工程教育认证背景下的“食品生物化学”教学改革初探.pdf
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1、党的二十大报告提出:加快建设农业强国,全方位夯实粮食安全根基,确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中。2022 年 12 月,习近平在中央农村工作会议上指出,农业强国是社会主义现代化强国的根基,满足人民美好生活需要、实现高质量发展、夯实国家安全基础,都离不开农业发展。农DOI:10.16605/ki.1007-7847.2023.05.0151工程教育认证背景下的“食品生物化学”教学改革初探吴艳阳*,张春艳,刘洋,沈清武(湖南农业大学 食品科学技术学院,中国湖南 长沙 410128)摘要:党的二十大报告提出“加快建设农业强国”。因此,在农业院校探索如何结合食品产业需求,培养高素质人才极为重要。“食品
2、生物化学”为我院专业基础课之一,但教学中存在课程内容衔接不紧密;学生知识迁移能力不足;教学与工程教育脱节;学生成长值小等问题。针对教学中的痛点,结合工程教育专业认证,通过构建课程新体系、融入思政教育、更新教学模式、创新教学方法、改革考核评价体系,初步实现了学生创新性思维的建立,使学生具备正确的科学情感、态度和价值观以及社会担当与历史使命意识,提高了教学质量,可为其他课程的教学改革提供参考。关键词:食品生物化学;课程思政教育;工程教育专业认证;课程目标达成度中图分类号:G642.0,Q599文献标志码:A文章编号:1007-7847(2023)05-0463-08收稿日期:2023-05-09;
3、修回日期:2023-07-27;网络首发日期:2023-08-23基金项目:湖南省青年骨干教师培养计划;湖南农业大学教学改革项目作者简介:*通信作者:吴艳阳(1981),男,湖南张家界人,博士,副教授,主要从事食品生物技术和食品分子营养方面的研究,E-mail:。Food Biochemistry Teaching Reform Under the Background ofProfessional Certification in Engineering EducationWU Yanyang*,ZHANG Chunyan,LIU Yang,SHEN Qingwu(College of Fo
4、od Science and Technology,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,Hunan,China)Abstract:The goal of moving faster to build a powerful agricultural country is proposed in the report of the20th National Congress of the Communist Party of China.For agricultural colleges and universities,it is im-p
5、ortant to make sure that the students are well qualified for modern food industry.Food biochemistry is oneof the basic professional courses of food science and technology.However,there are problems in the teachingprocess,such as lack of close connection between courses,insufficient ability for stude
6、nts to transfer know-ledge,disconnection between teaching and engineering education,a low growth value for students and so on.To overcome these weaknesses in teaching and to carry out the engineering education professional certifica-tion,the course content and a new curriculum system were restructur
7、ed.The teaching reform included inte-grated ideological and political education,innovated teaching models and methods,and diversified assess-ment and evaluation system.These measures proved to bring benefits to students in improving their innova-tion skills,establishing correct scientific emotions a
8、nd sense of value.In conclusion,the attempts that madein teaching the course have raised the teaching quality,and may provide reference for other course reforms.Key words:food biochemistry;curriculum ideological and political education;professional certification inengineering education;achievement d
9、egree of course objective(Life Science Research,2023,27(5):463-470)第 27 卷 第 5 期生命科学研究灾燥造援27 晕燥援5圆园23 年 10 月蕴蚤枣藻 杂糟蚤藻灶糟藻 砸藻泽藻葬则糟澡Oct.圆园23窑 高校教改研究与实践 窑生命科学研究圆园23 年业是衣食之源、生存之本;同时也是我国国民经济飞速发展的保障。农业的增产离不开我国科学技术水平的提升,生物技术加速了我国从传统农业向高效益、绿色和高科技支撑的现代化农业的转型。农业院校作为农业科技成果的重要集散地,拥有雄厚的师资力量、完善的研究基础设施,并以推进农业科技成果转化为
10、其办学的主要目标,对加快我国农业发展和推动农业科技进步具有重要作用。服务“三农”是农业院校的办学职能之一,也是农业院校的优势和特色1。但目前,农业院校的研究存在以下几个问题:1)实验室研究与农业实际生产和人体营养与健康联系不紧密;2)科研成果转化率不高。因此,农业院校需进一步突出“服务”的职能,发挥农业院校科技在农业生产和服务中的示范带动作用。食品是农业的产出物之一,食品产业在农业产业化中占据很重要的地位和作用。食品也是人类生存的必需品,是人体所需的营养物质的来源,合理的食品选择和饮食结构对人体健康至关重要2。食品工业是我国国民经济的第一大产业。随着中国经济快速发展,“吃的健康”是当前人们最关
11、注的问题之一。食品安全得不到充分保障给身体健康带来极大威胁,降低了国民生活水平。食品科学与工程专业被称为“舌尖上的学问”。这个专业的研究对象就是食品原料和食品,该专业以工学、理学、农学等作为主要学科基础,属于多学科交叉的应用学科。农业院校的食品科学与工程专业在传承农业院校“服务农业的职能”的同时,探索如何结合食品产业需求,发挥该专业育人优势也极为重要。生物技术是当今世界科学技术中发展最为活跃的领域之一,同时也是我国战略性新兴产业的重点发展方向。对食品行业而言,以发酵为技术特征的传统生物技术在食品领域中的应用已有千年之久,如:酒、醋、酱油、豆瓣、泡菜、腌腊肉等传统食品的生产,至今仍保留了部分传统
12、的发酵工艺。近些年,随着分子生物学领域先进的理论技术与食品科学深度融合,现代食品生物技术应运而生,指引食品工业由传统食品加工业向现代化食品制造业转变。现代生物技术包括基因工程、细胞工程、发酵工程以及蛋白质与酶工程等,目前已被广泛用于食品原料的改造、发酵工艺的改良、功能性添加剂的开发、食品包装、安全检测以及生产废物处理等方面,大幅提升了我国食品工业的科学技术水平,提高了生产规模、生产效率和产品的质量与安全性,为食品工业的规范化和现代化发展提供了至关重要的技术支撑3。为了适应新时代食品科学与工程专业人才培养目标的要求,高校教师对“生物化学”在食品专业中的教学进行了一系列改革,提高了教学质量,全面落
13、实了立德树人根本任务。其中,孔祥珍4采用问题式教学方法,并通过多方引趣,以提高学生主观能动性为教学目的,进行了教学改革,提高了教学质量。吴富旺等5从“三全育人”课程大纲设置、教学目标的思政元素挖掘、唯物辩证法教学方法运用、思政教育考核深化、教师思政教学分享协同发展 5 个维度出发,对“食品生物化学”课程思政进行了教学改革,很好地落实了立德树人这一根本任务。佀胜利等6以学生为中心、成果为导向和持续改进的工程教育理念,开展了课程建设的改革探索与实践,强化了课程教学与工程教育的结合,提升了“食品生物化学”课程的育人功能。李庆亮等7以学生学习效果为导向,探索了将课程思政融入“食品生物化学”教学的新方法
14、,这有益于具有“新工科”和“工匠精神”人才的培养。雍雅萍等8以“新工科”建设为导向,对“食品生物化学”进行了基于问题学习(problem-based learning,PBL)教学实践,促进了学生学习的自主性;并通过提高学生的实践创新能力,培养团队互作精神,提升了教学质量。王顺民等9基于雨课堂平台,采用“线上+线下”混合式教学模式,提高了“食品生物化学”教学效果。肖瀛等10基于产出导向教育(outcome-based education,OBE),应用 PBL 和项目驱动等教学方法,通过融入课程思政,提升了学生应用生物化学理论知识解决食品加工中实际问题的能力。位治国等11基于雨课堂的教学平台,
15、对“食品生物化学”进行了线上和线下混合式教学改革,激发了学生学习的兴趣,有效发挥了课程的育人功能,提高了教学质量。这些教学改革虽然使学生很好地掌握了课程的基础知识和操作技能,大大提升了学生的实践与创新能力,但依然存在以下几个问题:1)教学研究与工程认证脱节;2)没能发挥农业院校传统优势,与农业生产结合不紧密;3)教学内容与食品专业关联度不高,无法满足食品相关专业的培养目标与要求。因此,无论是基于新时代发展对现代食品行业人才培养的需要,还是基于专业发展和课程建设的需求,“食品生物化学”的教学改革仍有待持续推进。“食品生物化学”是我校食品科学技术学院的464第 5 期吴艳阳等:工程教育认证背景下的
16、“食品生物化学”教学改革初探表 1课程培养目标及对应的毕业要求Table 1Course training objectives and corresponding graduation requirements专业基础课之一,能为学生对相关专业课的理解和学习打好基础。但目前该课程的教学存在如下问题:1)与“有机化学”“食品微生物”“食品生物技术”以及“食品化学”等课程之间的衔接不够紧密,内容重叠;2)内容抽象,但学生仍然要记忆和背诵;3)学生的知识迁移能力不足,无法将基础理论知识用于生物和食品加工方面的研究;4)教学对象为“00 后”,原有的教学方法和教学模式无法适应新时代发展的需要。因此,
17、有必要对其进行教学改革。针对“食品生物化学”教学的研究现状,以及教学中遇到的痛点和难点,本研究拟重点解决以下 4 个方面的问题:1)课程间内容缺少衔接;2)教学与农业生产结合不紧密;3)课程教学与工程教育脱节;4)学生知识建构层次低、高阶思维能力弱和成长值小等问题,以加强知识点衔接,促进课程教学与农业生产和工程教育相结合;提升学生学习建构力和高阶思维力,激发学生自主内源力;建立考核评价新体系;培养出能力强、素质高的工程类创新性人才。1“食品生物化学”课程改革的实施1.1紧扣培养目标,优化课程体系湖南农业大学是湖南最早开设食品类本科专业的学校,其食品科学技术学院于 1986 年成立,1996 年
18、建院。学院目前有食品科学与工程、食品质量与安全和酿酒工程 3 个本科专业。其中,食品科学与工程为国家级一流本科专业,其学科定位结合了本省食品行业对食品工程类人才的需求;该专业以食品学科为主,通过与原料学、物性学、农学、动物科学和生命科学等多学科交叉融合,突出“产学研相结合”的办学特色,培养具有应用食品工艺、食品生物化学、食品生产、食品生物等技术,开发湖南特色食品能力的复合型人才。“食品生物化学”是 3 个专业的基础课,该课程的学习,对于学生了解与生物相关的食品工程问题具有重要意义。工程教育专业认证是以培养目标和毕业要求为导向的评价体系,并持续改进12。我们以 2019级食品科学与工程专业本科生
19、为研究对象,采用王镜岩等主编的 生物化学教程 为授课教材,基于工程教育认证,制定了培养目标(表 1)。课程目标强调课程教学的同时,将社会主义核心价值观融入到教学中,通过教学,实现对学生的价值观引领。具体表现在:一方面,使学生通过学习“食品生物化学”基础理论,掌握食品加工中物质变化的分析技巧,并能对工艺进行改进和优化;能运用基本原理,借助文献研究,分析工程活动过程的影响因素,证实解决方案的合理性;能基于相关科学原理和数学模型正确表达复杂工程问题。另一方面,在课堂教学中融入思政,以有效发挥育人功能,培养学生的学科情感,使学生具有科学精神和使命担当。我们用“点线面”的方式重构课程内容,实现课程教学与
20、工程教育的结合,以培养出能力强、素质高的工程类创新性人才。所谓的“点线面”是构建思路,即根据专业定位、课程培养目标和工程教育认证的需求,以课程中的基本理论和概念为点,以改善食品的风味、口感和质量及优化食品加工工艺和食品贮藏等食品加工工艺为主线,对课程内容进行重新组建和设计;然后再将所有的知知识目标Knowledge objective1.掌握三大营养物质即糖类、脂类和蛋白质的基本结构、性质及代谢规律2.了解营养素在加工和人体代谢过程中的变化规律;了解营养素的代谢变化对人体健康的影响能力目标Capability objective能分析食品加工中物质的变化规律,并能对工艺进行改进和优化能够基于文
21、献调研,用生物化学基础理论知识,分析和解决食品领域中的工程问题;能够基于中国知网、万方数据和美国国家生物技术信息中心等检索平台,完成营养素在加工和人体代谢过程,以及其与人体健康关系方面的研究;能够完成专题研究工作的汇报情感目标Emotional objective培养学科情感培养探索精神和使命担当对应的专业毕业要求Graduation requirement能分析和评价食品工程实践对社会、健康、安全、法律、环境保护、可持续发展和文化的影响,以及这些制约因素对工程实践的影响,并理解应承担的责任;具有热爱生命、珍惜生命的情感能运用基本原理,借助文献,分析工程活动过程的影响因素,证实解决方案的合理性
22、;能基于相关科学原理和数学模型正确表达复杂工程问题;具有探索和终身成长的能力;具有社会担当和历史使命意识课程目标 Course objective465生命科学研究圆园23 年表 2教学内容、教学要求与课程目标之间的关系Table 2Relationship between teaching content,requirements and course objectives教学内容Teaching content食品中营养物质总论蛋白质结构、功能和纯化方法糖类、糖生物学以及核酸的结构与功能新陈代谢和糖类分解代谢糖类分解代谢和生物氧化与氧化磷酸化糖的合成与脂类代谢脂类代谢蛋白质的酶促降解、氨基
23、酸的分解与转化及氨基酸的同化氨基酸代谢、核酸代谢核酸的生物合成及蛋白质生物合成教学要求Teaching requirement掌握生物化学的涵义及内容;了解生物化学在生物科学及相关学科中的地位和作用;掌握生物化学的学习方法;熟知食品中营养素的种类,了解其发现史重点掌握动物源食品(如牛奶、羊奶等)中的蛋白质和植物源蛋白质(如大豆蛋白)的功能和组成成分,以及构成这些蛋白质的氨基酸、肽的结构、性质和功能间的关系;了解食品热加工如煎、炸、蒸、煮和炒等,对蛋白质空间结构的影响;掌握食品中蛋白质(如豆类和禽蛋类蛋白质)的提取和纯化方法掌握食品中单糖(如葡萄糖、果糖等)、双糖(如蔗糖、麦芽糖)的结构和性质,
24、以及糖类的生理功能;熟悉食品中常用的多糖如淀粉、纤维素、魔芋多糖、香菇多糖和紫菜多糖的结构、物化性质,以及摄入这些多糖对人体健康的影响;掌握核酸的化学本质及DNA 和 RNA 在组分、结构和功能上的差异;了解嘌呤、嘧啶、核苷、核苷酸和核酸在分子结构上的关系;了解核酸适配体的概念及其在食品检测中的应用了解代谢的基本概念;掌握人体消化系统的组成,以及物质在人体内消化的机制;掌握常见辅酶、辅基的递能作用;熟悉酶制剂如木瓜蛋白酶、生姜蛋白酶在食品加工中的应用;了解生物酶在地沟油降解中的应用;掌握玉米、水稻和人体内糖分解的异同,重点掌握三羧酸循环的主要途径和生物学意义;了解发酵食品中发酵微生物的分类,以
25、及其糖代谢的基本途径和在食品加工中的应用掌握生物氧化的概念、基本理论、类型、作用机制,以及有关酶类与能量的产生和转移等;了解 ATP 的重要性,并充分认识生物氧化反应在物质代谢中的意义掌握糖异生、糖原合成与分解的途径;理解糖原代谢的调控及激素对糖原合成与分解的调节作用;了解糖类在人体中的消化和吸收机制以及膳食纤维对人体健康的影响;掌握玉米、水稻和人体内糖合成的异同;重点了解脂肪酸和三酰甘油的主要生物合成与分解过程,特别要掌握甘油和脂肪酸在机体内的重要分解途径(茁-氧化)和能量变化了解酮体产生机制,以及其在体内堆积对人体健康的影响;了解胆固醇对人体的重要性和危害性;了解食品原料中的脂类;了解油脂
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