以问题为导向的探究式教学模式改革研究与实践——以“食品科学导论”课程为例

孙 婕,尹国友,李文建

(河南城建学院 生命科学与工程学院,河南 平顶山 467036)

河南城建学院生物工程专业于2017年开设了“食品科学导论”课程。该课程是生物工程专业的一门专业拓展课程(个性拓展模块),具有知识点多、专业性强、覆盖面广等特点[1-3]。“食品科学导论”涵盖了食品科学的各个产业和领域,教学内容涉及食品科学研究范畴、发展历程及前景、食品组分的化学性质和营养性质、食品加工原理、食品加工单元操作、食品加工高新技术应用及食品科学研究方法等[4-6]。在传统的“食品科学导论”课程教学模式中,通常以教师为中心,注重知识的单向传授,学生往往处于被动接受的状态。这种教学模式的缺点主要体现在:知识传播方式单一;理论与实践脱节;缺乏实际案例分析;学生学习兴趣不高;学生能力培养不足[7]。因此,传统的“食品科学导论”课程教学模式无法满足现代教育的需求,需要引入新的教学模式和方法提高教学质量,以培养学生的实际应用能力和创新思维。基于以上问题,课程教学团队采用了以问题为导向的探究式教学模式对“食品科学导论”课程进行教学改革,并为其他同类课程开展相关教学模式改革提供参考。

1 以问题为导向的探究式教学模式的内涵

以问题为导向的探究式教学模式,也被称为问题探究式教学模式,是一种以学生为中心,并通过引导学生主动探究、发现问题、解决问题的方式,帮助他们主动获取知识、培养创新思维和解决问题能力的教学模式。目前普遍认为探究式教学模式的科学基础是科学史和科学哲学,其心理学基础是皮亚杰的建构主义理论、布鲁纳的认知结构学习理论、奥苏贝尔的有意义学习理论和罗杰斯的人本主义理论等,其教育学基础是终身教育理论和主体性教育理论[8]。探究式教学的实质就是按照提出科学结论和检验科学结论的结构方式去揭示科学结论。探究式教学的程序主要包括:发现问题、收集资料、处理与解释资料、解决问题。探究式教学有利于科学概念的形成,有利于培养学生的探究能力、掌握科学的思维方法[9]。其内涵主要包含以下几个方面:

(1)以问题为线索。以提出问题、分析问题和解决问题为线索,把这一线索贯穿于整个教学过程。教师提出问题,学生带着问题自学教材,理解问题、讨论问题,最后教师根据讨论的情况有针对性地讲解,准确地引导学生解决问题。

(2)鼓励学生独立思考和解决问题。教师提出问题后,学生需要自己寻找答案,而不是简单地听取教师的讲解。这种方式可以使学生更好地理解和掌握所学知识,同时也可以培养他们独立思考和解决问题的能力。

(3)教师的角色转变。教师不再仅仅是知识的传授者,而是转变成问题的提出者和学习的指导者。教师需要设计适合学生且具备学科特点的问题,并提供必要的资料和支持,引导学生进行学习和思考。

(4)学生的主动参与。学生需要积极参与到教学过程中,通过自主探究、小组讨论等方式,寻找答案并解决问题。

2 以问题为导向的探究式教学模式设计与实践

2.1 教学模式设计

在“食品科学导论”课程中,以问题为导向的探究式教学模式总体设计如下:

(1)提出问题。教师提出一些探究性的问题或者项目,比如:“探究食品添加剂对食品品质的影响”“如何通过食品加工技术改善食品的口感和营养价值”“如何应用食品科学原理设计一款健康食品”等。这些问题的提出可以激发学生的兴趣和好奇心,引导学生主动参与到探究的过程中。

(2)创设问题情境。教师根据具体的问题或项目,提供相关的背景资料、食品样品、实验条件等,帮助学生理解问题的背景和相关知识点。例如:对“探究食品添加剂对食品品质的影响”这个问题,教师可以为学生提供不同添加剂含量的食品样品,引导学生通过对比实验,观察不同样品之间的差异和特点。

(3)分析问题与解决问题。学生以小组或个人的形式,通过观察、分析、讨论、实验等方式,自主探究问题或项目,寻找问题的答案或解决方案。例如:对“如何应用食品科学原理来设计一款健康食品”这个问题,学生可以通过查阅文献、研究食品科学原理、设计食品配方和加工流程等方式,自主探究并解决该问题。

(4)总结与反思。学生完成探究过程后,可以撰写总结报告或进行口头汇报,总结探究过程中的收获和不足,反思自己的表现和学习方法,促进知识的内化和学习能力的提高。例如:对“如何应用食品科学原理来设计一款健康食品”这个问题,学生可以总结出食品营养学、食品加工技术等方面的知识点,同时反思自己在探究过程中的不足之处,进一步巩固所学知识。

(5)评价与反馈。教师对学生的探究过程和总结反思情况进行评价和反馈。评价学生的知识掌握程度、创新能力、合作能力等,鼓励学生发挥优点、改进不足,同时提供建设性的反馈和建议。评价标准可分为以下4种类型:(a)学生自评。由学生对自己参加项目全过程的表现进行评价,包括项目准备、项目实施、与其他项目组成员合作情况等方面。(b)学生互评(组内互评)。同一项目组成员之间互相评价,评价内容包括知识掌握、学习态度及学习能力等。如组内分工合作探究能力、发言积极性和条理性,小组合作学习态度等,做出合理评价,反映集体或个人素质情况。(c)小组互评。将小组所有成员工作看作一个整体来评价,具体的评价内容包括:小组活动是否有实质性进展,或有价值成果出现;小组成员关系是否融洽、团结协作,并有竞争意识;包括与其他小组关系是否融洽,是否积极参与组间合作、按时完成任务。(d)教师评价。对每个小组完成工作情况做出客观评价,包括团队合作及分工、语言表达能力、完成作业情况等方面。

2.2 教学案例

本文选择“探究不同烹调方法对食品营养成分的影响”这一主题作为案例,详细介绍该教学模式的实践过程。在这个主题中,教师选择不同类型的食品,如蔬菜、水果、肉类等,引导学生探究不同的加工方法对食品营养成分的影响。例如,对于蔬菜,可以研究煮、炖、烤、炸等不同的加工方法对维生素、矿物质等营养成分的影响;对于水果,可以研究榨汁、打浆、晾晒等不同的加工方法对维生素、矿物质等营养成分的影响;对于肉类,可以研究烤、煮、炖、煎等不同的加工方法对蛋白质、脂肪等营养成分的影响。学生通过实验检测不同加工方法下食品营养成分的含量,并进行对比分析,探究不同加工方法对营养成分的影响。此案例的具体教学过程如下:

(1)导入新课。简要阐述课程主题和目标。例如:“今天我们将一起探讨不同的烹饪方式对食品营养成分的影响。通过这次的探索,我们的目标是帮助同学们了解如何通过正确的烹饪方式最大限度地保留食品中的营养成分,以此提升我们对食品营养价值的理解和重视。”

(2)理论知识讲解。给学生讲解一些关于食品营养成分和烹调方法的基本知识。例如,食品中的主要营养成分包括碳水化合物、蛋白质、脂肪和维生素等;烹调方法包括煮、炖、烤、炸、炒等。然后,引导学生思考不同烹调方法可能会对营养成分产生不同的影响。

(3)分组探究。将学生分为若干小组,每组选择一种或几种特定的烹调方法进行探究。小组成员需要共同搜集资料、设计实验方案、准备实验材料和器材并进行实验操作。

(4)实验操作与数据记录。各小组根据预先设计的实验方案进行实验。例如,选择煮、炖、烤、炸等4种烹调方法处理同一种蔬菜(如西兰花)。在处理过程中,需严格控制变量,例如水的用量、烤的时间、炸的温度和时间等。同时,收集每种烹调方法下西兰花营养成分的数据,如维生素C、膳食纤维等含量。

(5)数据分析与结论。各小组对实验数据进行整理和分析,比较不同烹调方法对营养成分的影响。例如,通过比较煮、炖、烤、炸等4种烹调方法下西兰花中维生素C、膳食纤维等的含量,可以得出哪些烹调方法可以更好地保留营养成分。然后,各小组根据自己的数据分析结果进行总结,并形成书面报告或进行口头汇报。

(6)交流与讨论。各小组代表在全班范围内交流探究过程和结果,分享本组的发现和看法。全班同学和教师可以就各组的探究结果进行讨论和提问,进一步深化对主题的认识。

(7)教师点评与总结。首先,教师对各组的探究过程和结果进行点评,肯定学生的努力和发现,同时指出需要改进的地方。然后,教师对该主题进行总结,例如“通过今天的探究活动,我们可以得出煮、炖、烤等烹调方法在一定程度上能够保留食品中的营养成分,而炸这种烹调方法则会导致食品中营养成分的大量损失。因此,在日常生活中,我们应根据食品的特性和营养价值来选择合适的烹调方法”。

(8)布置作业。教师可布置一些相关的作业,例如写一篇关于该主题的报告或完成相关的练习题,以帮助学生进一步巩固所学的知识和技能。

2.3 教学成效

通过3年探究式教学模式改革实践,在知识掌握程度、创新能力、合作能力、学习积极性、学习效果等方面,教学效果有明显的提升。实施探究式教学模式后,学生的平均成绩和优秀率分别提高了15%和11%。通过分析学生提交的自主探究报告,观察到多数学生能够主动发现问题并提出解决方案。根据在小组讨论、合作实验等环节的表现,可以看到大多数学生都能够积极地参与讨论和合作,有效地沟通和协作。通过对学生在探究过程中的参与度、课堂表现、作业质量以及出勤率、课堂参与度和探究活动中的投入程度进行统计和分析,可以发现学生在这些方面的表现有了显著的提升。说明学生在解决实际问题时已经变得更加熟练和自信。

3 结束语

“食品科学导论”课程作为一门综合性强、涉及范围广的专业导论课程,在生物工程、食品科学等专业越来越受到重视。通过“食品科学导论”课程的探究性教学模式改革与实践,改变了以教师为中心“填鸭式”的传统授课模式,建立了“以问题为导向、以学生为中心”的探究式教学模式,改变了学生“功利性、策略性、唯分数”的学习模式,建立了“多元化”的评价体系。在未来的教学中,可以根据学生的实际情况,对教学内容和教学模式进行进一步的优化。