高水平特色骨干大学建设背景下《食品分子生物学》课程的教学改革探讨

来源:用户上传      作者:禹晓 刘欣 翟娅菲 相启森 申瑞玲

　　摘要：食品分子生物学是农业和农学类以及理工类院校相继在食品科学、食品质量与安全专业开设的一门核心专业基础课程。在教育转型发展新形势下，根据专业人才培养目标，结合学科特点，从教学内容、教学手段、考核方式等方面对食品分子生物学课程教学体系改革进行初步探索。
　　关键词：食品科学;食品质量与安全;食品分子生物学;教学改革
　　中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）43-0119-03
　　 一、前言
　　2015年11月5日省教育厅出台《关于促进普通高等学校分类发展的指导意见》，并提出“高水平综合性大学、特色骨干大学、应用技术类型大学、高职高专院校”的高等学校分类模式和发展思路。我校作为河南省重点支持建设的骨干高校之一，应紧紧围绕推进高水平特色骨干大学目标和人才培养任务，持续巩固优势学科和专业体系，强化人才培养理论与实践，实现人才培养与行业需求的高度契合。“十三五”以来，我国人口老龄化进程加速、慢性非传染性疾病患病率持续增加以及《“健康中国2030”规划纲要》、《国民营养计划（2017—2030）》等国家政策引领，给我国食品工业提供了史无前例的发展契机。为适应现代食品科学研究的发展需求，必须培养高素质、多层次的食品学科专业技术人才。
　　分子生物学是一门从分子水平研究生命的现象、本质、生命活动及其规律的学科。从农田到餐桌的食品供应链中，无不涉及分子生物学技术。在其带动下，食品安全、膳食营养与慢性病等的研究进入了一个高新阶段[1]。利用该理论与技术，可以更加深入地阐明食品科学相关问题，建立与食品科学分子水平相关联的研究方法体系，并将相关研究成果运用到食品原料生产、产品研发、品质控制等领域。为适应行业发展和科学研究需要，工科类院校相继在食品科学、食品质量与安全专业开设了食品分子生物学课程[2]。在教育转型新形势下，我校的优势特色专业食品科学、食品质量与安全引入了食品分子生物学课程。根据专业培养目标，结合学科特点，对课程教学体系建设和改革进行探索势在必行。
　　二、食品分子生物学课程对食品学科创新人才培养的必要性和重要性
　　作为工科类院校食品学科的一门重要的跨学科专业基础课，食品分子生物学主要以人和食物的关系为中心，以分子生物学理论的崭新视角研究食品原料生产、产品开发、食品营养、食品分析检测等。在分子生物学推动食品学科发展这一深层次认知的基础上，引导学生在今后食品相关领域更趋专业化，才能满足人们对安全营养健康产品的消费需求。
　　（一）保障食品质量安全和改善公共卫生状况
　　食源性疾病依然是食品安全的头号大敌，而致病微生物污染食品是引发食源性疾病暴发的主要因素[3]。以分子生物学技术，包括PCR技术、基因芯片技术、基因测序技术等为基础的致病微生物的检测，能够有效提高检出效率和特异性，克服了传统培养——生理生化鉴定的不足[4]。此外，DNA分子探针和宏基因组学测序等也被应用到预测微生物学的研究[5]。转基因食品作为基因工程技术应用于食品资源改造的高科技产物，其安全性一直是各国政府和相关国际组织关注的焦点。而分子生物学技术可以从基因水平和蛋白质水平上对转基因食品中的转基因片段进行定性和定量分析[6]。分子生物学技术还可基于对过敏成分源基因的快速分析，检测食品中的过敏源成分，从而为食品安全保驾护航[7]。
　　（二）为新资源食品开发提供技术支撑
　　分子生物学技术在开发新的食物资源方面也有广泛的应用。利用分子生物学技术可以从核苷酸水平上筛选优良的食品发酵工程菌或通过基因改良培育出更优良的菌种以优化食品生产和加工工艺，如单细胞油脂等的生产[8]。此外，16S rDNA扩增同源性分析、16S rDNA PCR-RFLP技术、种特异性序列扩增技术等分子生物学手段用以鉴定新资源食品中的乳杆菌，从而有效弥补生化鉴定法的不足[9]。
　　（三）全面认知膳食营养素与慢性病之间的关系
　　随着社会的发展和经济水平的提高，现阶段食品营养的研究已不仅仅局限于膳食对營养素缺乏症的改善作用，而是上升到其在慢性病预防和健康促进中的作用。分子生物学理论和技术在食品学科领域的应用，有利于人们从分子水平上认知食品中的活性成分对慢性病预防的分子机制，揭示营养因子及其代谢产物与疾病预防、治疗之间的潜在关系，为精准营养的发展提供理论依据[10]。
　　三、食品分子生物学课程建设及教学改革探索
　　（一）根据食品学科专业特点精选教程和优化教学内容
　　食品专业学生的生物学知识普遍不足，完全借鉴生物技术专业的教材，会影响学生对知识的学习和掌握。根据食品科学、食品质量与安全专业培养方案，食品分子生物学课程设置滞后于生物化学、食品化学等专业基础课程。此外，很多食品分子生物学教材中重复了部分生物化学的内容，如生物大分子合成与代谢等。在有限的课堂教学中，应将生物信息的传递、基因表达调控、疾病与人类健康、营养素与基因的相互作用、转基因食品等纳入重点进行讲授。例如，在“转基因食品”的讲述中，应以专题的形式将分子生物学技术改善食品营养特性的经典案例纳入讲授内容，如黄金大米及高n-3多不饱和脂肪酸大豆的研发等[11-13]，让学生深入了解基因表达调控理论应用到转基因食品开发的过程，消除“谈转色变”的恐慌。此外，分子生物学的教学内容应体现分子生物学新技术在解决食品安全领域热点问题的重要性，如多重PCR、环介导等温扩增技术、滚环扩增、基因芯片、噬菌体展示技术等在食品源性致病菌检测中的应用[14，15]。
　　在营养素与基因相互作用这一章，应让学生逐步意识到简单的生物化学已不能很好地解释营养素与疾病发生发展、预防治疗之间的关系。食物中的营养成分除了为机体提供燃料和必需营养素外，还能够直接或间接地激活相关受体和信号通路。继“精准医学”之后，“精准健康”和“精准营养”逐步走向公众，成为预防医学和营养学界的新使命。而作为食品人的专业使命之一就是丰富营养健康食品的发展，驱动营养型食品加工业的升级，促进营养科技成果的转化。此部分还应以专题的形式，运用具体案例，从基因多态性角度阐述营养素与基因交互作用，从分子营养的角度阐释营养素与慢性病进展、预防之间的关系，为个体化营养健康食品的开发、食品加工过程中营养素高效保持提供理论依据。 　　（二）根据食品行业的需求改进教学方法
　　食品分子生物學是一门理论性很强的学科，尤其是对于食品专业的学生而言，如何增加学生对食品分子生物学课程学习的主动性和接受度，使学生获得脉络清晰、系统性强的基础理论和研究进展知识体系，是教师普遍面临的问题。
　　1.提升教师自身素质，加强教学团队建设。授课教师的专业背景对促进教学改革和提高教学质量尤为重要，尤其是对食品分子生物学这一专业理论性较强的课程。尽管受教于同一专业，毕业于不同类型高校（农林、工科、医学）的教师展示出的专业特色却具有明显的差异性，因此应“因材施教”。MOOC时代的到来推进了教育教学的深化改革，尤其是教学团队的建设。多人专题授课的形式被逐步采用，以代替传统的一人承包制。对理论功底强的教师，应优先让其讲授理论知识部分，尽量做到深入浅出，注重课堂引导，启发学生思维。而对后半部分课程内容应多采用专题式教学，多鼓励青年教师参与。因为青年教师因学术研究需求紧跟学科发展前沿，在教材基础上结合文献报道并适时将自己在该领域的科研工作带入课堂教学。
　　2.研究性教学手段的实施。特色骨干大学依然扮演着教学研究型大学的角色。随着高等学校对科学研究的日益重视，教学研究型大学教学与科研之间出现了严重失调。中青年教师将大量精力投入课题研究和论文发表上，而疏于对课堂教学质量的管控。特色骨干大学的教学工作应该是研究型教学，应包含知识的创新和创造。科研工作应立足于教学，服务于教学。以科研水平的提高促进教学水平的提高和教学方式的转变，实现教学与科研的良性互动。在授课过程中，教师应以学生为核心，以科学问题为载体，调动学生学习的主观能动性，促使学生向参与式、探究式、体验式学习转变。教师的角色不仅仅是知识的直接传授者，还是演绎课堂活动的策划者、知识的答疑者。在研究型教学活动中，学生思想和行动上的同步参与能够加深其对知识的理解，提升其创新思维能力和科研能力[16]。
　　3.多媒体教学手段的应用。食品分子生物学教学涉及生物信息的传递和基因表达调控，传递过程复杂，参与调控因子和模型众多，对于食品专业的学生来说过于抽象，难以理解和掌握，存在难学和难教的现象。在教学实践中，运用多媒体教学手段能够化抽象为形象、化复杂为简单，起到辅助理解、加深记忆的作用。高质量的多媒体课件应图文并茂、动静结合，从多方面调动学生的感官，提高教学效率和教学质量[17]。例如将原核基因调控乳糖操纵子模型等抽象概念借助多媒体将教学内容通过文字、图形、动画等信息作用于学生感官，以形象的、具体的、直观的、灵动的方式达到预期教学目的。而这种授课形式对专业教师的自身素质和教学投入的要求更高。
　　4.第二课堂平台的搭建培养学生分析和解决实际问题的能力。在集中理论教学的基础上，教学管理部门应以大学生科技活动项目为依托，鼓励学生多参与科研活动。教师设置的很多课题都涉及分子生物学基础知识和实验技术，如引物设计、RNA提取、逆转录、扩增、蛋白提取及凝胶电泳等。以科研项目为载体的实践能够引导学生将所学的知识和实践有机结合，组建网络化的知识结构，培养学生独立思考和分析解决问题的能力[18]。
　　（三）改革考核方法，采用多元化的考评手段
　　传统的课程考核方式为期末考试（70%）+过程考核（30%）。这种传统考核方式，加之课程本身的特点，导致学生平时上课不积极主动，临近期末时突击复习，以求过关。但知识的掌握、专业素养的培育更在于在平时教学过程中教师与学生之间思想的碰撞和互动。为贯彻研究型教学手段的实施效果，应对传统的考核方法进行改革，以适应学科发展和人才培养需求。而多元化的考核方式则能更好地促进学生学习积极性[19]。应优化过程考核（70%）和期末考试（30%）的比例。过程考核中增加以专题报告为主的考核形式，全员参与、同侪平量，全面考查学生对知识的理解。
　　四、结论
　　在高水平特色骨干大学建设背景下，本文充分考虑食品科学、食品质量与安全专业的专业特点，对食品分子生物学的课程内容、教学方法、课程考核方式等方面的改革进行针对性的初步探讨，以期建立起一套适合食品科学、食品质量与安全专业复合型、应用型、创新型人才培养的食品分子生物学课程教学模式。
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