“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下高校食品專業(yè)開放實驗室的改革與探索

郭磊 闞歡 范方宇 劉云 張雪春

摘要?食品科學(xué)與工程專業(yè)是應(yīng)用型專業(yè)，要培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展的應(yīng)用型人才，開放實驗室的建設(shè)與管理是重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。在當(dāng)今“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下，分析開放式實驗室存在的問題，提出相應(yīng)的改革措施，從而達(dá)到在“互聯(lián)網(wǎng)+實驗教學(xué)”中培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動性、創(chuàng)新能力和實踐動手能力，為食品工業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)出更多的實用型創(chuàng)新性人才。

關(guān)鍵詞?“互聯(lián)網(wǎng)+”;食品專業(yè);開放式實驗室;建設(shè);改革

中圖分類號?S-01?文獻(xiàn)標(biāo)識碼?A文章編號?0517-6611（2020）01-0272-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.01.082

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Reform and Exploration of Open Laboratory of Food Major in Universities in the Era of “Internet + ” —Taking Southwest Forestry University as an Example

GUO Lei， KAN Huan， FAN Fang?yu et al

（School of Life Science， Southwest Forestry University， Kunming， Yunnan 650224）

Abstract?Food science and engineering is an application?oriented major， the primary mission of the major is to cultivate application?oriented talents who could adapt to the development of modern society， and the construction and management of open laboratory play a critical role on talent cultivation. In the era of “Internet +”， the aim of the research is to analyze the existing problems of open laboratories and put forward corresponding reform measures， so as to cultivate students subjective initiative， innovation ability and practical operation ability， and cultivate more practical innovative talents for the development of food industry.

Key words?“Internet + ”;Food major;Open laboratory;Construction;Reform

2015年3月5日，李克強總理在政府工作報告中提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃[1]。所謂“互聯(lián)網(wǎng)+”是指以互聯(lián)網(wǎng)為主的新一代信息技術(shù)（包括移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等）在經(jīng)濟(jì)、社會生活各部門的擴(kuò)散、應(yīng)用與深度融合的過程，這將對人類經(jīng)濟(jì)社會產(chǎn)生巨大、深遠(yuǎn)而廣泛的影響[2]。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+ ”成為國家戰(zhàn)略，高校實驗教學(xué)基于互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成為迫切的要求[3]。實驗教學(xué)是高校溝通理論知識和實踐能力的橋梁，通過實驗教學(xué)的訓(xùn)練，學(xué)生綜合應(yīng)用理論知識的能力、實踐動手能力都會得到很大的提升[4]。實驗教學(xué)特別是開放式實驗教學(xué)已逐漸發(fā)展為高校實踐教學(xué)的重要組成部分，是衡量大學(xué)生掌握知識運用知識的重要環(huán)節(jié)，有利于大學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐動手能力的培養(yǎng)。開放式實驗教學(xué)培養(yǎng)體系的重要組成部分就是開放實驗室，如何高效運行和管理開放式實驗室已成為高校食品專業(yè)教育工作者亟需解決的問題。

食品科學(xué)與工程專業(yè)是培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、知識面寬、能力強、素質(zhì)高，能在高等院校、相關(guān)科研機(jī)構(gòu)、食品質(zhì)量監(jiān)督管理部門及食品企業(yè)等從事食品生產(chǎn)及研發(fā)、品質(zhì)控制、工程設(shè)計等工作的高級工程技術(shù)人才[5]。開放式實驗室是高校開展實驗教學(xué)及科學(xué)研究的重要場所，以西南林業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)為例，自2015年招生以來，在校院領(lǐng)導(dǎo)及專業(yè)老師對該專業(yè)實驗室建設(shè)進(jìn)行了大量的研究與探索，構(gòu)建了具有高原特色的專業(yè)實驗課程體系與專業(yè)實驗室。實驗室主要有食品成分分析實驗室和食品加工及產(chǎn)品研發(fā)實驗室，用以開展該專業(yè)的實驗課程和部分教師的科學(xué)研究。實驗課程主要有食品化學(xué)實驗、食品工藝學(xué)實驗、林產(chǎn)品成分分析、食品保藏原理實驗等，由于課程多、實驗設(shè)備少、實驗室面積小、安全隱患多、教師與學(xué)生重視度不夠等問題，造成開放式實驗室運行效率不高、學(xué)生積極性不高、教學(xué)效果差等問題突出。該研究就我校食品專業(yè)開放式實驗室的管理及運行現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對開放式實驗室的改革進(jìn)行初步的探索與實踐。

1?開放式實驗室建設(shè)存在的主要問題

開放實驗室的主要特征是以學(xué)生為主體，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生有獨立實際動手操作的自由，從而培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)造力。目前，由于高校及教師對 “互聯(lián)網(wǎng)+”思維認(rèn)識的不足，造成重科研，輕教學(xué)，設(shè)備利用率低，平臺建設(shè)不完善等問題，嚴(yán)重影響了對大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，也是對開放式實驗室資源的極大浪費。

1.1?思想認(rèn)識不到位，忽視對能力的培養(yǎng)

學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)，要貫穿于教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。只有開放了實驗室，學(xué)生才能有更多的機(jī)會在實驗室對課本知識進(jìn)行鞏固和驗證，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，既彌補了傳統(tǒng)實驗教學(xué)在時間、空間和內(nèi)容等方面的不足，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新性[6]。

西南林業(yè)大學(xué)食品專業(yè)的教師都有多年的專業(yè)教育實踐經(jīng)驗，理論知識和實驗?zāi)芰ωS富，但缺乏從事生產(chǎn)實踐的鍛煉，難免會在實驗教學(xué)中存在與實際生產(chǎn)脫軌的現(xiàn)象。而且，由于同時擔(dān)任科研任務(wù)，在基礎(chǔ)研究方面投入大量的精力，忽視了對食品專業(yè)學(xué)生品質(zhì)分析及產(chǎn)品研發(fā)等應(yīng)用能力的培養(yǎng)，阻礙了大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。

1.2?教學(xué)方法單一，實驗教學(xué)目的性不強

當(dāng)前國內(nèi)大部分高校的食品專業(yè)實驗教學(xué)都是傳統(tǒng)的教師“填鴨式”教學(xué)，學(xué)生按照教師的設(shè)計“依葫蘆畫瓢”完成實驗。如此教學(xué)只會讓學(xué)生“被迫”接受知識，不會主動思考，實驗結(jié)束后印象不深，一知半解，創(chuàng)新思維和實際動手能力得不到充分培養(yǎng)和訓(xùn)練[7]。另外，由于實驗教學(xué)時間和實驗室資源的限制，大多數(shù)實驗項目為較簡單的驗證性實驗，學(xué)生按照實驗手冊按部就班完成實驗和書寫實驗報告，這種“照方抓藥”的授課模式不能很好地訓(xùn)練學(xué)生的操作技能，還阻礙了學(xué)生思維能力和創(chuàng)造力的培養(yǎng)[8]。

以往，西南林業(yè)大學(xué)食品專業(yè)的實驗教學(xué)內(nèi)容單一，教師嚴(yán)格按照教學(xué)大綱的要求，在固定的時間與地點進(jìn)行固定的實驗，這些實驗大部分只是針對理論的驗證性實驗，比如“食品中維生素C的測定”“菠蘿罐頭的制作”“薄荷揮發(fā)油的提取”等，在較短的學(xué)時內(nèi)要完成這些實驗，根本沒有時間讓學(xué)生去思考去創(chuàng)新。教師的任務(wù)是完成教學(xué)工作量，學(xué)生的目的是拿到相應(yīng)學(xué)分。這種傳統(tǒng)教學(xué)模式使得學(xué)生處于被動狀態(tài)，缺乏學(xué)習(xí)主動性和積極性，扼殺了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

1.3?安全隱患多，實驗室資源少

實驗室開放后，特別是在學(xué)生畢業(yè)論文的第二學(xué)期，由于實驗室資源不足、學(xué)生擁擠、實驗員由于工作時間不可能隨時看管，學(xué)生進(jìn)入實驗室未經(jīng)培訓(xùn)，未能嚴(yán)格按實驗要求操作，致使設(shè)備的損壞較以前嚴(yán)重。另外，開放實驗及創(chuàng)新實驗是由學(xué)生自己設(shè)計、向?qū)嶒瀱T教師借用實驗器材及藥品獨立完成的，有些實驗操作中的注意事項及操作規(guī)程不能嚴(yán)格執(zhí)行，因此造成低值易耗品浪費的增加[9]。

西南林業(yè)大學(xué)食品分析實驗室擺放有大型和精密度較高的儀器，如冷凍離心機(jī)、萬分之一電子天平、酸度計等，還有易制毒品，比如濃硫酸、鹽酸、丙酮等。高精度儀器數(shù)量少且操作要求高，學(xué)生隨意使用會造成教學(xué)科研無法正常進(jìn)行。另外，易制毒藥品的不當(dāng)使用會對學(xué)生的健康甚至生命造成一定的威脅。這些都是實驗室的主要安全隱患。

2?開放式實驗室的改革與建設(shè)實踐

隨著社會的發(fā)展，信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教育領(lǐng)域有著越來越多的應(yīng)用?；ヂ?lián)網(wǎng)的應(yīng)用普及促進(jìn)了高校在基于“互聯(lián)網(wǎng)+”教育方面的發(fā)展，實驗教學(xué)作為重要的實踐環(huán)節(jié)，同樣也受到了互聯(lián)網(wǎng)的影響[10]，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的開放式實驗室教學(xué)管理模式改革是當(dāng)前高校食品專業(yè)的發(fā)展趨勢。

2.1?以目標(biāo)為導(dǎo)向，強化“互聯(lián)網(wǎng)+”實驗教學(xué)

“互聯(lián)網(wǎng)+”的高校教學(xué)特點對教師的信息素養(yǎng)提出了新的要求，教師信息素養(yǎng)的形成是教師經(jīng)過多次反復(fù)教學(xué)實踐所形成的自動化行為模式，是教師職業(yè)道德和專業(yè)素養(yǎng)的外在表征，是教師的教學(xué)認(rèn)知能力與教學(xué)實踐能力兩者共同精進(jìn)所達(dá)到的綜合水平[11]。

對于高校的應(yīng)用型專業(yè)，教師要重實驗、重課外、重參與。

重實驗就是適當(dāng)側(cè)重實驗教學(xué)，側(cè)重對學(xué)生積極性創(chuàng)造性的培養(yǎng)，摒棄傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，強化PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)法與TBL（Target-Based Learning）教學(xué)法，PBL教學(xué)法能夠克服傳統(tǒng)教學(xué)中理論與實踐聯(lián)系的不足，通過調(diào)動學(xué)生積極性來分析并解決問題[12]，它是通過提出問題并以引導(dǎo)、思維啟發(fā)、反問等方式協(xié)助學(xué)生解決問題的一種教學(xué)方法。TBL教學(xué)法是在PBL教學(xué)法的基礎(chǔ)上改進(jìn)并發(fā)展的一種教學(xué)方法，由小組成員構(gòu)成團(tuán)體，以問題解決為目的的任務(wù)式教學(xué)方法[13]，以“目標(biāo)制定、目標(biāo)導(dǎo)學(xué)、目標(biāo)任務(wù)驅(qū)動、目標(biāo)修正與目標(biāo)達(dá)標(biāo)”為路徑的目標(biāo)管理模式，學(xué)生在目標(biāo)激勵與任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)機(jī)制下，學(xué)有任務(wù)，行有目標(biāo)，學(xué)有策略，自主學(xué)習(xí)更加合理、持久與高效[14]。

重課外就是要求任課教師不僅在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中指導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，在學(xué)生的開放式實驗期間不定期去和學(xué)生溝通，啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維和創(chuàng)造力，讓學(xué)生感受到實驗的樂趣和興趣。

重參與就是不僅讓學(xué)生參與課程實驗、綜合實習(xí)和畢業(yè)論文，也要參與到教師的科研項目中，更要指導(dǎo)學(xué)生積極申報各種大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、“互聯(lián)網(wǎng)+”比賽、科技發(fā)明等活動，通過各種形式的參與，通過開放式實驗室這個平臺真正培養(yǎng)出具有創(chuàng)新思維和實踐動手能力的應(yīng)用型人才。

2.2?完善平臺管理和運行機(jī)制

開放式實驗室能夠讓學(xué)生有更多機(jī)會接觸儀器設(shè)備，了解儀器設(shè)備的構(gòu)造、操作方法以及設(shè)備維護(hù)，實驗設(shè)備作為實驗課程的先決條件和基礎(chǔ)，必須要能夠突出實驗的特點，為實驗?zāi)康姆?wù)。另外，學(xué)生還可通過開放式實驗室進(jìn)行自主實驗，利用課余時間熟練掌握儀器設(shè)備的使用，在此過程中可以形成興趣小組或創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作精神，提高他們的就業(yè)競爭力。但在開放式實驗室運作期間，還必須要做到幾下幾點：

2.2.1?完善安全管理與培訓(xùn)制度。

要使開放式實驗室健康平穩(wěn)地運行，需要制定和完善相應(yīng)的規(guī)章制度作為保障。開放式實驗室并不是將實驗室完全開放、放任不管，而是對有一定的儀器和試劑使用經(jīng)驗的學(xué)生開放，在沒有影響正常教學(xué)時間開放，這既不影響正常本科教學(xué)也不能會影響學(xué)生的身心健康，還能夠提升學(xué)生的動腦動手能力，這才是開放式實驗室建設(shè)的初衷。所以在實驗室開放前，必須在實驗室的安全與衛(wèi)生管理、儀器設(shè)備使用、藥品危害等方面的內(nèi)容上對學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，只有符合條件的學(xué)生才能在開放式實驗室進(jìn)行實驗。由此可知，建立一套開放式實驗室管理的規(guī)章制度是非常重要的。

2.2.2?提升實驗室資源利用率。

目前高校很多專業(yè)實驗室儀器設(shè)備存在著重購置、輕使用的狀況，相關(guān)儀器設(shè)備使用率不高，儀器設(shè)備的使用效益發(fā)揮得比較有限，難以共享、難以發(fā)揮更大的作用[15]。另外，隨著實驗室開放及各種科技項目的大量出現(xiàn)，極大地激起了學(xué)生們做實驗的興趣，這會造成一些常用設(shè)備比如恒溫干燥箱、水浴鍋、電子天平等資源不夠用，也會造成因?qū)W生不敢用的儀器如液相色譜、氣相色譜等大型精密儀器的資源浪費。所以在進(jìn)入開放實驗室前，實驗員要對學(xué)生參與的實驗題目、儀器使用情況等做一個大致的了解，做到優(yōu)化配置、資源共享。

2.2.3?加強開放式實驗室信息平臺建設(shè)。

開放式實驗室具有很多優(yōu)勢，如實驗人員數(shù)量多、實驗室的利用率高、資源豐富、功能強大等。如何利用好這些優(yōu)勢，把人工智能技術(shù)和開放式實驗室的優(yōu)勢結(jié)合起來，是當(dāng)前很多高校實驗室積極努力建設(shè)的方向[16]。建立開放式實驗室管理平臺，及時發(fā)布實驗室的課程信息、開放時間、儀器設(shè)備預(yù)約情況及開放實驗室項目申請等信息，讓學(xué)生及時了解相關(guān)信息，合理安排與高效利用開放式實驗室的資源，真正做到“互聯(lián)網(wǎng)+開放實驗教學(xué)”的模式，做到有效提高開放式實驗平臺的共享水平，促進(jìn)開放式實驗室的可持續(xù)發(fā)展。

3?結(jié)論

“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的主體是學(xué)生，要發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、提升學(xué)生的創(chuàng)造力、強化學(xué)生的知識運用能力和問題解決能力，開放式實驗室的建設(shè)是不可或缺的重要環(huán)節(jié)。為使開放式實驗室能夠可持續(xù)健康運行，就要做好開放式實驗室的安全管理、資源利用、信息化平臺建設(shè)等方面，讓學(xué)生安全、主動地參與到開放式實驗室的各種活動，真正起到“互聯(lián)網(wǎng)+”高校教學(xué)的目的。

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