PBL与课程思政深度融合的教学模式探索与实践——以“果蔬酶促褐变”为例

郭磊，范方宇，刘云，韩龙，阚欢

西南林业大学生命科学学院（昆明 650224）

习近平总书记在2016年8月召开的全国卫生与健康大会上强调把人民健康放在优先发展战略地位，李克强总理也提出要把健康产业培育成为国民经济的重要支柱产业。同年10月国务院印发《“健康中国2030”规划纲要》，从普及健康生活、优化健康服务等六大任务出发对未来15年的健康工作进行部署[1]。基于此，高校对食品专业人才的培养，不仅要求学生掌握扎实的理论基础与过硬的创新创业能力，还应具备德才兼备、爱岗敬业的思想情操。

基于问题的学习（problem-based learning，PBL）教学模式最早是由Barrows在1969年提出，该模式强调以学生为中心，教学过程主要有“提出问题、收集资料、讨论交流、归纳总结”4个阶段，把学习设置于复杂、有意义的问题情境中[2]，通过发现问题、分析问题及解决问题的教学过程，而提升大学生开发思维和自主解决问题的能力。“食品化学”是食品科学与工程及相关专业的基础核心课，是让学生了解食品化学组成的结构、性质及相互间的作用，分析食品组分在食品加工与贮藏中的变化，以及这些变化对食品品质的影响[3]。课程思政是将各类基础课程和专业课程与思想政治理论课交汇融合在一起，在实现“教书育人”的同时达到“立德树人”根本目的[4]。“课程思政”作为高校食品专业人才培养的新要求，就是要在授课过程中把“思政元素”融入学生的专业教学课程中，在教书育人中融入思想政治教育而实现对学生价值观的引领，最终实现课程育人的教学目的。在食品化学专业知识的讲授中，更应融入思想政治教育内容，“把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力[5]。基于课程思政的建设理念与应用型人才的培养目标，以“食品化学”课程“果蔬酶促褐变”教学为例，将课程思政与PBL模式深度融合到食品化学的教学过程，以期实现既培养学生专业知识又引导学生树立正确价值观的目的。

1 教学意义或现状

果蔬采摘后，组织中仍进行活跃的新陈代谢，在正常情况下，完整的果蔬组织中，氧化还原反应偶联进行，但当发生机械性损伤（如削皮、切割、压伤、虫咬及磨浆等），或处于异常环境条件下（如受冻、受热等）时，会影响氧化还原作用的平衡，发生氧化产物的积累，造成变色[6]。简单说，酶促褐变就是果蔬中的酚类物质在酚酶催化下氧化成醌类化合物，醌类化合物进一步聚合形成褐色物质的过程。酶促褐变不仅对果蔬的外观和风味产生不良影响，造成营养价值下降，还对食品加工业产生重大的经济影响。据估计，热带和亚热带水果和蔬菜的损失超过50%是由酶促褐变造成的[7]。由此可见，掌握酶促褐变机理及控制措施对果蔬加工与贮藏有着重要的科学意义。

2 “果蔬酶促褐变及控制”的教学过程

选择西南林业大学生命科学学院食品科学与工程专业作为教学对象，教学内容为果蔬酶促褐变机理，PBL教学目标有：通过课前翻阅教材总结出果蔬酶促褐变的定义，并简单叙述酶促褐变对果蔬品质的影响；掌握酶促褐变的物质条件及其影响因素；通过搜集资料并与教师学生交流讨论，提出控制果蔬酶促褐变的多种措施。课程思政教学目标：向学生介绍我国对酶制剂的认识和利用，展现我国悠久的古代民族文化；介绍酶学研究史上的重要科学家和重大成果，激励学生要有榜样的坚毅和力量；从“酚类底物/多酚氧化酶-氧气-酶促褐变”的学习逻辑中，培养学生个体-整体思维能力和辩证思维能力；在酶促褐变控制措施的讨论学习中，增强学生的创新意识，激发学生为食品安全、生物安全与国家安全而努力不懈努力学习的热情。

2.1 构建PBL与课程思政深度融合的教学模式

通过多年教学实践，并结合学校和学生实际，提出针对“果蔬酶促褐变”的PBL与课程思政深度融合教学模式，如图1所示。教学过程包括：（1）提出问题。酶促褐变反应的三要素是什么？酶促反应在哪些果蔬中的加工贮藏过程中会发生？酶促反应对果蔬的品质产生哪些影响？通过这些问题的提出，启发学生从生活实际出发，通过辩证统一了解事物的自然发生规律。（2）收集资料。针对提出的问题，学生在课下通过分组在各种信息平台，包括图书馆、电脑、手机等搜集和多酚类物质、多酚氧化酶（PPO）、酶制剂、果蔬加工及食品安全等和酶促褐变相关的内容，在搜集资料的提升学生的发散思维能力。（3）讨论交流。通过分组将问题进行学生间、师生间的讨论交流，让学生认清酶促褐变发生的本质、酶制剂对食品工业的影响、护色剂的使用及如何生产安全营养的食品等，激发学生的创新意识，增强学生的民生意识、法治意识和食品安全意识。（4）归纳总结。经过课前提出问题、课下收集资料和课堂讨论交流，引导学生总结出酶促褐变的发生机理、影响因素及控制措施，并坚定学生作为食品专业人的历史使命和责任担当。通过深度融合PBL教学模式的隐性育人功能和课程思政教育的显性育人功能，引导并强化学生正确的职业道德和世界观。

图1 PBL与课程思政深度融合的教学模式

2.2 课程思政教学案例的强化

2.2.1 引入酚-酚酶区域化分布学说，培养学生辩证唯物主义思维

关于酶促褐变机理有酚-酚酶区域分布假说、乙醛乙醇毒害学说、自由基伤害假说及保护酶系统假说等多种理论学说[8-9]，但是酚-酚酶区域化分布假说得到广大学者的普遍认同。Mayer等[10]研究发现，多酚类物质分布在植物组织的细胞液泡内，而PPO分布在各种质体或细胞质内，即使它们与氧同时存在也不会发生酶促褐变。但是当切割、粉碎、损伤和生理障碍破坏这种分隔，酶、PPO在氧的参与下使酚类物质氧化成醌，继而促使一系列聚合反应的发生，形成黑褐色物质，从而引起褐变。由此可见，抑制或钝化PPO活性是控制促褐变反应的关键措施，来自植物的天然提取物是预防酶促褐变的安全有效的护色剂，也在很多控制酶促褐变的文献中得到证明。以苹果为例，酶促褐变包括单酚的羟基化（单酚酶活性）和醌的形成（二酚酶活性），随后醌通过酶和非酶反应转化为复杂的棕色聚合物从而形成黑色素[11]。在教学过程中通过引导学生运用辩证唯物主义的哲学思维思考酶促褐变的反应历程，熟悉事物发展的过程，培养学生马克思主义的唯物史观并提升解决问题的能力。

2.2.2 了解酶制剂应用的悠久历史，激发学生的爱国情怀

在我国，对酶制剂的认识和应用已有上千年历史，甲骨文及钟鼎文都有“酒”字，这说明三千多年前酿酒技术在我国都很发达。西汉刘向编订的《战国策》中有“昔者，帝女令仪狄作酒而美，进之禹，禹饮而甘之……”的记载，还有“遂疏仪狄而绝旨酒。曰：‘后世必有以酒而亡其国者。’”意思是说夏禹饮过仪狄的酒后曾发出“后世必有以酒亡其国”的警告，这说明当时已能够酿造出较好的洒，也证明酒对政治、军事的影响之大[12]。酱和酱油是中华民族对人类的又一大贡献，西周时期周公旦所著的《周礼·天官》中，讲述“醢人”的职务时说：“醢人掌四豆之实。朝事之豆，……加豆之实，……羞豆之食，……。王举，则共醢六十瓮，以五齐、七醢、七菹、三臡实之。宾客之礼，共醢五十瓮。凡事，共醢”。这段文字记述的是周王廷所用各种咸味酱类发酵食品的具体名目。由此可见，西周时期的王廷以“醢”命名的“酱”食品已很丰富[13]。山西老陈醋享有“华夏第一醋”的美誉，经过一千多年的生产与实践，总结出一套科学完整的酿造技术，成为黄河文化中的宝贵遗产[14]。1957年，我国微生物酶学奠基人张树政院士及其同事通过自制电泳仪分析比较我国酒曲中不同种曲霉淀粉酶系的组成，发表可能是我国最先发表的有关曲霉产生的淀粉酶类型的研究报告《霉菌淀粉酶的纸上电泳分离和鉴定》。1980年代，张树政院士团队得到高产糖化酶的黑曲霉菌种，并将其作为酶制剂生产菌种，该成果于1985年获国家科学技术进步一等奖[15]。

通过引入历史文献中关于酶制剂应用的记载，以及近现代在我国酶制剂研究做过巨大贡献的科学家及其研究成果，使学生对我国酶制剂的历史及著名科学家在相关领域所做贡献充分了解，进而了解中华文化的博大精深，并培养学生的民族自信和爱国情怀。

2.2.3 关注食品领域的生物安全问题，树立科技报国理念

随着分子生物学的不断发展，从生物技术水平揭示果蔬酶促褐变的反应机制并通过基因改良技术调控酶促褐变的关键基因，将会是果蔬酶促褐变研究领域的重点。现代生物技术的发展在食品领域给人类带来食物多样性和粮食安全保障的同时，也如同打开的“潘多拉魔盒”，引起世人警醒。食品技术领域的生物安全问题，如果不正视，其传播、扩散也会造成无序的甚至灾难性的后果[16]。2021年4月15日起施行的《中华人民共和国生物安全法》涵盖病原微生物实验室生物安全、人类遗传资源与生物资源安全及防范外来物种入侵与保护生物多样性等内容，是为防范和应对生物安全风险、维护国家安全和保障人民生命健康的法律。另外，食品在原料、加工、包装、贮藏及运输的各个环节，还有食品专业学生做实验的过程中涉及到的微生物污染、废弃物处理、菌种泄露、灭菌不彻底等带来的食品安全问题，因此，必须让学生对食品安全的法律法规有一定认识。通过《中华人民共和国食品安全法》《中华人民共和国进出口商品检验法》《中华人民共和国国境卫生检疫法》《农业转基因生物安全管理条例》《学校卫生工作条例》等法律法规的学习，让学生深刻认识到食品安全关乎国家安全、关乎生命财产安全，作为一个食品人，更应该知法守法、爱岗敬业，为促进生物技术健康发展贡献力量。

3 教学成效与提高

采用PBL与课程思政深度融合的食品化学教学模式，经过2019和2020级食品科学与工程专业的教学实践，并在实践中不断改革和完善，从教评反馈的信息中明显感觉到学生对这种教学模式的认可。除了上述提到的教学4个环节外，对融入思政教育的课程考核也进行完善，如“果蔬酶促褐变”教学过程中，重点考察学生整理资料、讨论交流及回答问题的情况，要从“酶促褐变给食品哪些危害”“如何有效控制酶促褐变”“酶制剂对食品工业发展有什么作用”“你了解的食品生物安全问题有哪些”“通过这一节的学习你如何做到爱岗敬业保障人民健康”等方面考查学生的专业知识水平和思想道德品质能力，即使学生在某些方法回答的有所欠缺，教师要即使纠正并正确引导。另外，课余时间让学生对自己的想法进行验证，如在开放实验室对提出的控制酶促褐变措施进行试验，验证这种方法是否可行，给学生播放一些我国在酿酒、酿醋、制酱，以及在酶学研究史上做过重大贡献科学家的视频。通过这些措施，极大地激发学生对食品化学的学习热情、增强学生对食品专业的认同感、提升创新创业意识和社会责任意识。

4 结语

酶促褐变是果蔬采摘后常见的一种品质劣变的现象，也是日常生活最易观察到的食品化学变化，以“生活中常见果蔬的变色”引出“果蔬酶促褐变”的课程学习，展开PBL与课程思政深度融合的教学过程，通过各种网络信息平台、学生讨论交流、开放实验室实践及基于综合素质的课程考核，既体现“学生中心，产出导向”的教育理念，也实现“教书育人，立德树人”教育目标。食品化学是食品类专业的核心基础课，经过多年来在授课过程中采用PBL教学并导入思政元素的实践，从学生的评教结果上看，PBL与课程思政深度融合的教学模式取得良好的教学效果，也加强学生对食品专业及食品行业的认可与热爱，更提升学生的专业知识掌握能力和思想道德素质。