微课结合PBL 教学法在“农产品安全检测”教学中的应用探索

关文碧

（肇庆学院食品与制药工程学院，广东肇庆 526061）

“农产品安全检测”是肇庆学院食品质量与安全专业的选修课程，研究农产品生产、运输、贮藏和加工过程中危害因子的产生与检测技术的相关理论与实验方法。“农产品安全检测”是一门实践性和应用性极强的课程，要求学生牢固掌握并综合运用“食品化学”“食品分析”“现代仪器分析”等相关课程知识和实验技能[1]，掌握典型的农产品质量安全检测技术，为其后续从事农产品质量安全检测、控制、监督等方面实习、工作提供知识与技能支持。学好“农产品安全检测”能极大地提升学生的综合实验技能，为日后的就业做一个良好的衔接。如何在有限的教学时间内让学生掌握并运用农产品危害因子的检测原理和技术，是“农产品安全检测”课程教学需要解决的一大难题。随着时代的发展，微课教学法作为一种新型教学模式在近些年被广泛应用于教学工作中，其以“网络视频课程”为主体表现形式，具有教学重点突出、授课时间不受限制、授课形式多、授课内容广的特点[2]；以问题为基础（Problem-based learning，PBL） 的教学方法是以学生为主体、以农产品安全检测问题作为核心进行研究性学习。将对“农产品安全检测”课程传统教学的弊端进行分析，基于微课结合PBL 教学法探讨“农产品安全检测”的教学改革思路与措施，为该课程的教学改革提供参考。

1 “农产品安全检测”传统教学中存在的问题

在传统的“农产品安全检测”课堂及实验教学过程中，学生缺乏自主性和选择性[3]，部分学生学习兴趣不高，很难切实提高实践水平，最终导致学生对自身专业的信心不足，在走上工作岗位后对于食品安全检测相关工作表现力不从心。分析原因主要包括以下2 个方面。

1.1 教学方式缺乏特色，教学和考核模式单一

“农产品安全检测”课程涉及的知识面比较广，传统的理论课教学模式是教师主动讲授、学生被动接受，学生不会主动将大量的新知识和已有知识串联起来，在掌握新知识时会非常吃力，学习积极性大打折扣。再加上传统教学模式的考核方法多为考试，学生抱着将考试应付过去的心态，很难将“农产品安全检测”的原理和技术融会贯通，也无法具备食品安全检测工作中所要求的解决实际问题的能力。

1.2 实验课程学生的实际参与度低

目前，“农产品安全检测”实验课程依旧采用传统授课模式，进行实验之前教师先讲解实验原理、实验步骤、实验仪器的使用方法、注意事项等，学生按照实验讲义完成实验。这种传统的教学模式导致整个实验过程中学生只是一名“操作工”，只要按实验步骤完成操作即可，学生始终处于被动学习状态，大部分学生并未主动思考为什么这么做、怎么能做得更好，导致学生不能真正掌握并应用农产品危害因子提取净化的原理和方法去解决实际问题[4]；另一方面，该课程所用实验设备均为大型检测仪器，单价贵、维护要求高，实验室往往只配备了1~2 台[4]。教师在上课的时候，虽然能在仪器旁边进行详细讲解，但是由于学生人数众多，站在后面的学生很难看到检测操作的细节，导致部分学生对仪器设备的使用掌握不够到位[4]。

2 微课结合PBL 教学法在“农产品安全检测”教学中的探索

PBL 教学法的核心是“以学生为主体、以问题为中心”，在教师整体设计和指导下，学生围绕某个或某些具体问题，充分运用多种形式进行自学，强调学生的主动参与，非常适合实践性极强的课程教学[5]。微课是指运用信息技术按照认知规律，呈现碎片化学习内容、过程及扩展素材的结构化数字资源。微课的时长一般不超过10 min，主要是为了突出课堂教学中某个知识点，或是反映课堂中某个教学环节、教学主题的教与学活动[2]。微课的构成具有“情景化”、类型多样化等特点，使其非常适用于仪器构成、工作原理等需要具象化知识点的传授。微课与PBL 教学法相结合，借助引导性问题调动学生学习积极性，借助微课资料方便学生利用零碎时间或课余时间进行学习，打破传统教学模式中时间和空间的限制，有助于学生提高灵活运用理论知识、解决实际问题、独立开展农产品安全检测相关工作的能力。

微课与PBL 教学法相结合的教学模式在教学实践中可通过以下4 个步骤予以实施：①引导性问题和微课资料的准备和推送；②学生进行独立或分组学习；③通过生生讨论、师生讨论的形式进行课堂教学；④学习效果评价。

2.1 引导性问题的设置

“农产品安全检测”课程中会以近年来标志性的农兽药残留引发的食品安全事件为案例，在贴合教学内容、契合学生专业特点的基础上，进行引导性问题的设置。设置的引导性问题应该将理论教学和实验教学合理地融合在一起，实现理论课搞懂技术原理、实验课掌握技术操作的目标。该课程选取的食品安全事件包括海南豆角水胺硫磷事件、北京草莓乙草胺事件、鱼中孔雀石绿残留、豆芽中的无根剂—— 6 - 苄基腺嘌呤残留。在设计教学案例时，教师先为学生提供以上事件的相关媒体报道，让学生了解事件的发展过程。然后，以“危害因子的种类和特点→具体检测目标→样品前处理流程→实际样品采集与检测→数据分析”为线索准备案例问题。

以“海南毒豆角”事件为案例设置的引导性问题和关联的知识点见表1。

表1 以“海南毒豆角”事件为案例设置的引导性问题和关联的知识点

2.2 微课的录制

微课视频的质量影响着教学效果。在与设置的引导性问题相匹配的基础上，该课程的微课内容从3 个方向进行选择：①需要影像化呈现的实验操作；②仪器构造和使用操作；③涉及检出限、定量限、添加回收率的定义和计算。该课程录制的微课主要内容包括不同类别样品的特点及代表性农产品，Qu-EChERs 样品前处理方法，液液分配萃取法，固相萃取法，气相/液相的构造、进样和积分操作，代表性样品缩分和储存，检出限、定量限、添加回收率的定义和例题计算。此外，微课最好由任课教师来录制，画面中露出教师面容；微课的时长不超过10 min，便于学生集中注意力掌握微课的教学内容。例如，在录制“分析方法的开发——样品前处理技术”这一知识点中的微课时，可选择固相萃取这个需要影像化的难点内容进行录制，讲解固相萃取的原理、萃取柱类型、固相萃取操作流程和实验演示，将视频时间控制在10 min 以内，以免造成学生的厌学情绪。

2.3 课程资料的推送

为了方便学生及时、有效地获取学习资料，课程选择了QQ 群和雨课堂这2 个可永久存储文件资料的平台进行微课资料、引导性问题和课件的推送，利用微信群的群公告功能提醒学生及时查看课程资料。

2.4 学生的学习与探究

教师将设计好的案例、引导性问题和辅助的学习资料提前2 周左右发给学生，对于难度系数较小的引导性问题或知识点，如农产品安全风险因子，安排学生独自探究与学习；引导性问题的难度系数较大或所涉及的知识点较多时，安排学生针对案例组成小组进行探讨和学习。教师将难度较大的问题进一步细化，如“如何进行豆角中水胺硫磷残留分析方法的确证”这一问题，将会细化为7 个小问题：①分析方法的确证需要做哪几个项目；②准确度、精密度、检出限和定量限的概念是什么；③溶剂标准曲线和基质标准曲线的如何制作；④基质效应如何计算和评价；⑤验证准确度和精密度的意义是什么；⑥添加浓度该如何设置；⑦精密度、检出限和定量限如何计算。学生通过查找教材、辅助性资料和文献，准备相关的问题的答案，整理成演示文档，以便上课讨论。学生在自主学习与探究的过程中难免会遇到问题，因此教师在推送资料时需要鼓励学生通过微信或班级微信群向教师提问，同时教师要及时解答学生的疑问，保持学生学习的积极性，提升学生自主学习的便利性。

2.5 理论和实验教学的安排

课堂教学中可通过生生讨论、师生讨论的形式进行。每组根据准备好的材料，由1 名学生对1 个问题进行发言，其他学生有不同观点可随时提出并讨论。教师最后将每组的答案归纳总结，形成1 个合理的答案。在此过程中，教师主要充当引导者，只在学生偏离主题时及时纠正，在学生沉默时打开话题，对学生的发言尽量不予干涉。

实验教学中教师根据分组情况给定多个检测主题，每小组从给定的主题中选择自己感兴趣的检测内容，确定实验课的内容。教师给定的检测主题包括：谷物果蔬中的农药残留分析，肉蛋奶中的兽药残留分析。实验前2 周教师通过微信群和QQ 群公布实验方案的要求和检测任务，组织各组课后根据各自的实验任务进行实验方案的设计。检测任务主要包括优化仪器检测条件、优化样品前处理条件、完成高、中、低3 个浓度的添加回收实验，进行方法确证（获得标准曲线、基质效应、添加回收率、相对标准偏差、检出限、定量限等数据），采集3 组市场样品检测。在实验前1 周教师和学生对实验方案涉及的实验原理、实验条件、实验操作和结果计算进行集中学习和讨论，教师审定实验方案后，各组按照自己制订的实验方案进行实验。

2.6 学习效果的评价

教师对学生学习效果的评价主要包括课堂学习成效评价、期末考核和实验考核3 个方面。课堂学习成效评价会通过随机提问、学生口头回答或随堂测试的方式进行。该课程在“分析方法的开发——仪器分析检测技术的应用”和“分析方法的确证”2 个章节的学习结束后，安排学生进行随堂小测，主要考核学生是否掌握了气相色谱和液相色谱，以及相应检测器的应用、检测限和添加回收率的计算这2 个较为重要的内容。课程学习结束后会进行闭卷测试，试题类型包括不定项选择题、实验设计题和计算题。测试内容除了特别需要记忆的知识点外，大部分都通过案例的形式进行考核，鼓励学生对实际案例进行有根有据、条理清晰的分析和解答，考核学生理论知识的应用能力、分析解决具体问题的能力。实验考核会以小组为单位，从给定的范围中选择一个检测主题，撰写检测方案，通过小组讨论，由任课教师审定实验方案后给与指导并提供条件，最后以小组为单位进行实验。教师对实验表现、实验结果和实验报告3 个方面评定实验考核的成绩。“农产品安全检测”课程的最终成绩由课堂考核、期末考核和实验考核3 个部分构成，比例分别为30%，30%和40%。

3 结语

微课与PBL 教学法相结合应用于“农产品安全检测”的教学中，能够更好地调动学生的积极性、合理高效地运用学习时间，促使学生掌握运用检测人的思维解决实际检测问题的方法。针对课程教学效果对学生进行问卷调查的结果显示，78%的学生对总体教学效果表示很满意，14%的学生表示满意，8%表示教学效果一般；85%的学生表示该教学模式能调动自身学习的积极性和参与性，92%的学生表示能提高了应用理论知识解决实际问题的能力。

通过实施2 年的微课融合PBL 教学法的经验积累，作者总结了以下5 点教学要求和存在问题：①文献资源需丰富多样，能为学生提供充足的参考资料；②常用重要仪器的数量和状态需满足本科实验的需求，需要增加相应教学经费的投入；③PBL 教学法的实施需要有充足的教学时间，目前16 学时的理论课和16 学时的实验课并不能满足该教学法实施的需求，应增加相应的课时；④教师需提高应用多媒体技术的能力，投入时间进行微课的制作；⑤教师需要具有较高的专业素养和较强的课堂组织驾驭能力，才能正确引导并积极调动学生参与到课堂讨论和学习中。