生物化學混合式課程線下教學方案

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摘要：為了提高釀酒專業學生的學習興趣與應用能力，構建課程思政，落實教書育人的主體責任，針對工科院校生物化學混合式課程線下教學方案的不足，圍繞“突出專業特色，激發學生學習興趣，融入思政潤物無聲”這一宗旨，改革現有教學方案，優化基本理論教學內容，突出專業特色。在適當的環節讓不同專業背景的老師聯系生產實踐經驗給學生做報告并開展說課交流；在實驗教學上精心設計，引入具有實際應用背景而又簡單易行的實驗；在立德樹人課程思政方面，挖掘素材潛移默化影響學生。通過不斷的教學實踐以期有效激發學生學習興趣、培養科學素養、提高實際應用能力，使學生通過課程學習，達到知識扎實、能力卓越、品質優良的培養要求。

關鍵詞：釀酒工程；生物化學；學習興趣；課程思政

生物化學是釀酒工程專業的主干課程之一，其課程目標要求通過對基本理論、基本知識和基本技能的學習，為后續其他基礎課程和釀酒工程核心課程的開展奠定基礎。[1]近些年來興起的線上線下混合式教學促進了生物化學教學改革的極大發展，線下的見面課作為線上教學的延續是激發學生學習興趣的重要環節，也對學生進行課堂思政教育的重要窗口。[2]然而，由于學生自身基礎情況差異，學習動機等因素，對日常教學工作提出了一定的挑戰。[3]因此，釀酒專業生物化學課程線下教學活動中往往存在：對學生學習需求與學生興趣分析不充分、線下師生互動不足且效果不明顯、專業學習與思政內容不能有機結合等情況，因此使得釀酒工程專業生物化學線下教學方案急需進行改革。

1生物化學課程現有線下教學方案的不足

1.1理論教學內容的專業特色不突出

[4]從教學大綱上來看，現行大綱往往過多強調了知識的全面性和系統性，體現不出和專業培養目標的聯系，如生物膜的結構與功能、維生素的化學結構式等遠離專業培養目標的內容依然占有一定比例。教師在講課時不注意結合專業特色，沒有突出生物化學在釀酒中的作用，無法讓學生找到學以致用的感覺。例如在講解酶這一章的內容時，教師除了講授傳統的基礎性、知識性的內容之外，可以給學生補充講授酶在釀酒工業中的應用，并通過舉例讓學生對所學內容與專業背景相聯系。例如，課堂上可以讓學生就“糖尿病病人是否能夠飲用啤酒”為題目進行討論。我們知道糖尿病人不能飲用高糖度的啤酒，因此可以應用糖化酶降解啤酒中的殘留糊精，這一方面保證了啤酒中最高的乙醇含量，另一方面不必添加濃糖液來增加啤酒的糖度，這樣糖尿病人也可以適量飲用這種低糖度的啤酒?？蓪嶋H上由于教師不重視這一點或教師對釀酒專業知識了解較少，所以這部分只是講述有關酶的組成結構、催化性質、酶促反應速度的影響因素、酶的分離純化等基礎性的生物化學知識。學生在學習的過程中一方面覺得內容抽象枯燥、另一方面又覺得課程內容似乎和自己專業沒什么關系，學了沒用，因而喪失了學習興趣。

1.2實驗教學內容以驗證為主，缺乏應用背景

[5]從實驗教材的選擇上來看，很多學校都采用教師自編的實驗教材，從名字上來看這些實驗教材有“食品生物化學實驗”“釀酒生物化學實驗”等，似乎是考慮到了不同的專業背景，但是翻開書來看，很多實驗不僅缺乏應用背景，而且只是簡單的進行驗證性實驗，這樣不利于激發學生的學習興趣、也很難提高學生的科學素養。例如“3,5-二硝基水楊酸比色法測定還原糖”這一實驗在食品科學、釀酒工程、生物工程、生物技術等專業都有，但實驗內容幾乎千篇一律，根本沒有體現出這個實驗在不同專業的應用背景，學生也弄不清楚自己做了這個實驗對于日后的專業學習和應用有什么樣的幫助，又加上學生沒有經過探究性實驗的鍛煉，他們在實際工程問題面前很難聯系所學的知識和方法。1.3現有的教學方法不利于激發學生的學習興趣線上學習以后，有的教師以總結重點、難點為由，打開制作好的課件，繼續進行填鴨式、滿堂灌的教學，很少與學生互動或者互動的內容、質量很低；由于教師還往往承擔著其他的教學和科研任務，空閑時間較少加上近年來很多高校大量引進師資，很多教師沒有辦公地點可以和學生互動交流，教師往往課后給學生留好作業后再無其他形式的交流。課件的制作上往往只注重課程內容的系統性、課件的條理性、美觀性等因素，而忽略了如何借助課件這一線下教學的重要載體使學生對復雜抽象的生物化學知識產生興趣。這樣的教學方法很難引起學生的興趣。這些問題不僅需要教師熟練地掌握專業知識更需要教師花費一定的時間去思考、去研究具體的解決辦法。此外，生物化學屬于自然學科類的專業課程，如何在課堂教學中做到自然科學和思政教育相結合，也是教學過程中需要關注和解決的問題。

2優化理論和實驗教學內容

2.1在理論教學中充分考慮學生的專業特色

例如講到氨基酸的重要化學反應時，一般教材對羰氨反應這部分通常講述比較簡略或干脆不提。在這里，教師可以給學生詳細地展開講述氨基酸與還原糖發生美拉德反應，在不同的條件下形成呋喃、吡嗪、吡咯化合物，正是這些化合物賦予了白酒焦香、糊香、堅果香等不同的風味。講到蛋白質的沉淀作用中的生物堿試劑沉淀法這一部分時，可以給學生舉例：在啤酒生產工藝中有麥芽汁加啤酒花煮沸的工序，其目的之一就是借酒花中的單寧類物質與變性蛋白質成鹽沉淀，使麥汁得以澄清，防止成品啤酒產生蛋白質渾濁。講酯類這一部分時，強調雖然酯的絕對含量并不高，但是，酯的種類和數量卻對白酒“香型”的形成起決定性作用。給學生講述一些酒類發酵過程中酯的生物合成機理，并告訴學生目前這方面的認識還很膚淺，有待進一步研究。在理論教學過程中始終注意聯系學生所學專業，突出特色，從而讓學生感受到這門課程的學習與自己的專業聯系密切、與自己將來的工作、學習聯系密切，從而提高學生學習的積極性。

2.2立德樹人，增加課程思政內容

生物化學是一門重要的專業基礎課，也是一門發展迅速的科學，教師應不斷加強本專業學習，及時掌握最新動態，充分挖掘課程思政元素。在介紹學科發展成就時，傳播我國科學家攀登科學高峰的事跡，培養學生的愛國情懷。例如，20世紀60年代，我國科學家在國際上首次采用人工方法合成了具有生物學活性的結晶牛胰島素，并利用X射線衍射技術解析出了豬胰島素的晶體結構。[6]此外，我國著名結構生物學家施一公團隊歷時十余年，在酵母中一共解析了10個不同狀態的剪接體高分辨的三維結構，這10個狀態的剪接體完整覆蓋了剪接通路，首次將剪接體介導的RNA剪接過程完整的串聯起來，為人類理解RNA剪接的分子機理提供了最清晰、最全面的結構信息。[7]科學家們勇攀科研高峰的精神，無形中激發學生追求科學真理的興趣，更好的傳承科學家的優秀品質。

2.3增強實驗教學內容的應用背景

例如在做3,5-二硝基水楊酸比色法測定還原糖和考馬斯亮藍染色法測定蛋白質含量這兩個經典的實驗時，可以指導學生做兩個有應用背景的實驗。應用背景：麥芽浸出率低是國產啤酒大麥用途不暢的主要原因，影響麥芽浸出率的因素很多，其中以糖化力與蛋白質含量最為關鍵。麥芽糖化力的高低主要取決于-淀粉酶的活性，-淀粉酶活性的高低取決于-淀粉酶的熱穩定性。第一個實驗：利用-淀粉酶與可溶性淀粉作用，釋放麥芽糖殘基的還原性末端，將3,5-二硝基水楊酸還原成3-氨基-5-硝基水楊酸，在一定范圍內，還原糖的濃度與顏色深淺成正比，從而可以用可見分光光度計測定產物含量。利用這一實驗原理讓學生根據實驗教材上3,5-二硝基水楊酸比色法測定還原糖這個基本實驗并查閱文獻設計實驗研究Na+、K+、Ca2+、Zn2+等無機離子對-淀粉酶的熱穩定性的影響。第二個實驗：選取幾種國內外不同品種的啤酒大麥設計實驗。用考馬斯亮藍染色法檢測其萌發過程中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量的變化（可以選一種做）。先可以讓學生設計方案，教師再匯總并提出意見，討論后形成最終方案。教師要鼓勵學生自己進行設計，并傳授試驗設計方法和經驗，讓學生感覺學習如同是自己在研究一樣，并且能夠對學習產生濃厚的興趣。

2.4組織相關專業背景的教師舉辦“釀酒與生物化學論壇”并開展說課活動

在適當的環節讓不同專業背景的老師聯系生產實踐經驗并結合自身的科研給學生做報告，有從事白酒釀造、啤酒釀造、葡萄酒釀造、微生物酶技術等專業的教師主講，優化學生的知識結構，讓學生學習時有的放矢，鼓勵學生參與討論，互相取長補短，培養創新興趣和習慣，學會在論壇中發表意見以及提問，培養解決實際問題的能力。授課老師面對釀酒專業具有豐富實踐經驗的老師進行說課。重點闡述教師對生物化學在專業學生培養方案中所起作用的理解，針對專業特色課程在教學內容方面進行的取舍、整合等課程改革情況，說明課程對學生素質培養的具體思路。結合學校辦學定位、生源情況，說明課程的重點、難點及解決辦法。

2.5密切聯系生活實際，活躍課堂氣氛

例如，講到脂類及其代謝時，通過演示肥胖人群和含脂肪高的食物的圖片，歸納脂肪類物質的形式、概念及與其他生物分子的區別，通過圖片講解脂肪的結構與組成，對比飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的結構總結不同來源的脂肪的性狀和特點。例如，糖代謝過程本身比較復雜，學生往往對復雜的東西都有種疏遠的心理。因此，教師可通過聯系實際來提出一些學生感興趣而又富有思考性的問題（為什么早上不吃飯會精力分散，四肢無力；為什么有的人從來不吃肥肉卻還是長得很胖等）來讓學生討論。通過這種方式層層深入，引導學生理解本節知識。同時為使內容更為生動形象，還可以運用多媒體輔助教學軟件，增強教學內容的直觀性、啟發性，使學生更好地從感性認識上升到理性認識。3推行有利于培養科學素質和創新思維的多元化作業方式生物化學課程考核和成績評定多采用結構評分方式綜合考核學生學習成績，即傳統的期末閉卷考試成績占總評成績的一部分（50%-70%），而將出勤、課堂表現、課后作業等納入平時成績考核（占30%-50%），實驗教學不單獨設課的實驗成績也要占一部分比例。從形式上來說，已經實現了多元化的考核方式。然而，教師布置課后作業往往簡單地選用教材所附習題，或者線上學習平臺的題庫建設不考慮學生的專業特點及興趣愛好，結果造成學生之間相互抄襲、從網上抄襲答案的現象普遍存在，學生抱著一種完成任務的心態去應付，學習效果可想而知。如何通過課外作業激發學生學習興趣，提高學生綜合能力而避免流于形式是非常值得研究的。我們提倡在保持作業總量不變的前提下，采用教師統一布置作業與學生自主選擇課外作業的方式相結合。教師統一布置作業，不要僅限于教材的課后習題，一定要兼顧學生基礎與專業特色，多參考書籍，充分利用互聯網資源精選習題；學生自主選擇作業的類型可以包括撰寫文獻綜述、翻譯英文資料、提出值得研究的問題等類型，也可以讓學生自己提出作業類型，和教師討論并確定可行性。對于學生自主選擇作業的類型，教師可以先向學生介紹完成作業的基本方法，并提醒學生不能抄襲，否則作業雷同算不合格。

參考文獻

[1]丁烽.釀酒工程專業生物化學教學中專業特色的探討[J].廣州化工,2014,42(09):223-224.

[2]丁鴿.生物化學課程教學中思政教育探索思考[J].廣東化工,2021,48(12):257.

[3]韓四海,吳影,李佩艷,等.生物化學課程思政與教學創新探索[J].廣東化工,2021,48(12):224-225.

[4]吳兵,高海寧,張寧,等.一流本科專業建設中的《基礎生物化學》課程教學改革與探索[J].河西學院學報,2021,37(02):121-125.

[5]劉旖璇,王青松,胡曉倩.生物化學實驗在線教學的探索與實踐[J].高校生物學教學研究(電子版),2020,10(06):35-39.

[6]劉凌云,張要軍,張亞歌,等.一流專業建設背景下課程思政的滲透與融合——以生物科學專業《生物化學》教學為例[J].教育教學論壇,2020(3):43-44.

[7]WanR,BaiR,YanC,etal.StructuresoftheCatalyticallyActivatedYeastSpliceosomeRevealtheMechanismofBranching[J].Cell,2019.

作者：蘇靜 丁烽 張興麗 單位：齊魯工業大學生物工程學院 齊魯工業大學食品科學與工程學院