食品學科“生物化學”核心課程數(shù)字化建設

陸乃彥 唐雪 蔣將 孔祥珍 王淼

[摘 要] 數(shù)字化教學不僅便捷，而且能夠為學生提供多樣的學習方法，在靈活性、連續(xù)性和可選擇性等方面有非常突出的優(yōu)點，能夠極大地擴展教育和受教育的方式和內(nèi)容。以江南大學食品學院“生物化學”專業(yè)核心課程為例，介紹了該課程在數(shù)字化建設方面取得的進展和成果，包括數(shù)字化教材建設、在線課程建設和實驗課程數(shù)字化建設等，為食品學科相關課程的數(shù)字化建設提供了思路和參考。

[關鍵詞] 食品學科;生物化學;數(shù)字化建設;在線課程;教學改革

[基金項目] 2019年度江南大學本科教育教學改革研究項目“基于OBE理念的生物化學教學改革實踐與探索”（JG2019070）;2015年度江蘇高校品牌專業(yè)建設工程資助項目“食品科學與工程”（PPZY2015A052）

[作者簡介] 陸乃彥（1985—），男，江蘇無錫人，博士，江南大學食品學院副教授，主要從事食品科學與工程研究;孔祥珍（1980—），女，山西晉中人，博士，江南大學食品學院教授（通信作者），主要從事植物蛋白科學與技術研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）52-0060-04? ? [收稿日期] 2021-08-19

隨著網(wǎng)絡的普及和信息技術的發(fā)展，在線教育得到極大的普及和發(fā)展[1]。數(shù)字化教學不僅便捷，而且能夠為學生提供多樣的學習方法，在靈活性、連續(xù)性和可選擇性等方面有非常突出的優(yōu)點，能夠極大地擴展教育與受教育的方式和內(nèi)容。

江南大學食品學院“生物化學”課程是面向本校大食品專業(yè)學生的專業(yè)基礎必修課，是開設此專業(yè)以來每年必開的課程，主要面向食品學院本科大二上學期的學生，每年全課程組授課人數(shù)300余人。通過本課程的學習，學生在掌握生物化學的基礎理論和常用技術的基礎上，還需要學會將生物化學知識用于推演、分析和解決食品制造中的復雜實際工程問題并提出解決方案。依托食品科學與工程“雙一流”重點建設學科，江南大學食品學院生物化學課程組從2000年開始進行了近20年的努力探索，致力于本課程的改革與實踐，逐步完成了精品課程建設、雙語課程建設和卓越課程建設，并出版了配套的“十一五”國家級規(guī)劃教材。近年來，為了適應新形勢下的課程教學，我們在多年積累的基礎上，對本課程進行了更進一步的數(shù)字化建設和應用，取得了豐碩的實踐成果。

一、在數(shù)字化教材建設方面實現(xiàn)重大突破

“生物化學”是食品類專業(yè)最重要的專業(yè)基礎課之一。自20世紀80年代后期我國食品專業(yè)的教學體系逐步與國際接軌以來，本科院校大食品專業(yè)開設的“食品生物化學”逐步被普通“生物化學”和“食品化學”兩門課替代，使學生的專業(yè)基礎更加扎實。但是，在教學過程中缺乏一本適合食品科學與工程、食品質(zhì)量與安全及農(nóng)產(chǎn)品加工等大食品本科專業(yè)使用的普通生物化學教材。對于從事食品生產(chǎn)和加工的專業(yè)技術人員來講，他們所面對的工作對象和產(chǎn)品的消費對象均為生物體，需要全面了解生物體的化學特征。現(xiàn)有的食品生物化學教材側(cè)重于食品加工過程中的生化變化，而普通生物化學教材對于食品生產(chǎn)和加工的專業(yè)技術人員來講針對性不強。隨著社會對食品營養(yǎng)與安全專業(yè)人才需求的大量增加，這些專業(yè)人員既需要懂得食品加工過程中食品材料的生化變化，也需要懂得食品與人體健康和疾病的關系。

在中國輕工業(yè)聯(lián)合會“十三五”數(shù)字化教材建設項目的支持下，我們在原編教材的基礎上，以食物和食物的消費者——人為中心，全面和系統(tǒng)地介紹生物化學的基礎理論和知識，重新編寫了一本適合大食品專業(yè)學生的教材《生物化學》（供食品及相關專業(yè)用）。書中基本概念論述力求準確，深度適中，既緊緊扣住生物化學的基本內(nèi)容，又力求反映生物化學研究的新成果、新進展、新的研究手段和方法，以達到拓寬基礎、開闊視野、加強對學生的科學素養(yǎng)和能力培養(yǎng)之目的，可供大食品專業(yè)（食品科學與工程、食品質(zhì)量與安全及農(nóng)產(chǎn)品加工等專業(yè)）的專科、本科及研究生使用。該教材于2017年出版，并入選江蘇省“十三五”重點建設教材、中國輕工業(yè)“十三五”規(guī)劃教材。

二、建設在線課程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享

隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算等現(xiàn)代信息技術的蓬勃發(fā)展，精品網(wǎng)絡課程的建設和完善在技術層面得到了強有力的支撐。在線課程能夠解決學習者在時間、空間、學習門檻等方面受到的制約，對公平享有教學資源具有促進作用，也對教學團隊和學校的影響力有一定的提升作用。利用互聯(lián)網(wǎng)技術與信息化課程的融合，能夠制定全新的課程體系，改變傳統(tǒng)教學方式，并利用在線課程平臺建立一套合理有效的溝通機制，及時解決學生在學習過程中遇到的問題，從單向輸出的教學形式向雙向互動形式轉(zhuǎn)變。

另外，在信息大爆炸的當下，對于經(jīng)驗相對不夠豐富、專業(yè)知識相對薄弱的學習者來說，在眾多網(wǎng)絡資源中科學有效地尋找、篩選和辨別出優(yōu)質(zhì)教學資源有一定難度，通過教學資源庫的構建，能夠有效整合課程相關素材，使學習者能夠方便快捷地獲取有效知識，促進優(yōu)質(zhì)資源共享，提高自我學習、自我提升的質(zhì)量[2]。為了輔助課堂理論教學，方便教師與助教在線答疑、學生在線預復習、重修生協(xié)調(diào)學習，也為了實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享、擴大教育范圍，在江南大學在線課程建設項目的支持下，課程組共同努力，完成了“生物化學”在線課程的建設工作，供校內(nèi)外學生和相關專業(yè)人士使用。在線課程的主體由課件、課程視頻、題庫、考核和在線討論互動等部分組成，其中課程視頻是核心，是教師將教材上的知識凝練后的直接體現(xiàn)。通過對知識點進行重新梳理和解析，特別是運用了經(jīng)驗豐富、講解生動的課程視頻，能夠激發(fā)學習者對枯燥理論知識的學習興趣，降低認知難度，使學習者更容易捕捉到課程中的核心信息和重點內(nèi)容，提高學習成效。因此，完成一門制作精良、內(nèi)涵豐富、邏輯清晰的在線課程，需要長期的積累和優(yōu)化[3]。在2012—2014年江南大學“生物化學”卓越課程建設過程中，江南大學食品學院“生物化學”課程組在實際教學過程中進行了全程錄像，并通過簡單剪輯制作了教學視頻。然而，由于當時技術、條件、經(jīng)費等方面的限制，視頻在畫質(zhì)、效果、背景噪音等方面存在一定的不足，并且經(jīng)過了幾年的時間，本課程在教材、課件和內(nèi)容等方面都有了較大的變化和發(fā)展，因此，我們對該視頻及其內(nèi)容進行了重新梳理和擴充，并運用全息拍攝技術，重新拍攝制作了“生物化學”全套教學視頻。

同時，為了進一步豐富本課程的國際化元素，我們邀請了美國康奈爾大學食品科學系Regenstein教授錄制了三個專題講座視頻，以拓寬學習者的國際化視野。另外，為了進一步擴展學習者的知識面，讓他們了解現(xiàn)代表征技術在生物化學中的應用方法和優(yōu)勢，我們邀請了食品學院測試平臺經(jīng)驗豐富的工程師拍攝了“激光共聚焦熒光顯微鏡在生物化學中的應用”等專題視頻，進一步擴充了在線課程的優(yōu)質(zhì)資源，為學習者在未來的學習、研究中根據(jù)實際需要選擇和運用先進表征技術裝備奠定了基礎。該教學視頻總時長超30小時，通過適當?shù)慕虒W情境和視頻單元，序化教學過程，將教師講解、示范、討論等內(nèi)容有效融入其中，可產(chǎn)生較好的教學效果。我們以江南大學慕課平臺為核心，建設完成了“生物化學”在線課程，目前已運行超過一年，擁有較為完善的教學視頻、教學課件、習題庫等軟件資源，成為學生預復習、自測、自主協(xié)調(diào)學習時間等方面的利器，一個教學周期內(nèi)點擊量超11萬次。在后續(xù)的實踐中，我們將不斷補充優(yōu)質(zhì)資源，增加前沿專題講座，進一步對其進行優(yōu)化。

三、建設配套數(shù)字化實驗課程，輔助理論教學

食品科學是一門應用型學科，“生物化學”更是一門實驗性課程。理論離不開實驗的支持，其配套的“生物化學實驗”課程是理論課程的有力補充。通過實驗課程的學習，學生能夠掌握生物化學的相關技術，將理論與實踐相結合，加深對生物化學基本理論的理解，從而提高學生的創(chuàng)新能力、實驗設計能力、動手能力和統(tǒng)籌能力。我們在對理論課程進行數(shù)字化建設的同時，也沒有忽視對應實驗課程的數(shù)字化建設。為通過理論與實驗相結合，更好地進行教學活動，提高學生的綜合能力，我們拍攝了“生物化學實驗”課程視頻以輔助教學，一方面幫助學生預習，另一方面也能夠?qū)⒔處熢趯嶒灉蕚涔ぷ髦械囊c更好地展示給學生。

另外，我們與江南大學網(wǎng)絡與繼續(xù)教育學院、數(shù)字媒體學院共同完成了《生物化學虛擬仿真實驗》的建設工作，經(jīng)過多次試行和優(yōu)化，目前已經(jīng)在江南大學虛擬實驗室上線。該虛擬仿真實驗從實踐教學的角度出發(fā)，以學生操作為主體，將食品生物化學實驗的方法、技術與仿真軟件相結合，采用3D虛擬仿真技術指導學生進行在線學習及模擬操作。通過該虛擬仿真實驗教學項目，一方面，能夠解決傳統(tǒng)實驗教學存在的問題，比如因區(qū)域、疫情等客觀條件限制導致無法開展實驗，因?qū)嶒灦拘詮姟㈦y度大、耗時長而導致不易在傳統(tǒng)教學中實現(xiàn)，因人數(shù)多、設備緊張導致實際參與程度較低等;另一方面，能夠高效管理實驗教學資源，有效實施網(wǎng)上實踐教學，實現(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更廣范圍內(nèi)的實驗教學資源共享，滿足多地區(qū)、多學校食品學科專業(yè)的虛擬仿真實驗教學需求，進一步擴大教育范圍[4]。

四、針對食品學科實踐性需求，建設案例庫及題庫

食品學科是一門實踐性極強的學科，食品行業(yè)對食品本科專業(yè)人才的綜合素質(zhì)要求不斷增強，迫切需要創(chuàng)新型、實踐型人才。另外，伴隨現(xiàn)代科學的迅速發(fā)展，“生物化學”課程已經(jīng)從以物質(zhì)代謝為中心的傳統(tǒng)教學模式轉(zhuǎn)移到了以基因信息傳遞為中心的新型知識框架。現(xiàn)代生物化學學科跨度大、更新迅捷，知識體系日新月異。“生物化學”是醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、發(fā)酵、食品等眾多領域的重要基礎課程，對其他相關專業(yè)課程知識體系和技能的學習具有先導性、基礎性和支撐性的作用。基于本課程的重要性和實踐性，國內(nèi)外眾多專家編寫了不同版本的教材，并附有配套的習題。其中，國內(nèi)配套習題或題庫主要以記憶型、概念型題目為主，與實際生化現(xiàn)象特別是食品學科中實際生化現(xiàn)象相關的內(nèi)容較少;而以Lehninger編寫的《生物化學原理》為代表的國外教材，則在內(nèi)容上增加了許多知識性的擴展閱讀，并在習題中舉了大量實際應用的例子，引導學生進行知識遷移和思考，來解釋相關的生化現(xiàn)象。

“生物化學”是醫(yī)藥、生物、食品等多個學科領域共同的基礎課程，而現(xiàn)有題庫中大多是一般性題目，適用于多個學科，缺乏食品學科的針對性，并且使用時間較長，題目相對老舊;另外，作為一門實踐性學科，在食品的開發(fā)、加工、生產(chǎn)、儲存過程中有大量的生化現(xiàn)象和案例，非常適合也很有必要作為食品學科的學生在學習本課程的過程中了解甚至掌握的內(nèi)容。在理論課程講授過程中，我們已經(jīng)盡可能地與食品學科相聯(lián)系，以相關典型案例作為切入點，加深學生的理解和聯(lián)想，但是在作業(yè)和考試中的體現(xiàn)依然有限。作為“雙一流”重點建設學科，對本科生的培養(yǎng)不能局限于知識點的記憶，需要進一步提高學生的閱讀能力、理解能力、知識貫通能力、舉一反三能力等綜合素養(yǎng)。案例分析是培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)的手段之一，為了優(yōu)化本課程，更好更快地協(xié)助我校提升食品學科的本科教育質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新實踐型人才，我們積極學習國內(nèi)外優(yōu)秀經(jīng)驗，結合我校食品學科的特色、成果和優(yōu)勢，立足于我校食品學科特色及優(yōu)質(zhì)教育資源，以具體的實際食品體系為背景，對學生進行啟發(fā)式、探索式培養(yǎng)，努力完善針對食品學科需求的“生物化學”課程的數(shù)字化案例庫及題庫。

我們針對生化理論課程中涉及的知識和原理，結合食品學科，參考國內(nèi)外教材、文獻和研究成果，搜集、整理或撰寫相關食品體系的背景、原理、應用、現(xiàn)象等成體系材料，建立數(shù)字化生化案例庫，并分享給學生，供其自學使用;再以該數(shù)字化案例庫中的知識點為對象建立題庫，每個案例都有對應的題目，以分析型題目為主，學生通過對案例的學習自主理解題目，并運用學到的生化原理和知識進行作答，培養(yǎng)學習者的閱讀能力、理解能力、知識貫通能力、舉一反三能力等，提升教學效果。對于有志于在食品學科領域進一步深造學習的學生，以及在相關領域工作的專業(yè)人員，這種學習方式能夠幫助他們將所學知識與實際應用融會貫通，更快更好地適應身份的轉(zhuǎn)變。

在取得一系列教學改革實驗成果的同時，本課程組通過傳幫帶逐步建立了一支中青結合、交叉互補、力量雄厚、具有優(yōu)良教學傳承的教師梯隊。課程組教師富有教學熱情和教學感染力，并致力于教學的改革與實踐。課程組共同出版的新教材《生物化學》（供食品及相關專業(yè)用），內(nèi)容豐富而全面，尤其適合食品專業(yè)人員使用，出版三年以來，已成為國內(nèi)許多高校食品專業(yè)使用的教材，也成為眾多相關從業(yè)人員和技術人員的重要參考資料。課程組的一系列成果對于校內(nèi)乃至國內(nèi)食品科學領域相關課程的數(shù)字化建設和應用，具有一定的借鑒意義。

數(shù)字化教學是教育現(xiàn)代化的核心內(nèi)容，是課程改革的新目標，將數(shù)字化教學應用到課堂教學中，能夠改變學習的時空觀念，虛實結合，迅速反饋和檢驗教學效果，從而及時解決問題，提升課堂效率，也是實現(xiàn)資源共享、擴大教育范圍的有效方法。在新冠肺炎疫情期間，在線課程更是成為一種重要的教學手段。我們將在后續(xù)的探索實踐中進一步優(yōu)化和完善“生物化學”課程的數(shù)字化建設，通過“愛課程”等公共平臺推廣到校外開放使用，擴大教育范圍，實現(xiàn)資源共享，發(fā)揮其應用價值[5]。

參考文獻

[1]楊平.“生物化學”數(shù)字化教材的建設探討[J].職業(yè)教育研究，2014（4）：155-157.

[2]薛華，汪曉峰.“生物化學實驗”課程數(shù)字化教學初探

——以北京林業(yè)大學為例[J].中國林業(yè)教育，2017，35

（S1）：55-57.

[3]劉曉彥.淺析教學信息化背景下高校數(shù)字化教學資源建設[J].中國管理信息化，2020，23（7）：228-229.

[4]熊宏齊.虛擬仿真實驗教學助推理論教學與實驗教學的融合改革與創(chuàng)新[J].實驗技術與管理，2020，37（5）：1-4+16.

[5]顧曉薇，胥孝川，王青.國家精品在線開放課程建設研究[J].現(xiàn)代教育管理，2020（6）：77-83.

Digital Construction of the Core Course of Biochemistry in Food Science

LU Nai-yan， TANG Xue， JIANG Jiang， KONG Xiang-zhen， WANG Miao

（School of Food Science and Technology， Jiangnan University， Wuxi， Jiangsu 214122， China）

Abstract： Digital teaching is not only convenient， but also can provide students with a variety of learning methods. It has outstanding advantages in flexibility， continuity and selectivity， and can greatly expand and facilitate the methods and content of teaching and learning. This paper takes the core course of Biochemistry as an example， which is offered by the School of Food Science and Technology of Jiangnan University， and introduces the progress and achievements of Biochemistry in digital construction， including the construction of digital textbooks， online course construction， and the digital construction of experimental courses， etc. The paper also provides ideas and references for the digital construction of the related courses in food science.

Key words： food science; Biochemistry; digital construction; online courses; teaching reform