食品生物化学实验教学双一流建设实践

袁尔东， 任娇艳， 向智男， 曾新安

(华南理工大学 a. 食品科学与工程学院； b. 华南协同创新研究院， 广州 510641)

0 引 言

统筹推进世界一流大学和一流学科建设(简称“双一流”建设)，是党和国家顺应世界高等教育发展趋势而推出的“中国战略”[1]。双一流建设对于提升我国教育发展水平、增强国家核心竞争力，实现从高等教育大国到高等教育强国的历史性跨越具有十分重要的意义。国务院《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》文件指出，要“坚持立德树人，突出人才培养的核心地位，着力培养教育历史使命感和社会责任心，富有创新精神和实践能力的各类创新型、应用型、复合型优秀人才”[2]。同时，还指出要实现关键环节突破，加快推进人才培养模式改革，推进科教协同育人，完善高水平科研支撑拔尖创新人才培养机制。可见，双一流建设的一项重要任务是培养拔尖创新人才[3]。课程教学是人才培养模式的核心要素，课程的规划和设计能力是大学教师乃至一所大学的核心竞争力[4]。

我校是以工见长、多学科协调发展的综合性研究型大学，是我国首批“211工程”“985工程”重点建设院校之一，也是首批积极投入双一流建设的高校之一。食品科学与工程一级学科是我校传统优势学科，在2017年软科世界一流学科排名(Shanghai Ranking’s Global Ranking of Academic Subjects)中位列世界第4位。本文仅以我校食品科学与工程学科的典型基础实践课程食品生物化学实验教学双一流建设的实践作一回顾，以便今后为社会更好地培养优秀创新人才。

1 食品生物化学实验课程教学的现状分析

食品生物化学实验是食品科学与工程学科本科生的重要专业基础课程。它主要是基于实验平台，让学生在实践教学中加深对食品生物化学相关基础理论的理解，使学生能充分掌握食品生物化学基础实验的原理、方法和技能，提高实践操作水平，增强分析、解决实际问题的能力；同时，也为本科生后续专业课程学习、实验和科研奠定基础[5]。因此，食品生物化学实验课程内容设置的合理性以及课程教学成效的优劣性，对该学科学生的学习热情和兴趣、创新能力的培养，乃至整个学科建设都具有重大的影响。

然而，目前国内大部分高校的食品生物化学实验课程还存在着一些亟需改进、改革之处。具体来说，主要有4个方面的问题。

(1) 在课程规划上。现有的食品生物化学实验课程多是在传统 “生物化学实验”课程的基础上开展的，并不能很好地反映食品科学与工程学科本身专属的理论、现象和问题。因此，基于食品科学与工程学科的专业需求和课程特色，食品生物化学实验内容及方法等也不能简单地等同于生物化学实验。

(2) 在课程内容上。几乎长期不变，墨守成规，局限于传统生物化学知识，对相关相近学科知识并没有太多触及，这对于课程的发展更新以及学生学术视野和思维的拓展都有一定的限制。

(3) 在实验特色上。现有的食品生物化学实验多以普通基础性实验为主，分别针对不同的知识点和方法技术单独罗列进行，缺乏综合性、系统性和连续性，这不利于学生对相关知识的系统掌握和融会贯通。同时，现有的食品生物化学实验多为验证性实验，给学生提供的思考空间有限，在学生的思维拓展和创新能力提高等方面的作用也非常有限。

(4) 在教学形式上。现有的实验教学只限于授课课堂这一有限时间内，一般是完全按照教师和教材设定的既定方案进行实验，对于引导学生独立思考、培养其创新能力存在局限性。尤其对于专业兴趣浓厚、学业游刃有余的学生来说，实验课堂的内容完全不能满足他们的学习“胃口”，这更需要有针对性的教学内容和授课方式。

2 食品生物化学实验教学改革实践

2.1 注重学科特色，规划知识模块

食品生物化学及食品生物化学实验课程的知识源是生物化学与食品科学与工程学科的有机结合，也是食品科学与工程学科的专业基础课程，与食品微生物学、食品营养学、食品毒理学、食品风味化学、功能性食品学、食品分子生物学等研究方向及课程都密切相关。

相对于传统的生物化学实验内容，食品生物化学实验更倾向于选择食品原材料，特别针对日常饮食生活和食品生产、科研的实际情况，分析和解决实际问题。因此，在食品生物化学实验的课程规划上，不能完全参照传统生物化学实验的内容，须以建设一流学科为目标，更多地体现学科特色，并充分考虑到后续专业课程的衔接性和延续性，从而激发和培养学生对本学科学习的热情及科研参与的积极性，增强学生灵活应用理论知识解决实际问题的意识和能力。

例如，在基础性实验内容规划中，选取酶促褐变的抑制、叶绿素的性质、果胶的提取和特性测定3个知识模块，这些都与食品加工密切相关；在综合实验内容规划中，选取以粮食加工副产物小麦麸皮为原料的膳食纤维的制备与特性研究、以大豆蛋白为原料的多肽的制备、分离及活性和以新资源食品藤茶为原料的植物黄酮的提取及应用，这3个知识模块的综合实验规划还突出体现了食品生物化学与食品营养、健康知识的有机结合，开拓学生的学术视野和研究思维。

2.2 强调综合实验，涵盖基础实验

从课程内容上，食品生物化学实验课程包括普通基础性实验和大型综合性实验。基础性实验内容是分别针对不同的知识点和方法技术，而综合性实验则可把各个知识点和方法技术串联起来，形成一个较为完整的体系，具有整体性、连贯性和系统性的特点[6]。因此，综合性实验更有利于学生系统掌握相关知识内容和方法技术，提高综合实践能力和创新能力[7]。

在经典生物化学理论和实验的基础上，以探索性、创新性、设计性为基本指导思想，以大型综合性实验为主，尽可能将零散的普通基础性实验串联起来，整合各类实验方法和技术，更有利于学生的理解掌握和融会贯通[8]。例如，综合性实验酵母蔗糖酶的分离与纯化包括了酶的提取、分级沉淀、纯化、分子量测定以及活性检测等基础性实验内容，涵盖了柱层析、凝胶电泳、蛋白质检测、酶活力检测、糖含量检测等基本实验方法和技能，内容充实、衔接紧密、系统，有效加深了学生对蛋白质和酶的相关理论知识及技术的系统掌握。

2.3 体现创新培养，增加探究性实验主题

探究性教学是引导学生运用探究的方法进行学习，主动获取知识，从而培养学生积极探索创新的精神，提高科学探究能力[9]。探究性实验提倡理论联系实际、独立思考和科学探索精神，尤其有助于培养学生的独立思考能力和开拓创新能力。在食品生物化学实验内容的设计上，在保证实验原理正确的基础上，并不要求所有的实验方法都一定是非常稳定而精确的。虽然很稳定而精确的实验方法可以使实验操作步骤更为简便而稳定、实验结果更为精确和准确，但是某些不是很稳定的实验方法却能够给学生更多思考和创新的空间，而不仅仅只是验证某些理论和方法。同时，针对实验课程的基本内容，提出开放性、研究性和探讨性的问题，引导学生进行发散性、创新性思考，在探索中形成自己的研究思路，开发、拓展学术和科研视野[10]。

例如，在黄酮类化合物抑制亚油酸氧化实验中，以AAPH作为氧化促进剂，以黄酮类化合物作为抗氧化剂，通过硫氰酸盐比色法来检测亚油酸的氧化程度，目的是让学生了解黄酮类化合物的抗氧化作用。其中，油脂氧化情况可通过检测其过氧化值、酸价等指标来确定，具体方法还有相应国家标准可供参照。但在本实验中，却采用了并不是很稳定的硫氰酸盐比色法来进行分析，这对于实验操作技术并不是很熟练的本科学生来说，要得到正确而精确的实验数据并不容易。事实上，从教学反馈情况来看，学生们所取得的看似“乱七八糟”“不合乎理论和科学规律”的实验数据和结果，反而更加激起了他们的好奇心和学习热情，从而能够主动从相关知识理论和实验原理开始，细致分析和探讨实验数据的合理性、实验误差的来源、改进实验方法等。这对于提高学生们的学习兴趣，加深对理论知识的理解和掌握，提高理论联系实践的能力、分析和解决问题的能力，都起到了极大的帮助。

2.4 突出学生主体，开放创新设计性实验

为了积极引导、鼓励和支持学生进行相关科研创新实践活动，在食品生物化学实验课堂教学基本内容的基础上，开设创新设计性实验，成立创新实践小组，安排学生在课余时间完成实验内容。创新设计性实验只简单明了提出实验目的，而没有明确详细的试剂材料、操作步骤、实验参数和数据分析处理方法等信息，需要学生从查阅文献开始，完成研究方案设计和调整、实验准备和实施、数据分析和处理等所有程序。整个实验完全以学生为主体，教师仅提供必要的帮助和提出引导性、建议性意见，让学生们从一个小实验开始，了解科研的基本工作和过程[11]。

创新设计性实验能充分发挥学生的主观能动性，通过实验，大胆提出自己的观点和见解，获得新的结论，培养学生认真严谨、一丝不苟的科学态度以及团队合作精神，极大提高了综合实践能力和开拓创新精神，让学有余力的同学有更广阔的能力提升空间[12]。例如，在综合性实验“植物黄酮的提取及应用”中，“黄酮抑制α-葡萄糖苷酶活性”设计性实验，只给学生提供了实验目的——了解黄酮类化合物对α-葡萄糖苷酶的抑制作用。3位本科生组成了实验小组，利用课余时间进行实验，阅读文献、了解实验背景、设计实验方案、调整实验参数、分析数据等，团结协作，很好地完成了实验任务。虽然仅仅是一个小小的实验项目，但对于学生的解决问题的能力、创新设计能力都是极大的提高。

2.5 凸显科教结合，反映学科前沿进展

2012年，中共中央、国务院发布《关于深化科技体制改革加快国家创新体系建设的意见》，强调要“大力推进科技与教育相结合的改革，促进科研与教学互动、科研与人才培养紧密结合”[13]。我校积极推动科研渗透教学和资源开放共享，深化本科教育教学改革，使人才培养质量得到全面提升[14]。

在食品生物化学实验教学实践中，强化科研渗透教学，以科研反哺教学，积极采用科研成果更新教学内容，及时优化课程体系，充分反映生物化学和食品科技发展的前沿成果和进展趋势。将科研先进实验技术与方法应用到本科实验教学中，使学科实验教学接近科研实际，培养学生对现代食品科学、生物学等相关技术的应用与掌握，开拓视野，拓展创新。

随着社会的进步和生活水平的提高，人们对营养与健康日益重视，尤其是功效活性物质对机体健康的重要作用，已成为食品、营养、医药等领域的研究重点和热点。为此，食品生物化学实验课程针对两类典型的功效活性物质设计了相关综合性实验——“多肽的制备、分离及活性”和“植物黄酮的提取及应用”，涉及的实验内容包括：功效活性物质的提取制备、分析检测、安全毒理、功效活性等各个方面。它不仅涵盖了蛋白质和酶等经典生物化学理论，还引入了自由基学说等内容，比较系统地反映了科学研究的全过程。通过该实验教学，学生不仅可以了解功效活性物质发挥功效活性的生物化学机制，掌握相关技术和方法，更有利于提高对学习和科研的热情和兴趣，增强创新实践能力。

2.6 强化知识融合，培养复合型创新人才

现代科学研究与技术的发展，不能仅依赖于单一学科的知识，而更需要多学科知识的交叉融合。教育部发布《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》中，“新工科”的创意高度注重对学生科学、工程、人文交叉融合能力的培养[15]。食品科学与工程作为一个“软工科”专业，是横跨多学科领域的边缘交叉学科，食品生物化学实验作为其中一门基础实践课程，必须适应现代科技发展的新形势，交叉融合多学科知识和技术，整合利用各类知识资源，提高学生的创新能力和综合素质。例如，课程所设计的实验主题“果蔬核糖核酸提取及定性定量分析”和“食品中叶酸的酶解法提取与微生物法测定”，就充分运用到了食品生物化学、分子生物学、微生物学、细胞生物学等方面的知识和技术。这种在实验中融合多学科知识的课程设计，可以使学生不拘泥于传统生物化学知识，同时还涉及到与生命科学、生物技术等相关的各种知识与技能。这一方面能从新的角度和视野去学习和研究现代食品科学知识，另一方面还可将食品科学知识和技能运用到人类膳食营养与健康调节等方面的研究。

3 食品生物化学实验教学改革成效及思考

食品生物化学实验以建设一流学科为目标，通过推进课程教学改革，优化课程内容及教学方式，做到知识系统化、专业化、生动化，同时特色鲜明、突出重点、突破难点、探索创新，培养了学生的实践操作水平和创新创造力，在兴趣中学习、在学习中思考、在思考中实践、在实践中创新，使学生在掌握食品生物化学实验的基本方法和技能的基础上，达到提高创新综合实践能力的目的，从而为社会培养具有严谨科学态度和良好团队合作精神的复合型创新人才。

通过对食品生物化学实验课堂教学改革实践，积极引导、鼓励和支持学生进行相关科研创新实践活动，包括“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、国家级大学生创新创业训练计划、校百步梯攀登计划项目和学生研究计划等，明显增强了学生的学习主观能动性，有效培养了学生对该学科学习的热情和对科研的浓厚兴趣，拓展了科研视野和创新思维，提升了科研实践能力，对提高学生综合素质起到了积极的作用。

4 结 语

面向未来，我校积极投入“双一流”建设，坚持“打造中国特色、瞄准世界一流”的国际化发展理念，积极推进国际合作，构建国际开放发展生态圈。同时，也在积极建设世界一流课程，包括开设全英文课程等，在教学内容、教学资源、教学理念、教学方法与手段等方面均与世界接轨[16]。

食品生物化学实验课程也将在建设一流课程方向进行努力，推动科教协同育人，进一步在教学方法、教学手段、考核方式等方面进行深入改革，进行启发性、研究性、探讨性教学，强化教师与学生有效良性互动，切实提高教学水平和教学质量。同时，积极推动国际化路线，大力推进双语、全英教学课程建设，培养高素质国际化创新人才。