以學生為中心的食品酶學課程多維教學模式探析

孫建安　江曉　姜宏　胡陽　黃文燦　張競競　毛相朝

摘? 要：以學生為中心的教學方式是引導學生全面發展、培養順應時代需求的新工科人才的重要教學改革方向。該文針對食品酶學課程傳統教學中存在的問題與教學要求，從知識構筑維度、課堂教學維度、課后提升維度和創新突破維度進行教學模式的探索與應用，實現對學生基礎理論知識與創新實踐能力的引導與培養，從課程教學方面為培養食品領域新工科人才提供助力。

關鍵詞：以學生為中心；食品酶學；教學模式；教學改革；新工科

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）14-0059-04

Abstract： The student-centered teaching method is an important teaching reform direction to guide students' all-round development and cultivate new engineering talents in order to meet the requirements of the times. In view of the problems and teaching requirements in the traditional teaching of Food Enzymology， this paper explores and applies the teaching mode from the dimensions of knowledge construction， classroom teaching， after-school improvement and innovation breakthrough， realizes the guidance and training of students' basic theoretical knowledge and innovative practical ability， and provides assistance for the training of new engineering talents in the field of food from the aspect of curriculum teaching.

Keywords： student-centered; Food Enzymology; teaching pattern; teaching reform; new engineering

教育部發布的《關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》（教高〔2018〕2號）指出，教育要堅持學生中心，全面發展，以學生全面發展為中心，既注重“教得好”，更注重“學得好”；積極引導學生自我管理、主動學習，激發求知欲望，提高學習效率，提升自主學習能力；增強學生的社會責任感、創新精神和實踐能力。“以學生為中心”的教育改革是全球教育發展的必然趨勢，是對傳統的“以教師為中心”教育理念的全面提升和超越，通過創造多維度、多層次的學習環境，激發學生的求知欲、探求欲，將被動學習引導為主動學習，全面提升學生的學習積極性和學習效果，將全面提升高等教育的人才培養質量[1-2]。踐行以學生為中心的教學理念，需要對課程內容編排、教學方式設計、人才培養模式和學生服務方式等方面進行系統性的重構與提升[3-4]。

食品酶學是食品專業學生的一門重要的前沿和專業基礎課，也是一門食品領域應用性較強的課程。隨著我國食品工業與生物技術的迅猛發展，酶學技術在食品加工中的應用占據著越來越重要的地位，食品酶學課程的建設對于提升學生的前沿知識與能力，推進新工科實施具有重要意義[5]。食品酶學的突出特點是基礎理論兼顧實踐應用，是一門綜合應用型課程，涉及化學、生物化學、微生物學、食品分析檢測、食品工藝學和分子生物學等領域，因此在教學過程中需要理論聯系實際，注重知識的系統性和實用性[6]。但食品酶學課程教學具有內容繁雜、知識瑣碎、原理抽象等問題，使用傳統的教師全程講授方式時，往往會出現學生被動聽講、課堂沉默、活力不夠和參與積極性不足的問題，同時學生學習過程中對知識掌握深度不夠，對能力培養的支撐不足，嚴重影響課程的教學效果[7]。同時，新工科的建設要求也需要課程注重學生個人素質和團隊合作，以及實踐能力、創新能力和工程能力等的培養[8]。針對這些教學問題與教學需求，課程組對食品酶學的課程內容進行了系統性的整理和重構，并就解決學習效率低下、學習效果偏差的課程教學痛點，進行了一系列多維度教學過程的設計和探索（圖1），以期為食品專業相關課程教學與改革提供新的研究思路和方向。

一? 知識構筑維度，套餐式學習強化

線上線下相結合的混合教學模式，能夠突破傳統課堂教學模式在時間和空間上的局限性，增強學生的自主學習和探索能力[9]。因此，為了加強學習效果，在基于常見的混合教學模式基礎上，課程組深入開展線上線下、課上課下的復合式課堂資源庫建設，依托BB教學平臺與雨課堂教學平臺，整理上傳支撐不同內容方向的學習資料。通過學習任務單使學生明確每次課程的學習任務與流程，通過預習資料使學生對課堂內容有初步了解、并為重點難點內容學習提供鋪墊；通過課程教案與課程PPT使學生課后復習抓住重點、有的放矢，提升學習效率；通過知識點思維導圖使學生對課程內容的脈絡與邏輯關系理解更加清晰，搭建知識框架、整體把握內容；通過課下測試使學生針對性地對未掌握好的知識點進行精準復習，達到以測促學查漏補缺的效果；通過拓展資料對課程內容進行前沿技術、先進理念、高水平論文和產業發展趨勢等方面的前拓、縱挖和外延，拓展視野、提升素養；通過課后作業讓學生依托課程內容進行探索式學習，增加課程深度；通過討論與交流提出困惑、解答疑難，為學生的知識體系構建進行完善補全。以上“學習任務-預習資料-課程教案-思維導圖-課下測試-拓展資料-課后作業-討論答疑”的“學習套餐”使用，引導學生養成自主學習習慣，筑牢課程知識基礎，有效提升課程學習效果，對學生能力也起到了有力的強化作用。

二? 課堂教學維度

（一）? 模塊化知識重構

為保障教學學時，課堂時長被設計為50分鐘一節，且為兩節連上。雖然大學生學習自控力已達到成人水平，但在單項教學活動中，學生也只能將注意力保持15～20分鐘，因此傳統的連續講授式課堂教學方式難以保障整堂課的學習效率[10]。為提升學生在整個學習過程中的注意力，課程組對課程的教學內容進行了模塊化重構，并對每一模塊內容進行了精細化教學活動設計。使授課過程中的每一個教學模塊控制在20分鐘左右，并在其中設計一次互動討論、一次案例分析和一次實時測驗，通過討論深化內容理解，通過案例內化知識應用，通過測驗監測學習效果。模塊化的課堂教學設計，基于成人的注意力規律，在學生注意力即將分散的時候，通過互動討論和實時測驗，使學生從聽課狀態轉為思考與討論狀態，在學習模式的轉換過程中進行思維模式的調整，進而重新進入注意力集中的學習狀態[11]。其中互動討論的小組得分和實時測驗的個人成績已向學生說明計入平時成績，無形中也給予學生一定的學習壓力，使學生把壓力轉變為集中注意力學習的動力?！皩W習-思考-學習-思考”循環式的學思型模塊化教學設計使教學從重學輕思到學思結合轉變，同時對學習內容進行階段化的總結與回顧，有效保障學習效率與學習效果，并能夠根據學生的實時學習效果反饋情況對未掌握的內容進一步加強。

（二）? 積分制小組協作

積分制形式可以用來激勵參與人的積極性、衡量人的自我價值、反映和考核人的綜合表現，可在課堂中對學生參與課堂的積極性與參與度進行評價，對傳統課堂教學活動進行有效補充[12]。食品酶學是以理論教學為主的專業課程，采用全程講授的教學方式效果欠佳。在講授過程中穿插課堂點名提問，雖可起到一定的互動效果，但依然是學生被動參與的狀態，教學效果仍不理想。針對這一問題，課程按照每組5～6人劃分學習小組，小組成員的課堂互動表現計入小組積分并換算為平時分。這種情況下學生參與互動是為了小組積分和榮譽，而不僅僅是為了個人得分，這一措施有效增強了學生參與課堂的責任感和積極性。

小組積分制互動用于以下幾個教學場景：①重點內容回顧。采用搶答方式，參與者都有小組積分獎勵。此項活動可督促學生及時復習和鞏固重點內容，搶答過程也可以充分集中學生注意力，使其迅速進入上課狀態。②課堂啟發交流。某些可以使用啟發式教學的內容，讓學生自主思考后主動搶答，給予小組積分獎勵。③課堂分組討論。某些需要討論交流的問題，給學生2～3分鐘的組內討論時間，組員輪流擔任小組長主持討論，保障討論效果的同時充分鍛煉學生的組織能力和責任意識。討論后進行搶答，其他小組可以進行補充，同樣可以獲得積分。④思政元素挖掘。對于有挖掘深度的課程思政案例，引導學生課堂發言討論體會，從不同的角度挖掘出多樣的課程思政元素。

小組積分可作為平時成績的一部分，但更重要的是激發學生課堂參與積極性。每次課前通報各組積分，表揚領先的小組，鼓勵暫時落后的小組。若出現積分過低的小組，提問討論時適當傾斜參與機會，使其趕上大部隊，避免造成失去追趕積極性的情況。黑板上實時展示每組的積分和每次的加分，同時“想方設法”給分，肯定學生參與，形成“你追我趕”的態勢，達到鼓勵式教育的效果。課上學生始終處于主動學習的活躍狀態，使課堂由灌輸課堂向對話課堂、討論課堂轉變，有效保障了學生主動參與課堂的積極性。

三? 課后提升維度

（一）? 階段式課程設計

專業理論知識掌握不牢固、實踐應用能力差、創新思維不足等問題是當前我國食品科學與工程專業學生所存在的典型問題，導致所培養學生的相關能力與食品行業的需求難以匹配。因此，加強學生的專業能力，提升食品專業畢業生的創新思維能力和工程設計能力，是當前我國高校教育所面臨的重要課題[13]。食品酶學作為食品專業的一門基礎課程，擔負的教學任務不僅僅是知識的傳授，還有學生工程設計能力的培養和工程思維方式素養的提升。為了達成這一教學目標，課程組在教學過程中采用了全程引導式課程設計作業的方式對學生進行訓練，引導學生基于課堂理論查閱相關文獻，完成針對某一種酶在食品加工中的應用過程進行課程設計，鍛煉學生建立工科邏輯思維方式，分層次分階段進行問題的分析與解決。為保障課程設計的質量，采用分階段設計與實時檢查反饋方式進行，將課程設計根據不同階段內容劃分為問題背景分析、解決方案思路、酶的來源與菌株篩選、酶的發酵與分離純化、酶的性質評價、酶的應用工藝流程、產品的分離制備與預期效益分析等部分。要求學生完成每一部分后即上傳BB平臺課程設計討論區，對各部分設計進行檢查后及時給予修改反饋，對于方向偏離或原理錯誤的設計，也能及時提醒修正。階段性的課程設計任務可有效避免學生對整體工作量較大的設計作業產生畏難與抵觸情緒，在每個階段不斷地執行和進步中，不知不覺整個大設計就已完成，有效保障了知識內化與課程設計的完成質量。學生的信息查閱能力、材料組織能力、系統思維能力和工程設計能力都有了顯著的提升。

（二）? 研究式項目交流

項目式教學強調學生的主動性和參與性，學生在主動參與、解決問題、完成成果的各個階段可有效實現理論知識與實踐能力的互動，在聽講、交流、觀察、檢索、研究、合作和實踐中推進項目的順利完成，最終能展示成果并分享在這一過程中的收獲。學生不僅會在知識層面得到極大提升，在綜合素養方面也會受益匪淺，提升學生的學習成就感及獲得感[14]。具備自主學習能力、信息整合能力、溝通交流能力，并養成終身學習的習慣，也是培養新工科人才的重要素質目標。為使學生具備堅實的知識和扎實的能力同時，提升其自主學習、信息整合、溝通交流等方面的素質，滿足新工科對復合型人才的培養要求。因此課程在不同種類食品加工中酶的應用部分，采用了基于小組協作的研究式項目交流教學方式。在前面課堂教學部分，已就專利技術檢索、中英文文獻搜索的方法、酶的相關數據庫的特點與使用進行了穿插介紹，為學生自主查找信息打下了基礎。在項目交流準備階段，給每個小組分別布置酶在不同種類食品加工中的應用題目，在資料和交流PPT準備過程中，每個小組建一個討論群，并將課程組教師也拉進討論群。有任何問題在群里隨時討論交流，并且在每一版的PPT整理好后，教師組都會查閱并提出修改意見，幫助學生進一步細化和完善內容，同時引導學生整理思政案例內容與課堂測試內容，使學生在準備思政案例與測試內容的時候，自主內化相關的素質提升內容。在PPT交流后，引導學生就PPT內容進行提問交流，提問次數同樣計入平時分，并鼓勵有深度的問題，給予額外加分。對于某些問題，PPT匯報小組解釋不全面的，教師會進一步進行補充，以使學生充分理解消化相關知識。通過項目交流與討論，有效提升了學生的信息檢索能力、內容整合能力、問題分析能力、團隊協作能力和溝通交流能力，并在完成的過程中將知識與能力充分內化為綜合素質的提升。

四? 創新突破維度，挑戰性任務激勵

高階性、創新性及挑戰度是一流課程建設設定的屬性要求。在課程教學中，有價值的挑戰性問題可激發學生的志趣，培養學生主動研究和學習的能力，形成面對困難時不斷研究與創新的習慣和能力[15]。因此，為了增強育人效果，在研究式項目之外，課程還增加了挑戰性任務激勵。此任務主要針對學有余力，想進一步深化學習的學生，學生不參與挑戰性任務不扣分，但任務完成質量高的學生可以進行額外的加分。如給學生介紹國際上流行的、曾輔助發表《Nature》期刊論文的經典蛋白質折疊游戲——Foldit，完成不同闖關任務可以給予不同的加分；又如引導學生結合項目內容或實驗過程中涉及的酶的生產、分離純化、反應器等設備，提出改進或設計思路，并繪制出草圖，在此過程中發掘與激發學生的創新潛力。在課程的新教學方法引導下，2021—2022年課上已有3名學生以第一發明人授權了食品酶學相關實用新型專利。同時，課上在案例介紹的過程中，鼓勵學生基于實驗室技術，擬寫創業計劃，參加大學生創新創業大賽。學生依托課程支持主持與參與的創新創業項目分別獲得全國大學生生命科學競賽二等獎與山東省“互聯網+”大學生創新創業大賽金獎（表1）。課程挑戰性任務的引導和支持，為一流本科人才的培養提供了有效助力。

五? 結束語

在以學生為中心的教育思想指導下，食品酶學課程分別從知識構筑維度、課堂教學維度、課后提升維度和創新突破維度四個維度對課程內容、教學資料、教學方式與教學過程進行了重構。通過多維度教學模式的探索與實施，與傳統的教學模式相比，新的教學模式可有效提升學生參與課程的積極性，同時對學生的責任意識、創新意識、工程能力和綜合素質提升有著顯著的促進作用。通過課程的系統學習與訓練，使學生具備了扎實的理論知識和較強的應用能力，為培養具有實踐能力、創新能力和工程能力的食品領域新工科人才提供了有效助力。

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基金項目：教育部產學合作協同育人項目“食品酶工程虛擬仿真實驗”（202102072021）；國家級新工科研究與實踐項目“海洋特色食品科學與工程專業政校企協同育人模式與實踐平臺建設”（2018105）；山東省高等教育研究項目“應用型本科高校醫學檢驗技術專業創新創業教育與專業教育融合的探索與實踐”（22HER042）；青島濱海學院教學改革研究項目“醫學檢驗技術專業產學研一體化人才培養模式的探索與實踐”（2022JY24）

第一作者簡介：孫建安（1984-），男，漢族，山東淄博人，博士，教授，博士研究生導師。研究方向為食品酶學與酶工程。

*通信作者：毛相朝（1981-），男，漢族，山東青島人，博士，教授，院長。研究方向為海洋食品生物加工。