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[摘要]將思政元素融入各學科教學的課程思政建設是近年來各高校教學改革的主要任務。作者以食物中蛋白質水平的測定為例,具體闡述了如何將思政模式融入營養與食品衛生學專業的實驗教學中。首先,對常規的驗證性實驗設計進行詳細說明并分析其利弊;再提出融入思政教學模式后的課程設計改革,并分析其可行性;最后通過課程思政融合的實驗教學實踐,觀察教學效果。通過思政教學改革,實驗教學在培養新型高素質專業人才中能更好地發揮作用。

[關鍵詞]營養與食品衛生學;思政;驗證性實驗;蛋白質

課程思政是把“立德樹人”作為教育根本任務的一種綜合教育理念[1-2],推動思政課改革創新,需要做到8個“統一”[3]。其中,建設性和批判性相統一、理論性和實踐性相統一、主導性和主體性相統一、灌輸性和啟發性相統一在實驗教學中可以得到更好的體現[4]。實驗教學是高等教育中基本的教學形式,在優秀的實驗教學過程中,學生作為課堂的主體,通過積極參與實驗,能更好地理解和掌握理論知識,提升自身辯證思維的能力和科學素質。以營養與食品衛生學專業實驗教學為例,驗證性實驗教學有食物中蛋白質、脂肪含量的測定等。作者將對驗證性教學方式進行詳細說明并分析其利弊,結合“立德樹人”的根本任務,在實驗教學中融入思政元素,并分析其可行性,以期促進實驗教學在培養新型高素質專業人才中能更好地發揮作用。

1常規驗證性實驗教學

1.1驗證性實驗的實施

驗證性實驗的教學目的是培養學生的實驗操作和數據處理等能力,通過實驗使學生們檢驗并確定一個已知且正確的結果。在這個過程中,教師會在實驗教學中首先講解實驗目的、實驗原理、操作步驟、結果分析和注意事項等內容,學生再按照教師給出的步驟一步一步操作。

1.1.1教師主導環節

(1)講解實驗目的:學習凱氏定氮法測定蛋白質的原理,掌握操作。(2)講解實驗原理:凱氏定氮法是分解樣品中蛋白質后,通過檢測氮的含量,再估算蛋白質的含量。(3)介紹儀器與試劑:微量定氮蒸餾裝置、硼酸、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、氫氧化鈉、鹽酸和顯色試劑等。(4)講解實驗步驟:樣品消化、定氮裝置的檢查與洗滌、堿化蒸餾、樣品滴定、數據記錄。(5)講解結果計算:得到氮含量后,通過食物蛋白質折算系數計算蛋白質含量。(6)講解注意事項及說明:樣品取樣量、消化溫度、硼酸吸收液溫度、重復實驗數據的偏差限定等。

1.1.2學生為主體環節

(1)學生分組按照實驗步驟完成操作,教師進行必要的指導。(2)學生進行結果計算。(3)各組學生展示結果。

1.1.3教師和學生互動環節

(1)教師點評,若實驗失敗,分析可能原因。(2)學生完成實驗報告。以食物中蛋白質含量測定的實驗教學為例,教師和學生在實驗教學的實施過程中分別扮演了“指揮員”和“操作員”的角色。所有的實驗內容是教師精心設計后,“指揮”學生按照實驗步驟完成,從而使學生熟悉實驗流程。學生只需要嚴格按照教師要求,包括教師提出的實驗關鍵操作細節,就可以順利地完成實驗,獲得預期結果。

1.2驗證性實驗的效果

實驗教學目的是鍛煉和提升學生對理論的理解能力、獨立思考能力、解決問題能力,并盡可能地激發學生對科學研究的興趣,培養嚴謹的科研態度和創新的思維能力。而這些在目前的驗證性實驗設計中無法實現。通過實驗操作,學生可以較好地掌握實驗步驟,但并沒有很好地理解實驗原理,實驗過程中可能遇到的問題都被教師的提前設計規避了。在這個過程中,學生更像是“提線木偶”,由教師控制,只需要動手就可以完成實驗,不需要動腦。常規的驗證性實驗教學選擇的實驗內容和方法比較經典,操作步驟比較簡便,且相對安全。由于課時限制,某些實驗不能進行或者某些實驗步驟由教師提前完成。例如,測定食物中蛋白質含量的實驗步驟中,食物消化比較耗時,也會用到明火,往往由教師在課前完成。除了實驗操作,常規驗證性實驗對于促進學生思考和探索能力的效果微弱。以食物中蛋白質的測定實驗為例。目前的實驗設計中忽略了多方面內容。例如,我國食品安全國家標準GB5009.5-2016對《食品中蛋白質的測定》制定了標準測定方法,包括凱氏定氮法、分光光度法、燃燒法[5]。而實驗中對于上述方法測定蛋白質的原理和優劣并沒有提及。在凱氏定氮法中,對于為何要求現用現配顯色試劑甲基紅乙醇溶液和溴甲酚綠乙醇,為何要在臨用前混勻等方面的原因也沒有開展討論。而國家標準中提到的3種測定方法都是先測定食品中氮元素的含量,再乘以換算系數對蛋白質含量進行折算,并不能反映真實蛋白質的水平,因為這既包括蛋白質氮,也包括非蛋白質氮。此外,該實驗也無法區分食品中因違法添加三聚氰胺導致的氮含量增加。以上這些問題都可以通過合理的實驗教學設計,讓學生主動發現問題,并思考和解決問題。無論是從教師角度還是從學生角度來看,常規性驗證性實驗教學的效果都不好。從教師角度來看,實驗是常規操作,教師只要把步驟和注意事項講清楚就沒有問題。教師不需要應對學生提出的過多問題,對授課內容和方式創新的積極性不高,更注重于教學的穩定性。從學生角度來看,學生對于簡單的實驗操作缺乏興趣,參與度不高。尤其是分組實驗時,每組僅有個別學生參與實驗。學生即使參與實驗也只是按照實驗步驟操作。由于實驗內容的單一,有時會發生各組學生為了保證實驗順利完成和結果的一致性,在某些實驗步驟操作時互相“借鑒”經驗。學生在完成實驗報告后,對于整個實驗的收獲就僅僅只有實驗報告,而實驗操作和儀器使用的經驗很可能在數個月之后就全部遺忘。

2思政模式下的驗證性實驗教學設計

2.1與《營養與食品衛生學》驗證性實驗內容相結合的思政融入點

在不同專業的實驗課教學上,課程思政已有了探索[6-10]。在《營養與食品衛生學》驗證性實驗教學中,不同的實驗內容都可以結合思政素材,其在拓展教學內容的同時,讓學生將社會主義核心價值觀與專業知識有機結合,得到綜合素質和科研能力的提升。表1列舉了目前我國本科院校主要開展的《營養與食品衛生學》驗證性實驗教學的思政融入點。

2.2思政模式下的驗證性實驗教學改革

通過教學改革,使驗證性實驗教學更好地體現建設性和批判性相統一、理論性和實踐性相統一、主導性和主體性相統一、灌輸性和啟發性相統一。

2.2.1教學內容方面

教師可以把實驗的主動權交給學生。教師提前把實驗題目和參考資料給學生,由學生自主閱讀資料并補充查閱信息,分組討論,進而提交實驗方案給教師。教師只對可能影響實驗室和學生安全的問題進行干預,引導學生糾正;在這個過程中,鼓勵學生探討方案修改的原因。通過教學內容改革,實驗課本身更具有建設性和可塑性。教師對于學生的教學將更多地偏向于啟發,而學生對于理論知識的掌握更加充分,更好地將理論和實踐相統一。

2.2.2教學方法方面

教師不拘泥于演示法和講授法,可以采用多元教學方法。例如,采用案例教學或以問題為導向的教學,激發學生對于實驗內容的興趣。采用討論法或翻轉課堂,讓學生結合生活實際對實驗原理、步驟和結果等進行充分討論,提出可能存在的問題和解決方案等,幫助學生形成嚴謹的科學觀。

2.2.3實驗教學成績評價方面

相比于實驗報告,教師應更關注學生的參與度和對實驗的思考。教師可以把實驗參與度、發現問題和解決問題的能力、團隊協作能力和實驗報告等因素賦予不同的權重,綜合給予學生成績。通過考核方式的改革,激勵學生主動參與實驗,發現問題并解決問題,激發學生對科研的興趣,培養學生的辯證思維。

3思政模式下的驗證性實驗教學實踐和效果

3.1思政模式下的驗證性實驗教學實踐

以食物中蛋白質的測定為例,思政模式下的教學實踐分階段開展。

3.1.1實驗課前準備

教師提前1周把實驗課題目《食物中蛋白質的測定》告知學生,并將主要的檢測方法(如凱氏定氮法、雙縮脲比色法和燃燒法),以及三聚氰胺事件等參考資料提供給學生,要求學生自主選擇實驗方法。學生經分組討論后,提交實驗方案給教師審核。學生提交的方案內容中,實驗方法主要包括凱氏定氮法和雙縮脲比色法;查閱文獻后,增加了沉淀蛋白質步驟,補充需要準備的試劑有三聚氰胺、三氯乙酸和乙酸鋅[11-15];為比較不同食物的蛋白質含量,樣本包括固體試樣豬肉和大豆、液體試樣牛奶和蛋白飲料等。由于涉及食物消化和需要提前準備實驗試劑,要求部分學生提前1d到實驗室進行實驗。

3.1.2實驗課的實施

教師以三聚氰胺事件為例,融入思政元素;再對實驗原理和步驟進行簡要介紹;學生開始實驗。學生分為5組,每組5~6人。每組均對所有樣品采用凱氏定氮法和雙縮脲比色法進行檢測。樣品的消化液或液體試樣分為2份,其中1份加入三聚氰胺,以比較不同實驗步驟對結果的影響。按照實驗步驟進行操作,并區分不同的蛋白質沉淀處理(圖1)。整個實驗過程中注意實驗室安全。實驗完成后,對實驗結果涉及的真蛋白質、非蛋白質氮、三聚氰胺、粗蛋白含量進行分析比較,討論不同處理對實驗真實結果的影響。

3.1.3實驗課評價

教師綜合學生實驗方案的科學性、實驗課中學生對實驗的參與度、學生對實驗步驟和結果的分析及實驗報告的質量,對學生的實驗課成績進行評價。

3.2思政模式下的驗證性實驗教學效果

相比于傳統的驗證性實驗教學,改革后的實驗包括了2種檢測方法,6個實驗步驟。通過驗證性實驗教學的思政課程改革,教師和學生均有不同方面的獲益。學生在單次實驗教學中接觸的理論知識和實踐操作都得到了一定的拓展,并有助于更好地理解實驗原理和掌握實驗操作。常規教學中,學生因為覺得實驗課和實際生活沒有關系,導致重視度不高、興趣不大。在課堂融入了思政內容后,學生對于所學知識有了更深入的了解,對實驗的意義與個人的社會責任感有了更充分的認識,對于實驗課的興趣更高,也更積極地參與實驗。相比常規實驗不足50%的課堂參與率,改革后的實驗需要所有學生參與操作才能順利完成實驗,學生對實驗的參與度更高。此外,學生對于實驗課綜合評價的認可度遠遠高于之前單一的實驗報告評價。通過實驗,學生也對嚴謹的科學實驗有了一定的認識,能夠主動發現問題并尋找解決問題的方法。實驗內容的拓展也進一步提高了對教師的要求。雖然教師把很多實驗的準備工作交給了學生,但這也要求教師必須更加熟悉這些內容,以應對可能出現的異常情況。實驗課堂實驗操作更加復雜,教師需要時刻關注實驗步驟,并觀察學生的參與度,以便于對學生進行綜合評價。學生的興趣和參與度更高,對于教師的工作也是一種認可和激勵。經過更多的師生互動,教師也更有機會了解學生對實驗的想法,并從中發現新的問題,更新自己的知識。

4小結

以食物中的蛋白質測定為例,本文分析了常規驗證性實驗教學的不足。通過思政模式下對驗證性實驗的實驗內容、實驗方法和教學評價進行改革,學生和教師對于實驗的興趣和參與度更高,有助于培養學生的社會責任感和嚴謹的科學觀。

作者：秦玉 糜漫天 朱曉輝 單位：陸軍軍醫大學軍事預防醫學系軍隊營養與食品衛生學教研室