寫。期末考核為開卷考試，試卷內容涵蓋本課程開設的所有實驗項目，考查內容包括實驗原理及方法、操作注意事項，以及針對某個具體問題進行綜合分析并設計實驗方案。新的考核方式使教師能夠對每個學生做出客觀、公正的評價，激發了學生的實驗操作積極性，提升了學生自主學習能力，促進了學生創新精神和實踐能力的培養。

4　優化師資隊伍

要實現基于“卓越計劃”的生物化學實驗教學改革，必須建立一支高素質的能夠滿足卓越工程師培養所需的生物化學實驗教師隊伍。徐州工程學院近年來，尤其在成為卓越工程師培養高校之后十分重視教師隊伍建設，大力提升教師專業素質，積極引進高水平教授和優秀博士，鼓勵校內教師到海內外作訪問學者、攻讀博士學位進修;組織“教授公開課”和“青年教師講課比賽”，促進教師提高教學水平;有計劃地選送教師到企業工程崗位工作，積累工程實踐經驗;從企業聘請具有豐富工程實踐經驗的工程技術人員擔任兼職教師。目前徐州工程學院生物化學實驗教學團隊的年齡、學歷、職稱與專業結構如圖1所示。從圖中可以看出生物化學實驗教師隊伍的現狀是: 1)年齡組成以年輕教師為主，并注重老中青相結合;2)學歷學位普遍較高，博士學位占大多數; 3)職稱組成較高，以副教授職稱為主;4)專業組成多樣，大部分教師具有生物學方面的理學知識，除此之外，還具有食品科學與工程、化學工程與技術、環境安全與工程等工程知識與經驗。綜上所述，徐州工程學院生物化學實驗教學隊伍是一支高學歷、年齡及職稱結構合理、專業組成多樣的團隊，能夠滿足卓越工程師培養的需要。

圖1　徐州工程學院生物化學實驗教學教師隊伍情況

5　結語

“卓越計劃”的實施，為生物化學實驗課程的教學改革提供了契機。通過近年來的教學改革，我們構建了多層次實驗教學體系，優化了教學內容，改革了教學方法和手段，完善了考查方式，優化了師資隊伍，取得了一定的成績，激發了學生的學習興趣，提高了學生的分析和解決問題能力及實踐創新能力，為“卓越計劃”的順利實施提供了有力保障。

參考文獻:

［1］周文化，林親錄，鄭仕宏，等.推進食品卓越工程師創新計劃的思考［J］.中南林業科技大學學報(社會科學版)，2013，7(2) : 157－160.

［2］秦艷芬.基于卓越工程師培養的物理實驗教學改革與實踐［J］.高等工程教育研究，2013(3) :172－176.

［3］向琪，李萍，董霆.食品科學與工程專業卓越工程師能力素質分析［J］.中國食品學報，2013，13(12) :243－248.

［4］謝瑩，李力群，許崇利，等.面向卓越工程師培養的微生物學實驗教學改革探索與實踐［J］.吉林化工學院學報，2014，31(4) :48－51.

［5］林健.注重卓越工程教育本質創新工程人才培養模式［J］.中國高等教育，2011(6) : 19－21.

［6］劉景福，鐘志賢.基于項目的學習(PBL)模式研究［J］.外國教育研究，2002，29(11) : 18－22.

(責任校對王小飛)

作者簡介:鄭義(1982－)，男，江蘇徐州人，碩士，講師，主要從事天然產物分離與分析研究。

基金項目:徐州工程學院課程改革重點課題(KCGG201310)

收稿日期:20150325

doi:10.13582/j.cnki.1674－5884.2015.07.027

中圖分類號:G642.0

文獻標志碼:A

文章編號:1674－5884(2015)07－0082－03