植物蛋白质工艺学 课程教学改革路径研究
作者: 夏义苗 朱婷伟 辛颖 陈复生 布冠好
食用油脂与消费者的日常生活息息相关,粮食作物(如大豆)和油料作物(如花生、油菜籽和芝麻等)均是食用油的主要原料,它们不仅富含油脂,亦含有丰富的蛋白质,故有“油脂蛋白不分家”的说法。作为食品科学与工程专业粮油加工方向的专业核心课程,植物蛋白质工艺学课程的内容包括蛋白质化学基础、谷物蛋白和油料蛋白的加工工艺、新蛋白质资源的开发利用、蛋白质生产高新技术等,旨在为我国的油料蛋白开发利用等领域培养专业的技术人才,为现代油脂科技事业储备人才。
植物蛋白质工艺学课程需要扎实的学科基础理论知识打底,因此一般开设于第三学年的第5或第6学期。同时,植物蛋白质工艺学又属于理论紧密联系实践的学科,要求学生将基础化学理论知识应用于大豆、花生、油菜籽等原料的蛋白质加工中,具有一定的挑战性,给课程教学带来了一定的难度。基于此,本文首先对当前植物蛋白质工艺学课程中存在的问题进行反思,然后对课程改革方法和措施进行探究,以期培养兼具实践创新能力和科研素养的复合型工科专业技术人才。
一、教学过程中存在的问题
(一)理论体系教学结构不合理
植物蛋白质工艺学理论体系由蛋白质化学基础、谷物蛋白和油料蛋白的加工工艺、新蛋白质资源的开发利用等组成。其中,蛋白质化学基础包括氨基酸的定义和分类、蛋白质的结构、氨基酸和蛋白质的理化性质、蛋白质的功能性等,该部分往往占据整个课程课时的1/3,在课程最开始进行学习。然而,该部分知识与第二学年开设的食品化学、生物化学的知识点部分重合,考虑到学生之前对蛋白加工工艺的接触较少,因此当前的理论体系教学结构设置并不合理。
(二)教学模式单一
植物蛋白质工艺学的课堂大多仍采用传统的“板书+PPT”教学模式,理论教学固然重要,但是形式单一的教学模式并不能充分调动学生思考和学习的积极性,不利于教学效果的提高。
(三)实践能力较弱
植物蛋白质工艺学多为纯理论教学,但是该课程的内容与实践的结合较紧密,缺乏实践操作不仅会影响学生对理论知识的理解,也与课程培养目标背道而驰。
(四)考核方式单一
植物蛋白质工艺学课程考核大多采用“平时成绩+期末成绩”的方式开展,平时成绩主要取决于出勤率、平时作业等,期末考试成绩往往占比较高,并不能全面反映学生真正的学习效果。课程考核方式对学生的精力投入具有引导性,应科学地规划、完善考核方式。
(五)团队协同系统不够完善
植物蛋白质工艺学课程的内容包含基础有机化学知识、谷物蛋白质加工、油料蛋白质加工、新蛋白质资源开发、蛋白质高新加工技术、蛋白质加工机械设备等。术业有专攻,几乎不可能依赖一两位教师就将所有课程内容“吃透”并实现较好的教学效果,团队协作亟待加强。
二、课程教学改革措施
为避免植物蛋白质工艺学课程教学中出现“填鸭式”知识灌输,应在课程内容学习的基础上,革新教学理念、优化教学知识理论体系、改进教学方法、完善考核模式、积极探索多元协作,坚持以学生为中心,多维度、多方面地对课程教学进行重构。
(一)优化理论体系教学结构
课堂教学结构的优化有利于提升课程高阶性,取得良好的教学效果。具体而言,应因材施教,对于与原有知识点重复的教学内容应串讲点拨,对于学生基础薄弱、不易理解的知识点应精讲补偿。在植物蛋白质工艺学课程教学中,应优化课堂教学设计,缩减蛋白质化学基础部分的课时,延长后续蛋白质加工工艺和新蛋白质资源开发利用的教学时长。同时,由于食品科学与工程专业学生的有机化学基础较为薄弱,在涉及有难度的化学知识点时,应进行针对性讲解,以帮助学生理解和克服学习难点。如在讲解氨基酸分类时,可向学生介绍“吲哚”和“咪唑”官能团的化学特性,帮助学生理解“色氨酸为中性氨基酸”,而“组氨酸为碱性氨基酸”。
(二)构建多元化的教学模式
1.增强通识教育。人们总是更容易接受自己熟悉的事物,因此教师应在植物蛋白质工艺学课程教学中多采用生活中常见的例子以吸引学生的兴趣,引导学生思考其背后的专业知识,如提问“我们日常吃的馒头中是否含有蛋白质?”“凉皮、米皮中的面筋是什么?”“大家洗过面筋吗?”
2.利用在线学习平台。可借助超星学习通,采用“选人”“抢答”“投票”“分组讨论”等教学形式,提高学生学习的积极性和趣味性。如在学习氨基酸分类时,利用超星学习通进行“选人”“抢答”,可有效激发学生的情感偏向,督促学生快速记忆。
3.增强思政教育。思政教育往往是工科专业教学的短板,教师应将思政目标融入教学目标,深挖教学内容中的思政元素,在教学设计中加入思政环节,将思政案例与专业知识有机融合,在课堂中吸引学生积极学习。如讲解“蛋白质含量测定-凯氏定氮法”时,为学生列举国产精密仪器的崛起,培养学生的民族自豪感;引入“三聚氰胺”奶粉事件,培养学生诚实守信的社会责任感;也可与新冠疫情结合,为学生介绍人体摄入蛋白质对免疫功能提升的重要性,培养学生的健康生活理念。
4.结合文献讲解。大学教师既是研究者也是知识的传播者,应利用自己研究者的优势,从前沿性报道中汲取最具价值的学科知识并将其融入课程体系,然后传播给学生,从而在帮助学生理解知识点的同时,培养其科研意识,增加知识深度。如在讲解“用大豆分离蛋白、豆粕、麦谷蛋白、麦醇溶蛋白和淀粉生产高水分植物蛋白肉”时,引用中国粮油学报研究性论文《麦谷蛋白和麦醇溶蛋白配比对高水分组织蛋白品质的影响》的内容,即原料中麦谷蛋白/麦醇溶蛋白比值越小,生产的高水分植物蛋白肉的硬度和咀嚼性越低,但外观纤维结构越好,看起来越像动物肉,将比值控制为20/80,才可同时获取具有良好咀嚼性和外观的植物蛋白肉产品。在本科阶段,学生需知道“由于麦谷蛋白和麦醇溶蛋白氨基酸组成不同,因此可通过调配原料组成来控制产品品质”,即“可利用理论知识来指导工厂生产”。至于调控背后的机理则与蛋白质的网络结构形成有关,可在研究生阶段进行探索。
(三)鼓励学生参与实践研究
为提高学生的实践能力,教师要鼓励学生加入硕导或博导团队,进入实验室进行科研探索,着重培养和提升学生的设计能力、逻辑思维和科学精神,激发学生的创新思想。例如,河南工业大学拥有小麦和玉米深加工国家工程研究中心、国家虚拟仿真实验教学项目、国家大豆改良中心精深加工研究所等多个国家及省部级教研平台,可为学生提供充分的实践机会;还可鼓励学生参加“挑战杯”全国大学生系列科技学术竞赛、“互联网+”大学生创新创业大赛等活动,以赛促教,让学生作为主体参与试验研究和科学探索,提升其工程实践能力。
(四)构建多元、立体的学生评价体系
结合过程性考核(平时考核)和终结性考核(考试考核),建立多元、立体的学生评价体系。关于过程性考核,超星学习通为植物蛋白质工艺学课程提供了信息化的教学手段,在课前,可以视频、课件、文献等形式发布预习作业;课中,可发布签到、选人、问卷、抢答、投票、随堂练习、主题讨论、分组任务等信息,平台会依据签到、选人、问卷、抢答等课堂活动的学生参与度计算课堂积分;课后,可设置讨论、开展章节测试、发布作业等。教师可以选取部分课前、课中和课后任务,将其设置为章节任务点,并科学、合理地设置过程性考核成绩的权重,如章节任务点占比30%、课堂积分占比10%、章节测试占比10%、作业占比20%、分组任务占比10%、讨论占比10%、章节学习次数占比10%等。依据设置权重,利用超星学习通在线学习平台统计功能,可一键导出学生过程性考核成绩,掌握学生过程性学习情况。终结性考核即期末考试试卷考核,科学设置过程性考核和终结性考核权重,即可得到学生的总成绩。
该评价体系基于大数据分析技术,通过超星学习通等线上线下混合式教学方式,可实时动态掌握学生的学习情况,打破“重教轻学”的瓶颈,有助于掌握教学目标达成情况,能够较为全面地反映学生真实的学习效果。
(五)探索多元协作机制
单打独斗的教育教学改革已经落伍,这项复杂的工程需要一个教改团队共同完成,协作可以在不同高校间进行,也可在高校和企业间进行。“双一流”高校的教学水平和改革统筹能力较强,“非双一流”高校应积极寻求与“双一流”高校合作的机会,注重教改责任分工,借助项目合作机会提升自身的专业知识和教学水平。在植物蛋白质工艺学中,蛋白粉、浓缩蛋白、分离蛋白、组织蛋白等均是重要的谷物或油料蛋白加工产品,这些产品的加工技术较成熟、应用较普遍,相关企业也较多,因此植物蛋白质工艺学课程的教育教学改革应与社会需求对接,注重校企合作,深入贯彻产教融合理念。比如,高校教师可与企业工程师通过技术交流、教材编写、课程设置、工厂实习等形式进行协同合作,打造“专职+兼职”教学团队,将产业资源转化为创新性的教育资源,帮助学生把知识点融入实用场景,提升学生解决问题的能力,为学生未来的职业发展奠定基础。
基金项目:河南省高等学校A类专业创建建设专项“《蛋白质化学与工艺学》教材建设”(HN-HautFood-79);河南省高等学校A类专业创建建设专项“《植物蛋白质工艺学》教学设计创新改革”(HN-HautFood-102)。
作者简介:夏义苗(1989-),女,汉族,河南洛阳人,讲师,博士,研究方向为植物蛋白质加工和高值化利用。
*通信作者:辛颖(1985-),女,汉族,河南南阳人,副教授,博士,研究方向为植物蛋白质加工和高值化利用。