“食品物性學(xué)”教學(xué)方法的實(shí)踐與探討

牛　猛，張賓佳，尤　娟，趙思明，熊善柏

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖北武漢　430070）

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“食品物性學(xué)”教學(xué)方法的實(shí)踐與探討

牛猛，張賓佳，尤娟，趙思明，熊善柏

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖北武漢430070）

摘要：通過(guò)介紹“食品物性學(xué)”課程的主要特點(diǎn)和任務(wù)，分章講述了前期教學(xué)過(guò)程中實(shí)踐方法，并結(jié)合前人經(jīng)驗(yàn)和自身總結(jié)，提出擴(kuò)充教師知識(shí)體系、激發(fā)學(xué)生興趣、理順章節(jié)邏輯關(guān)系和靈活考核等觀點(diǎn)，以期增強(qiáng)“食品物性學(xué)”課程教學(xué)效果，并提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：食品物性學(xué)；教學(xué)方法；探討

“食品物性學(xué)”主要講述食品和食品原料的物理特征與工程特性，如力學(xué)特性、熱學(xué)特性、光學(xué)特性和電學(xué)特性，這些特性與食品組成、微觀結(jié)構(gòu)和存在狀態(tài)等因素密切相關(guān)［1］。食品物性學(xué)涵蓋食品及其原料中影響食品質(zhì)構(gòu)特征（如黏彈性、凝聚性、流動(dòng)性及感官品質(zhì)）的各種因素和機(jī)制，這些因素也同時(shí)影響食品品質(zhì)穩(wěn)定性、影響環(huán)境與食品的相互作用、影響食品分析的檢測(cè)結(jié)果。作為一門(mén)學(xué)科基礎(chǔ)課程，“食品物性學(xué)”對(duì)形成食品學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)體系、掌握食品體系的基本組成、明確食品加工和貯藏過(guò)程中變化及機(jī)制、選擇合理的表征方法研究食品的特性、討論實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果等具有重要意義。

1　“食品物性學(xué)”的課程特點(diǎn)

“食品物性學(xué)”課程能夠揭示食品品質(zhì)與原料物性之間的關(guān)系，描述食品物性特征的產(chǎn)生機(jī)理和檢測(cè)評(píng)估方法，闡述食品材料的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電學(xué)特征，為改善調(diào)整食品的加工工藝，開(kāi)發(fā)利用光、熱、電等多種加工技術(shù)，減少光、熱、電對(duì)食品品質(zhì)的不良影響提供必要的理論支撐和實(shí)踐指導(dǎo)［2］。

食品大多是由蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、水分等成分組成，它們以一定結(jié)構(gòu)和形態(tài)共同或作為單個(gè)組分影響食品的質(zhì)構(gòu)特性、流變學(xué)特征、感官品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)和貯藏穩(wěn)定性。食品物料來(lái)源復(fù)雜，有的來(lái)源于生物組織（如肉類(lèi)和谷物），有的具有特殊的結(jié)構(gòu)特征（如多孔性等）［1］?！笆称肺镄詫W(xué)”主要研究食品物料本身特點(diǎn)及其在加工過(guò)程中與力、熱、電、光等加工技術(shù)相互作用，從而確定食品品質(zhì)的主要和次要影響因素，解決食品在研究和開(kāi)發(fā)中的主要物性問(wèn)題。因?yàn)槭称肺锪蟻?lái)源豐富、表現(xiàn)特征不一，所以本課程中知識(shí)點(diǎn)較多，不同知識(shí)點(diǎn)間需要串聯(lián)才能形成知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，而且由于與力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電學(xué)等知識(shí)相聯(lián)系，需要對(duì)相關(guān)學(xué)科有一定基礎(chǔ)，因此會(huì)造成課程學(xué)習(xí)的難度增加、學(xué)習(xí)興趣下降等問(wèn)題。形成知識(shí)體系框架、系統(tǒng)講解知識(shí)點(diǎn)，與實(shí)踐緊密結(jié)合是保證本課程的教學(xué)質(zhì)量、提高學(xué)生興趣、增加課程效率的重要措施。

2　“食品物性學(xué)”課程的教學(xué)實(shí)踐

在前期教學(xué)過(guò)程中，“食品物性學(xué)”課程的主要章節(jié)內(nèi)容和安排為緒論、力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)。教學(xué)中采用理論課與實(shí)驗(yàn)課相穿插，基礎(chǔ)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的方式。

在“緒論”中，重點(diǎn)介紹與食品物性相關(guān)的基本概念，如食品物性學(xué)、物性特征、力學(xué)性質(zhì)、食品質(zhì)構(gòu)、熱學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等。明確該課程的學(xué)習(xí)目的為掌握食品主要大分子結(jié)構(gòu)和食品的基本物理特性，熟練運(yùn)用食品體系物理特性的研究手段。介紹課程的特點(diǎn)，如涉及多學(xué)科領(lǐng)域（普通物理學(xué)、力學(xué)、熱力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)），需要深厚的理論研究基礎(chǔ)等。另外，強(qiáng)調(diào)在學(xué)習(xí)時(shí)要注意在理論上的深入，從純物質(zhì)出發(fā)明確機(jī)理，以共混體系作為載體熟悉應(yīng)用，還要理論與實(shí)踐的結(jié)合，為工程設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)。最后，介紹了“食品物性學(xué)”的發(fā)展歷史，使學(xué)生站在歷史角度對(duì)本課程的形成過(guò)程產(chǎn)生認(rèn)識(shí)。

在“力學(xué)性質(zhì)”中，首先概述食品力學(xué)性質(zhì)研究的范疇，然后講述力學(xué)性質(zhì)的基本物理量（如應(yīng)力、應(yīng)變）、力的種類(lèi)、基本受力-形變方式、應(yīng)力-應(yīng)變曲線、力學(xué)性質(zhì)的主要表征（如硬度、強(qiáng)度、脆性、韌性）等。對(duì)于食品的流變學(xué)特性，先從黏性和彈性的定義出發(fā)，引出流體的分類(lèi)和區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，并采用魚(yú)肉和豬肉肌球蛋白、淀粉糊的例子，加深學(xué)生對(duì)流變特征的理解。

在“熱學(xué)性質(zhì)”中，首先介紹食品熱力學(xué)基本參數(shù)（如溫度、比熱、焓等）、食品傳熱性質(zhì)（如熱流量、平均溫度、傳熱方式等）和熱參數(shù)檢測(cè)技術(shù)等。講述大分子的熱運(yùn)動(dòng)與狀態(tài)轉(zhuǎn)變，包括玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)及玻璃化轉(zhuǎn)變和流動(dòng)轉(zhuǎn)變。最后介紹熱力學(xué)特性的分析方法，包括差示掃描量熱儀（DSC）分析熱特性的檢測(cè)量、研究領(lǐng)域、影響因素和典型曲線特征，并分析了凝膠結(jié)構(gòu)變化、淀粉糊老化和蛋白質(zhì)變性的熱特性曲線。

在“光學(xué)性質(zhì)”中，講述光學(xué)性質(zhì)的基本概念，包括光學(xué)基本物理量、光的反射、吸收和透過(guò)、光的反射類(lèi)型。然后介紹食品的顏色特征，如色彩三要素、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系（L*，a*，b*），并列舉鮮濕掛面顏色測(cè)定和米茶顏色測(cè)定等例子。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，重點(diǎn)選取質(zhì)構(gòu)儀、動(dòng)態(tài)流變儀、差示掃描量熱儀、色差儀和電阻抗儀，研究對(duì)象分別選取了魚(yú)腸、半糊化淀粉懸濁液、膠原蛋白、掛面。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手和解決問(wèn)題的能力，熟練掌握各儀器的工作原理和使用方法。

3　“食品物性學(xué)”課程的教學(xué)方法總結(jié)

通過(guò)對(duì)前期教學(xué)實(shí)踐的總結(jié)，教師發(fā)現(xiàn)在教學(xué)過(guò)程中仍然存在一些問(wèn)題需要改進(jìn)，教學(xué)方法需要不斷改善和更新，以增加學(xué)生興趣，提高課堂效率和保證教學(xué)質(zhì)量。結(jié)合前人經(jīng)驗(yàn)和自身總結(jié)，主要?dú)w納如下。

（1）擴(kuò)充自身學(xué)科知識(shí)體系。作為“食品物性學(xué)”的教學(xué)任務(wù)承擔(dān)者，應(yīng)當(dāng)具備扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，不僅能夠掌握“生物化學(xué)”“物理化學(xué)”“高分子化學(xué)”和“食品化學(xué)”的基本知識(shí)，而且具備將各門(mén)知識(shí)有機(jī)結(jié)合并與實(shí)際相聯(lián)系的能力。另外，還要提高在食品加工檢測(cè)技術(shù)方面的實(shí)踐操作能力，熟悉各類(lèi)食品檢測(cè)儀器的操作和應(yīng)用，為學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)技能提供充分幫助［3］。此外，作為高校教師還應(yīng)關(guān)注本學(xué)科的前沿研究，并加以豐富課堂內(nèi)容，使學(xué)生在學(xué)到書(shū)本知識(shí)的同時(shí)還能接觸到本學(xué)科知識(shí)前沿，充實(shí)知識(shí)體系。

（2）激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。列舉學(xué)生熟悉的物性應(yīng)用案例，以激發(fā)學(xué)生對(duì)“食品物性學(xué)”課程的興趣。例如，以面粉做成的面團(tuán)，制作常見(jiàn)的面條、饅頭和面包等面制品，采用質(zhì)構(gòu)儀、動(dòng)態(tài)流變儀等測(cè)定固體或半固體的流變學(xué)特性；采用淀粉、面粉、燕麥粉、雜糧粉等制成麥片、薯片等休閑食品，用色差儀、質(zhì)構(gòu)儀等測(cè)定不同配方對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響；購(gòu)買(mǎi)常見(jiàn)的飲料（如碳酸飲料、果汁和茶飲料等），以電化學(xué)儀測(cè)定不同組分對(duì)水溶液的介電特性的影響。另外，加強(qiáng)與學(xué)生之間的交流，了解較難理解的章節(jié)并重點(diǎn)分析和講解，通過(guò)與學(xué)生的互動(dòng)增強(qiáng)師生間的交流，促進(jìn)共同進(jìn)步和提高。

（3）建立知識(shí)體系，理順邏輯關(guān)系。在教學(xué)過(guò)程中，將各章知識(shí)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，方便學(xué)生建立知識(shí)體系。例如，在力學(xué)性質(zhì)以玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)作為軸心，以玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變和流動(dòng)轉(zhuǎn)變作為軸線開(kāi)展內(nèi)容，將分散的知識(shí)點(diǎn)集合在一起，形成涵蓋絕大部分內(nèi)容的知識(shí)體系。另外，對(duì)于一些基本概念尤其是容易混淆的定義，要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)使學(xué)生產(chǎn)生聯(lián)想記憶。例如，牛頓流體與非牛頓流體、布朗運(yùn)動(dòng)和非布朗運(yùn)動(dòng)、鏡反射和漫反射等，講解時(shí)要強(qiáng)調(diào)區(qū)別，并與實(shí)際例子對(duì)應(yīng)，加深同學(xué)印象。

（4）靈活考核，突出實(shí)用?！笆称肺镄詫W(xué)”是一門(mén)知識(shí)點(diǎn)豐富、與實(shí)際聯(lián)系較多、能夠涵蓋科技前沿的課程［4-5］。單獨(dú)以試卷考核的形式是無(wú)法考查學(xué)生對(duì)該課程的綜合掌握，所以不斷更新課程考核項(xiàng)目也是授課教師要面臨的重要課題。加入實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的考核，并鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)撰寫(xiě)論文；采用專(zhuān)題講座和讀書(shū)匯報(bào)的方式考查學(xué)生對(duì)課程知識(shí)體系和實(shí)踐能力的掌握；借助實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，以某一食品作為載體，考核學(xué)生對(duì)食品評(píng)價(jià)的綜合能力等，都是可以作為考查學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)的重要方法。

4　結(jié)語(yǔ)

“食品物性學(xué)”作為食品科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)重要的知識(shí)體系之一，在培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐操作能力，以及以后從事食品生產(chǎn)技術(shù)管理、品質(zhì)控制、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、科學(xué)研究的工作等方面起到非常重要的作用。本文總結(jié)“食品物性學(xué)”課程的主要特點(diǎn)和任務(wù)，介紹教學(xué)過(guò)程中實(shí)踐方法，并討論需要改進(jìn)和提高的方面，以期能夠提高本課程的教學(xué)效果，為本專(zhuān)業(yè)知識(shí)的傳承做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］李云飛，殷涌光，徐樹(shù)來(lái)，等.食品物性學(xué)［M］.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2009：1-3.

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［3］吳滿剛，陳洋洋，莊濤，等.研究性教學(xué)在“食品物性學(xué)”中的實(shí)際應(yīng)用［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2015（8）：72-74.

［4］林顥，趙杰文，郎濤，等.高校“食品物性學(xué)”課程教學(xué)實(shí)踐方法的探索［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工（學(xué)刊），2012（5）：148-149.

［5］姜燕，張海悅.研究生“食品物性學(xué)”課程教學(xué)方法研究［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工（學(xué)刊），2013（5）：86-88.

Practices and Investigation on the Teaching Methods of Physical Properties of Foods

NIU Meng，ZHANG Binjia，YOU Juan，ZHAO Siming，XIONG Shanbai
（College of Food Science and Technology，Huazhong Agricultural University，Wuhan，Hubei 430070，China）

Abstract：This paper，the main feature and tasks of Physical Properties of Foods are introduced，the practice methods from previous teaching procedures are also represented by chapter divisions.The author provided four viewpoints，extending the scope of knowledge，stimulating students'interest，rationalizing the logical relationship of every chapter，and enrich assessment methods，in order to improving teaching efficiency and enhancing teaching quality.

Key words：Physical Properties of Foods；teaching method；investigation

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.05.053

文章編號(hào)：1671-9646（2016）05b-0077-02

收稿日期：2016-04-08

作者簡(jiǎn)介：牛猛（1985—），男，博士，講師，研究方向?yàn)楣任锎蠓肿咏Y(jié)構(gòu)與功能特性。