摘要：微课是近年来备受瞩目的教育信息化技术，具有“短、小、精、悍”等特点，课程设计灵活，制作简单，使用方便，教学效果显著，国内外许多专业领域的一线教学工作者已针对微课与传统课堂教学结合开展大量研究探索和应用推广，充分验证了微课在当代教学信息化改革中的突出意义。《食品生物技术》是我国高校食品科学与工程专业的重要课程之一，由于其课程内容多、综合性强，需要实验教学辅助强化学生对重点、难点的理解和掌握，但传统实验教学方式受课时、场地所限，往往难以涵盖课程所有重难点，并且不能充分调动学生学习积极性，实际教学效果不够理想，亟需探索能够适应当今信息化时代的教学改革方案。本文初步探讨了微课在《食品生物技术》课程之“食品酶工程”实验教学中的应用，以期为食品专业及其他相关理学、工学课程的实验教学改革提供思路参考。
关键词：微课；实验教学；食品生物技术；食品酶工程     教育教学论坛
Abstract: In recent decades, micro-course, a novel educational information technology, has attracted increasing attention, because of its peculiar properties of “short, small, well-prepared and powerful” as well as a group of advantages involving flexible design, easy preparation, convenient application and efficient exhibition. Numerous studies on the application of micro-course and its combination with traditional classroom teaching have confirmed its outstanding significance to contemporary educational revolutions. Food Biotechnology is one of key courses for the major of Food Science and Engineering in most universities and colleges in China. In this course, experimental teaching is introduced to strengthen the understandings of its complicated contents by students. However, due to the limitations on time and space, traditional experimental teaching seems difficult to cover all key points and to fully motivate the enthusiasm of students for learning. Herein, the profiles, preparation and application of micro-courses in the experimental teaching of Food Enzymatic Engineering in the course of Food Biotechnology is discussed initially. This investigation will expand our knowledge on the educational revolutions of Food Science.
Keyword: micro-course, experimental teaching, Food Biotechnology, Food Enzymatic Engineering
 
1. 微课的定义和特点
21世纪以来，迅猛发展的信息技术已深入渗透到经济建设、社会生活的方方面面，给人们的生产方式、生活方式和学习方式带来了深刻的影响。2012年3月，我国教育部制定的《教育信息化十年发展规划（2011-2020）》中指出：“以教育信息化带动教育现代化，破解制约我国教育发展的难题，促进教育的创新与变革，是加快从教育大国向教育强国迈进的重大战略抉择”，特别指出“高等教育信息化是促进高等教育改革创新和提高质量的有效途径，是教育信息化发展的创新前沿”^[1]。随着教育信息化的不断深入，教育与应用的资源和分享平台日益丰富，带来了移动、远程、在线、个性化、碎片化等学习方式的新变革，促使了微课、慕课、翻转课堂、移动学习等全新的教学方式和学习方式大量涌现。其中，微课以其“短、小、精、悍”的突出特征而备受国内外教育者瞩目，被认为是2015~2020年最具应用前景的教育技术之一^[2]。微课的概念源于1960年美国的微型课程（Mini-course），1998年新加坡教育部在多门课程推行Micro-lessons项目，2004年英国通过教师电视频道播放教学微视频，2008年美国高级教学设计师David Penrose首次提出以“一分钟微视频”为载体的微课（Micro-lecture），2011年佛山教育局胡铁生率先在国内提出微课（Micro-course）的概念^[3-5]。胡铁生等（2015）认为，微课是以教学微视频为载体，围绕某一学科的知识点、技能点、情感点等，或结合某个教学要素和环节，精心设计和开发的微型学习资源^[4]。微课通过对图片、文字、动画、声音等视、听信息的时序化组合，快速、直接、形象生动地传递信息，从而在短时间内展示更丰富、充实的学习内容，更利于学生理解、思考、记忆和应用^[4]，为学生提供容易获取、方便实用、适用性高、实用性强的学习资源，为个性化学习、移动学习等新型教学模式提供资源支持^[6]。因此，微课的核心价值在于，其改变了传统课堂教学以“教”为中心的设计思路，确立了以“学”为中心的设计理念，即从内容选题、表现形式、教学策略、实施方式、评价体系等都是围绕学生的学习需求和自身特点而量身定做^[4]，是实施教育信息化与自主学习等教学改革的有效手段。
2. 微课的设计与制作方法
微课设计主要考虑时长、内容、结构、语言、媒体、专题等六大要素^[4]，具体流程主要包括三个步骤：（1）教学内容设计：明确教学目标，围绕课程的教学重点、难点、疑点，结合学生的个性化学习需求，合理设计微课的教学内容；（2）教学方案策划：根据教学内容的多少、难易程度、知识点构成等，结合学生的学习基础和特点，选择适合教学主题表达的教学策略，并合理运用多媒体、板书、提问、讨论等教学手段，优化教学艺术和学习效果；（3）微视频制作：通过合理的多媒体课件布局、色彩搭配、景别选择和镜头组接，实现在短时间内高效、准确地表达教学内容，并有效调动学生学习兴趣，强化师生的思维互动^[7]。
其中，微视频的制作主要包括三种方法^[8]：（1）幻灯片讲解法：利用PowerPoint、Focusky等软件编制幻灯片文件，利用Power Video Maker Professional、微讲台等软件将幻灯片文件转换为WMV、AVI、DVD等视频或Flash文件^{[9, 10]}；（2）屏幕录制法：利用屏幕录像专家、优酷录屏大师、喀秋莎等软件将教师在计算机上的操作过程完整录制下来，并利用耳麦等同步录制声音^[11]；（3）设备摄像法：利用数码相机等录制教师讲解、演示等视频。利用这些方法制成微视频后，再根据微课的设计理念，使用爱剪辑、快剪辑等软件进行后期剪接、编辑、加入字幕、制作片头片尾等处理^[11]。
3. 《食品生物技术》课程概况及实验教学现状
食品生物技术是指基于现代生命科学的研究成果，结合现代工程技术手段和其他学科的研究成果，采用全新的方法和手段设计新型的食品和食品原料^[12]，其以基因工程技术为核心手段，结合细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、生物工程下游技术、转基因生物反应器、现代分子检测技术、组学技术和生物信息学等技术，相互融合、多学科相互交叉，贯穿于食品制造的全过程^{[12, 13]}，是食品工业中最具发展前景的前沿核心技术之一，对促进我国传统食品产业转型升级和实现食品绿色制造具有积极意义，是我国食品产业经济的新增长点，更是食品工业可持续发展的重要支柱^[14]。食品生物技术是食品科学与工程学的重要分支之一，交叉分布于该学科的各个二级学科中，是食品科学与工程、食品质量与安全等专业的重要专业基础课程^[15]。实验教学是《食品生物技术》课程教学的重要环节，能够激发学生的学习兴趣，强化学生对课程理论知识的理解和运用，提高学生的实验操作技能及分析、解决问题的能力。由于该课程的学科综合性强、涉及面广、内容多，如何在有限的课时内让学生深入理解并较好掌握相关理论知识，对于实验教学的科学设计显得尤为重要。目前，高校《食品生物技术》课程的实验教学设计一般包括两大环节：首先通过教师的讲授和演示，让学生掌握实验原理、主要仪器设备的使用方法及实验操作要点等；其次通过学生的具体操作，训练学生的实验操作技能，培养学生综合运用理论知识分析和解决实际问题的能力。然而，在当今的信息化时代，传统以教师为主导、“一对多”的实验教学模式逐渐显现出许多不足：（1）由于实验课时有限，《食品生物技术》课程中只有小部分重点、难点内容能够采用实验教学的形式加以强化，部分重要知识点难以纳入实验教学计划中，严重影响学生全面系统地理解并掌握课程知识。（2）传统实验教学中，学生只能通过现场听课和观摩，了解实验原理、操作要点等重要信息，然后按部就班开展实验，但由于受到实验教学进度、实验教学场地等限制，难以确保所有学生都能在课堂上充分获取重要的教学信息。（3）传统实验教材多为纸质版实验指导书，表现形式单调，难以激发学生的学习兴趣。因此，我国高校《食品生物技术》实验教学的方式和方法迫切需要探寻合适的改革方案，以适应当今信息化时代对复合型人才的需求及学生个性化、多元化的学习需求。
4. 《食品生物技术》实验教学的微课设计
在《食品生物技术》课程框架中，食品酶工程主要包括酶的生产、分离纯化、分子修饰与改造、固定化、反应器和传感器等内容，但因课时和实验课室所限，其实验教学往往难以涵盖上述板块的重点、难点，不利于学生深入理解并掌握相关理论知识。微课以微视频为载体，针对教学重难点进行精准设计，主题突出、形式精彩、内容丰富、制作简便，而且学生能够自行安排课程学习时间，根据其自身需要可重复观看微视频以确学习效果。对食品酶工程主要板块的重、难点内容进行微课设计，配合传统实验教学模式，能够提高实验教学效率、改善教学效果，提高学生学习主动性和积极性。此，本文以“乳糖酶的固定化”实验的微课教学设计为例，初步探索微课在《食品生物技术》实验教学中的应用。乳糖酶能够将乳糖水解为半乳糖和葡萄糖，用于生产适用于“乳糖不耐症”人群食用的脱乳糖乳制品，包括婴幼儿配方乳粉、灭菌乳等多种产品。利用乳糖酶水解乳制品中的乳糖，检测所产物葡萄糖的生成，可以间接反映乳制品中乳糖的残留情况。进一步利用海藻酸钠固定化乳糖酶，可重复多次处理乳制品，提高该方法对乳糖的检测限。该实验操作简单、便捷，与生活实际紧密结合，本文初步尝试将其制成时长为8 min的微视频，供学生自主学习。微课内容设计如下：
（1） 开场（2 min）：采用PPT结合旁白提出设问，包括何谓乳糖酶？其在食品工业中有何应用？酶的固定化主要有哪些方法？海藻酸钠和钙离子为什么能够使酶分子固定？通过上述问题复习课堂教学中酶学基础理论、酶在食品工业中的应用、酶的固定化技术等理论知识。
（2） 实验（4 min）：采用录像演示实验过程，教师首先将乳糖酶和海藻酸钠溶液充分混匀，用注射器逐滴加入氯化钙溶液中，收集形成的固定化乳糖酶微球，清洗后装载于层析柱中，制成固定化乳糖酶柱；其次选择2~3种市售脱乳糖灭菌乳，用灭菌乳样品淋洗固定化酶柱，采用葡萄糖试纸检测流出液葡萄糖浓度，重复2~3次；比较同一样品不同淋洗循环的乳糖水平，分析不同样品乳糖残留情况。
（3） 小结（2 min）：采用PPT结合Flash动画的形式，对实验要点进行简单总结，展示海藻酸钠如何与钙离子相互作用形成凝胶网络进而将乳糖酶包裹并固定化的过程，并结合此实例分析不同固定化方法的优缺点和适用条件，强化酶的固定化方法及应用等知识点。
5. 结语
自2011年胡铁生提出“微课”概念以来，微课作为一种课程教学和学习资源的新型数字化载体，以其制作简便、形式多样、类型丰富、适用性强、使用灵活、效果良好等优点，成为我国教育信息化改革的热点之一。2016年，林少玲等（2016）以“转基因食品”为例探讨了微课在《食品生物技术》理论课教学中的应用，但目前尚未运用于该课程的实验教学环节。本文以“酶的固定化”为例，初步探索了《食品生物技术》实验教学如何设计并运用微课，为《食品生物技术》等专业课程实验教学的信息化改革提供参考。
 
参考文献
[1] 中华人民共和国教育部. 教育信息化十年发展规划(2011-2020)[R].2012.
[2] 焦建利. 微课与翻转课堂中的学习活动设计[J]. 中国教育信息化, 2014(24):4-6.
[3] 罗天兰, 王忠华. 微课的研究现状及其发展趋势综述[J]. 软件导刊(教育技术), 2014(07):90-93.
[4] 冯智慧, 郑晓丹. 微课新界定:从技术开发迈向有效设计——访华南师范大学胡小勇教授和佛山教育局胡铁生老师[J]. 数字教育, 2015(04):56-60.
[5] 胡铁生. “微课”:区域教育信息资源发展的新趋势[J]. 电化教育研究, 2011(10):61-65.
[6] 胡铁生, 周晓清. 高校微课建设的现状分析与发展对策研究[J]. 现代教育技术, 2014(02):5-13.
[7] 刘红霞, 赵蔚, 陈雷. 基于“微课”本体特征的教学行为设计与实践反思[J]. 现代教育技术, 2014(02):14-19.
[8] 张坤. 浅议微课制作步骤与方法[J]. 计算机光盘软件与应用, 2014(12):207-209.
[9] 辛伟萍, 王珏. 一学就会的微课制作工具——Focusky[J]. 中国信息技术教育, 2017(Z2):100-102.
[10] 王珏. “一学就会”的微课制作工具(一)——纯PPT录制[J]. 中国信息技术教育, 2016(20):43-46.
[11] 王珏. 微课制作的“十种武器”[J]. 中国信息技术教育, 2017(23):11-13.
[12] 罗云波. 食品生物技术导论（第三版）[M]. 北京: 中国农业大学出版社, 2016.
[13] 彭志英. 食品生物技术导论[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2008.
[14] 食品生物技术产业及其发展潜力——访江南大学校长、食品生物技术领域专家陈坚教授[J]. 生物产业技术, 2015(04):50-52.
[15] 何国庆, 张灏. 食品生物技术学科建设概况[N]. 中国食品报, 2009-10-12.
 
作者简介：林晓蓉，女，1986年10月出生，博士、讲师，硕士生导师，主讲本科生课程：《食品生物技术》、《食品标准与法规》、《食品标准化与质量管理》，研究方向：食品纳米技术、茶叶精深加工。陈忠正，男，1974年12月出生，博士、副教授，硕士生导师，主讲本科生课程：《食品生物技术》、《细胞工程》、《基因工程》等，研究方向：分子生物学、茶叶精深加工。
资金资助：华南农业大学校级教改课题重点项目“微课在《食品生物技术》等课程教学中的应用”（JG16027）；华南农业大学校级教改课题一般项目，《食品生物技术》“快捷式”教学过程探索与实践（JG13053）。
 
收稿日期：2018-11-24