吳曉娟，吳 偉，林親錄，周文化

（中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長沙 410004）

0 引言

“天然產(chǎn)物提取技術(shù)”實驗是中南林業(yè)科技大學(xué)食品質(zhì)量與安全專業(yè)的專業(yè)選修課程之一。在“天然產(chǎn)物提取技術(shù)”理論課的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生已經(jīng)掌握了糖類、氨基酸和蛋白質(zhì)、精油、生物堿、黃酮類化合物、皂甙、油脂類化合物等7類常見天然產(chǎn)物提取分離方法的原理、特性及應(yīng)用。在理論課程教學(xué)開展的同時，增加實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，不僅能夠增強學(xué)生對基本概念和規(guī)律的理解，而且可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新意識和動手能力。同時，實驗教學(xué)也是理工科高等院校教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)高層次“復(fù)合型”人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的重要途徑。然而長期以來，受傳統(tǒng)教學(xué)模式固化、實驗經(jīng)費不足等因素影響，“天然產(chǎn)物提取技術(shù)”實驗教學(xué)未被給予足夠重視，存在教學(xué)模式較為落后、教學(xué)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新等問題。

翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom） 是一種新型的教學(xué)模式，學(xué)生在課前通過觀看教師提供的課件、視頻和擴展資源等自主完成課程知識的學(xué)習(xí)，在課堂上通過小組討論、協(xié)作探究、問題解決和課堂作業(yè)等完成知識的內(nèi)化[1]。翻轉(zhuǎn)課堂的核心理念為主動學(xué)習(xí)、學(xué)生參與、混合式課程設(shè)計。目前，國內(nèi)外高等院校關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)研究與實踐越來越多，但在食品科學(xué)與工程及相關(guān)專業(yè)應(yīng)用較少，僅在“食品生產(chǎn)品質(zhì)控制技術(shù)”“現(xiàn)代食品加工新技術(shù)”等少數(shù)課程中進行實施并取得了較好的教學(xué)效果[2-3]?；趩栴}式學(xué)習(xí)（Problem-based Learning，PBL） 教學(xué)法是指以問題為基礎(chǔ)，學(xué)生為中心、教師為引導(dǎo)的小組討論及自學(xué)的教學(xué)模式[4]。PBL教學(xué)法在教學(xué)實踐中的應(yīng)用，有利于教師引導(dǎo)學(xué)生圍繞專業(yè)問題進行嚴(yán)密的思考和推理，使學(xué)生更加注重自身自主學(xué)習(xí)及思維能力的鍛煉。目前，該方法已在“有機化學(xué)”“食品生物化學(xué)”“食品安全與衛(wèi)生學(xué)”等理論或?qū)嶒灲虒W(xué)中進行應(yīng)用并取得了較好的教學(xué)效果[5-7]。與傳統(tǒng)課堂相比較，翻轉(zhuǎn)課堂和PBL教學(xué)法都強調(diào)以學(xué)生為中心，而課堂教學(xué)的內(nèi)容以問題答疑為主，在教師解答學(xué)生問題的過程中，增加師生、學(xué)生相互之間的交流。在翻轉(zhuǎn)課堂中融合PBL教學(xué)法，可以形成一種更具有特色和優(yōu)勢的教學(xué)模式。因此，研究嘗試將PBL教學(xué)法與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合，形成了新的“天然產(chǎn)物提取技術(shù)”實驗課程的教學(xué)模式。

翻轉(zhuǎn)課堂融合PBL教學(xué)法的教學(xué)模式見圖1。

圖1 翻轉(zhuǎn)課堂融合PBL教學(xué)法的教學(xué)模式

1 “兩位一體”教學(xué)模式的建立

翻轉(zhuǎn)課堂和PBL教學(xué)法都強調(diào)以學(xué)生為中心，將翻轉(zhuǎn)課堂和PBL教學(xué)法相融合，以“天然產(chǎn)物提取技術(shù)”中常見的知識點“問題”作為整個實驗課程學(xué)習(xí)的起點，用來引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

1.1 實驗項目的確定

根據(jù)“天然產(chǎn)物提取技術(shù)”實驗課程的教學(xué)目標(biāo)和“翻轉(zhuǎn)課堂”融合PBL教學(xué)模式的特點，通過調(diào)研其他相關(guān)院校食品質(zhì)量與安全專業(yè)先進的實驗教學(xué)實例，考察省內(nèi)天然產(chǎn)物制取企業(yè)的工業(yè)化生產(chǎn)線，確定實驗項目。保留部分驗證性實驗項目，重點增設(shè)一些綜合性和創(chuàng)新型實驗項目。另外，天然產(chǎn)物的定性定量分析是天然產(chǎn)物提取效果評價的關(guān)鍵步驟。之前很多教材中關(guān)于黃酮、多酚和磷脂類物質(zhì)的測定大多延用傳統(tǒng)的方法。但是隨著國家標(biāo)準(zhǔn)方法覆蓋的檢測項目越來越廣，很多天然產(chǎn)物的測定都有了更為準(zhǔn)確的國標(biāo)檢測方法，并且這些方法也是相關(guān)企業(yè)單位認(rèn)可和執(zhí)行的測定的方法。因此，為了適應(yīng)食品或食品添加劑生產(chǎn)企業(yè)的崗位需要，對“茶葉中茶多酚的粗提取和測定”進行了修改，按照原料預(yù)處理、浸提、檢測的生產(chǎn)過程，根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)工藝與檢驗流程重新設(shè)置了教學(xué)內(nèi)容，并且將茶多酚的定量檢測方法修改為國標(biāo)方法。

1.2 教學(xué)資源的優(yōu)化

翻轉(zhuǎn)課堂融合PBL教學(xué)法這種教學(xué)模式成功應(yīng)用的前提是教學(xué)資源的準(zhǔn)備，包括課件、視頻和擴展資源等。視頻課程是教學(xué)資源的核心內(nèi)容，根據(jù)實驗項目的教學(xué)目標(biāo)和知識難易程度，錄制2～3個企業(yè)黃酮、肌醇等化合物提取的成套生產(chǎn)線視頻，創(chuàng)設(shè)有助于教學(xué)內(nèi)容實現(xiàn)的情境，讓學(xué)生對天然產(chǎn)物的提取過程形成感性認(rèn)識。

1.3 教學(xué)模式的建立

創(chuàng)建翻轉(zhuǎn)課堂融合PBL教學(xué)法的教學(xué)模式，強調(diào)以“問題”作為整個實驗課程學(xué)習(xí)的關(guān)鍵點，用來引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的全過程。將學(xué)生分為3～4人為1組，以小組為學(xué)習(xí)單位，在課前、課中和課后3個階段都采用“問題”進行啟迪。以“大豆磷脂酰膽堿的提取”實驗為例，課前問題是“簡述浸出法磷脂酰膽堿粗提取和測定的原理”；課中問題是“濃縮磷脂中提取磷脂酰膽堿時，先用丙酮萃取，再用乙醇萃取的順序與實驗的工藝順序?qū)に囆Ч绾斡绊憽?；課后的問題是“分析濃縮磷酸中提取磷脂酰膽堿工藝實驗各工序中的主要工藝條件或工藝參數(shù)分別對工藝效果和產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生的影響”。課前，學(xué)生帶著問題主動去學(xué)習(xí)教學(xué)資源，有助于視頻教學(xué)深入人心；課上通過小組式討論和相互合作，讓學(xué)生在解決問題的過程中習(xí)得知識，有助于知識內(nèi)化。另外，融合了PBL教學(xué)法的翻轉(zhuǎn)課堂還能培養(yǎng)學(xué)生分析、判斷、解決與推理問題的能力，從而形成一種新的教學(xué)模式。

2 “兩位一體”教學(xué)模式的應(yīng)用

（1）課前準(zhǔn)備。首先在充分分析學(xué)生學(xué)情的基礎(chǔ)上，對學(xué)生進行合理分組，然后將課件、視頻和擴展資源等發(fā)送給學(xué)生。學(xué)生以小組為單位，共同學(xué)習(xí)教師提供的課件、視頻、參考文獻等資料。在學(xué)習(xí)過程中，了解實驗?zāi)康摹⒗斫鈱嶒炘?、初步掌握實驗方法，并對難以理解的知識點提出問題，然后通過查閱資料、小組討論嘗試解決問題，還可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺與教師進行交流。具體來說，以“茶葉中黃酮類化合物的提取和測定”實驗為例，學(xué)生通過查閱文獻、市場調(diào)查等了解黃酮類物質(zhì)的來源和作用，可以從哪些原料中提取黃酮類化合物？目前黃酮類化合物中常見的流通產(chǎn)品有哪些？哪些物質(zhì)可以作為黃酮類化合測定的標(biāo)準(zhǔn)品？小組成員交流討論，不同觀點交鋒、補充、修正，形成初步的實驗方案并提交給教師。教師根據(jù)實驗室具備的設(shè)施條件，推測初步的實驗方案是否可行，給出合理的修改建議。例如，根據(jù)是以茶葉為原料還是大豆為原料提取黃酮類化合物？是以蘆丁、槲皮素還是大豆黃酮為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定黃酮類化合物的總含量？

（2）課堂活動。課堂實驗階段是翻轉(zhuǎn)課堂融合PBL教學(xué)模式成功的關(guān)鍵。教師可以通過對主要知識點進行提問，以檢查學(xué)生的課前學(xué)習(xí)情況，然后講解本節(jié)課的實驗安排及注意事項等。實驗進行時，教師應(yīng)對各個小組進行巡回指導(dǎo)，學(xué)生在實驗過程中則要多思考。同樣以“茶葉中茶多酚的粗提取和測定”實驗為例，學(xué)生需要考慮哪些試劑或工藝參數(shù)可能會導(dǎo)致實驗失敗。例如，磷酸鹽緩沖液是否需要現(xiàn)配現(xiàn)用？茶多酚溶解后溶液渾濁怎么辦？學(xué)生遇到問題首先通過合作探索以解決問題，如果按照事先設(shè)計的實驗方案達不到相應(yīng)的實驗效果，則與教師溝通，共同找出解決方案。

（3）課后反饋。學(xué)生完成實驗后，可將提取的黃酮、茶多酚、磷脂酰膽堿等成品進行展示，小組間還可以分享實驗成功或失敗的經(jīng)驗，課后再獨立完成實驗報告。實驗報告中要體現(xiàn)實驗原理、實驗操作和結(jié)果討論。教師需要根據(jù)課堂實驗情況和實驗報告進行成績評定，并對實驗中的重點和難點進行更加系統(tǒng)地梳理，將信息及時反饋給學(xué)生。同時，教師還應(yīng)不斷進行教學(xué)反思，不斷提升教學(xué)水平。

3 結(jié)語

通過PBL教學(xué)法為以往的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式提供實質(zhì)性的問題導(dǎo)向，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式等3個方面進行全面優(yōu)化和改革探索。通過教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、相互協(xié)作、樂于思考的學(xué)習(xí)品質(zhì)，使學(xué)生掌握天然產(chǎn)物提取的主要工藝及相關(guān)設(shè)備。課程教學(xué)改革結(jié)論及相關(guān)經(jīng)驗，亦可用于食品質(zhì)量與安全及相關(guān)專業(yè)其他課程的實驗教學(xué)，為高等院校理工科類專業(yè)的實驗教學(xué)改革提供參考意見。