設(shè)計性實驗在食品質(zhì)檢專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用

何堅 翟海燕

【摘 要】本文闡述食品質(zhì)檢專業(yè)引入設(shè)計性實驗的必要性，從設(shè)計性實驗的計劃與準(zhǔn)備、方案的確定與實施、實驗數(shù)據(jù)分析、成果展示、考核等方面論述設(shè)計性實驗教學(xué)在食品綜合檢驗技術(shù)課程中的應(yīng)用步驟，并以“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”課題為例介紹設(shè)計性實驗的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】設(shè)計性實驗 食品質(zhì)檢專業(yè) 實踐教學(xué) 食品綜合檢驗技術(shù)課程 應(yīng)用

設(shè)計性實驗是指結(jié)合課程教學(xué)相關(guān)內(nèi)容而進(jìn)行的一種由學(xué)生主導(dǎo)完成的探索性實驗。其特點(diǎn)是實驗內(nèi)容的探研性與學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、合作性;其目的是培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)性科學(xué)思維、開拓創(chuàng)新和團(tuán)隊協(xié)作意識，激發(fā)學(xué)生的參與性和創(chuàng)造性，提高學(xué)生分析問題、解決問題和綜合應(yīng)用知識的能力，提升學(xué)生綜合素養(yǎng)。本文以食品綜合檢驗技術(shù)課程為例，探討設(shè)計性實驗在食品質(zhì)檢專業(yè)實踐教學(xué)中應(yīng)用。

一、食品質(zhì)檢專業(yè)引入設(shè)計性實驗的必要性

實踐教學(xué)是職業(yè)學(xué)校培養(yǎng)合格人才的基本環(huán)節(jié)，在學(xué)生能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)提高方面有其獨(dú)特的作用。食品質(zhì)檢專業(yè)是一個實踐性很強(qiáng)的應(yīng)用型專業(yè)，在實際生產(chǎn)中，食品質(zhì)量的控制與監(jiān)測是全過程的，食品質(zhì)檢工作者必須面對食品生產(chǎn)原料的多樣性和特殊性、食品品質(zhì)的安全性、食品品種的多樣性，以及食品質(zhì)量檢測的復(fù)雜性等情況，必須具備較為全面的食品生產(chǎn)專業(yè)知識和食品質(zhì)檢專門技能。而這些知識僅僅通過課堂和小型實驗?zāi)M遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能讓學(xué)生有效地掌握，必須有針對性地進(jìn)行真正的實踐訓(xùn)練。在傳統(tǒng)的教學(xué)體系中，實踐課作為課堂講授理論課程的依附或陪襯，實驗內(nèi)容也多以演示型和理論驗證為主，與食品企業(yè)的生產(chǎn)實踐脫節(jié)，不能滿足培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實際應(yīng)用能力的要求，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到食品質(zhì)檢專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。因此，有必要將設(shè)計性實驗應(yīng)用于食品質(zhì)檢專業(yè)實踐教學(xué)中。

學(xué)生在設(shè)計性實驗教學(xué)中可以根據(jù)自己的興趣選擇實驗課題，可以全程參與實驗檢驗標(biāo)準(zhǔn)的確定、實驗過程的設(shè)計、實驗材料的準(zhǔn)備，以及實驗結(jié)果的分析，徹底將以往以老師為主的實踐教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)槔蠋熞龑?dǎo)、學(xué)生自主探索思考的創(chuàng)新性實踐教學(xué)模式。設(shè)計性實驗教學(xué)不但加深了學(xué)生對實驗原理的理解，而且鍛煉了學(xué)生的綜合思維能力，在培養(yǎng)具有實踐操作能力及科學(xué)思維能力的創(chuàng)新型、實用型人才方面具有重要意義。

二、設(shè)計性實驗教學(xué)的應(yīng)用步驟

食品質(zhì)檢專業(yè)學(xué)生在完成分析化學(xué)、微生物學(xué)、食品營養(yǎng)與保藏、食品安全學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)后，已經(jīng)接受了 1～2 個學(xué)期及以上的基本實驗訓(xùn)練，比較系統(tǒng)地掌握了食品檢驗相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程理論知識和實驗基本操作技能，具備了一定的實驗數(shù)據(jù)分析能力。在此基礎(chǔ)上，教師可以根據(jù)專業(yè)課程特點(diǎn)開展設(shè)計性實驗教學(xué)，安排學(xué)生進(jìn)行一些難度較大的，具有綜合性、設(shè)計性及自主性特征的設(shè)計性實驗。本文以食品綜合檢驗技術(shù)課程為例，論述設(shè)計性實驗的具體操作步驟。

（一）設(shè)計性實驗的計劃與準(zhǔn)備

1.以小組形式開展設(shè)計性實驗。學(xué)生自由組合的方式確定設(shè)計性實驗小組，每組 3～4 人。以小組的形式開展設(shè)計性實驗，既有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神，又有利于能力強(qiáng)的同學(xué)幫扶能力差的同學(xué)，小組成員共同進(jìn)步。通過評分體系鼓勵成員間既合作又競爭。

2.確定范圍，自主選題。每個設(shè)計性實驗小組在經(jīng)過小組成員討論并與指導(dǎo)教師溝通交流的基礎(chǔ)上，自主確定一個研究課題。所選課題必須與食品行業(yè)相關(guān)，且能運(yùn)用所學(xué)食品檢驗相關(guān)技術(shù)進(jìn)行論證，從而保證設(shè)計性實驗教學(xué)的針對性和有效性。

鼓勵學(xué)生從生活、生產(chǎn)實踐、學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題，并把這些問題準(zhǔn)確表述出來，作為本小組的設(shè)計性實驗的研究選題。例如，有一段時間網(wǎng)絡(luò)上熱烈討論學(xué)校校園周邊低價零食的衛(wèi)生問題，有一組學(xué)生對這個問題很感興趣，經(jīng)討論后確定了“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”作為設(shè)計性實驗的研究選題。這樣的選題既緊跟社會熱點(diǎn)，又貼合學(xué)生的生活，能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

3.規(guī)定各個時間節(jié)點(diǎn)。設(shè)計性實驗的實施計劃要在課程開始階段讓學(xué)生熟知，特別是要明確設(shè)計性實驗的可行性答辯及成果展示這兩個時間節(jié)點(diǎn)。這樣有利于學(xué)生在課程的開始階段就帶著任務(wù)思考與選題相關(guān)的問題，確保設(shè)計性實驗教學(xué)能按時完成。

（二）設(shè)計性實驗實施方案的確定

1.查閱相關(guān)資料。學(xué)生選好課題后，教師可以安排1周左右的時間讓學(xué)生進(jìn)行查閱相關(guān)資料（標(biāo)準(zhǔn)）的工作，并安排預(yù)留教師與學(xué)生溝通和探討的時間，要求學(xué)生在小組中相互學(xué)習(xí)和交流，增強(qiáng)學(xué)生對課題的理解，開闊視野，確保學(xué)生有目的地查閱文獻(xiàn)并獲取正確的資料（如正確的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)），為設(shè)計性實驗方案的初步形成奠定堅實的基礎(chǔ)。

例如在“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”這個設(shè)計性實驗中，需要查找辣條這種食品的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，從而確定相關(guān)檢驗項目和指標(biāo)。該小組學(xué)生通過查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)：辣條曾由原國家食品藥品管理總局發(fā)文歸類在調(diào)味面制品類別，且沒有國家標(biāo)準(zhǔn)，大部分的企業(yè)執(zhí)行的是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。最后，學(xué)生采用了重慶市地方標(biāo)準(zhǔn)《DBS50/028—2017 食品安全地方標(biāo)準(zhǔn) 調(diào)味面制品》作為設(shè)計性實驗的依據(jù)。通過相關(guān)資料的查找，學(xué)生提高了查閱文獻(xiàn)并獲取正確的資料的能力。

2.設(shè)計實驗及研究方案?；谝延械膶嶒灄l件，在廣泛查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上根據(jù)各自小組的選題，對所查閱的文獻(xiàn)資料進(jìn)行歸納總結(jié)，比較各種實驗方案并初步確定最佳方案，方案內(nèi)容主要包括課題名稱，實驗小組成員，課題研究的目的和意義，實驗所需試劑與器材，實驗主要的標(biāo)準(zhǔn)、方法與操作步驟，實驗計劃進(jìn)度等。

例如在“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”這個設(shè)計性實驗中，學(xué)生在明確課題名稱和研究目的、意義后，經(jīng)過討論和根據(jù)學(xué)校的實驗設(shè)備等具體情況，選擇菌落總數(shù)和大腸菌群兩個確保食品最基本衛(wèi)生安全的微生物指標(biāo)作為檢驗項目，根據(jù)《DBS50/028—2017 食品安全地方標(biāo)準(zhǔn) 調(diào)味面制品》確定所需的實驗試劑和器材，設(shè)計采樣、實驗、分析等方法和步驟，最后制定詳細(xì)的實驗方案。

3.進(jìn)行設(shè)計性實驗方案可行性答辯。為了保證設(shè)計性試驗的最終的效果，需要結(jié)合實際情況，進(jìn)行設(shè)計性實驗方案可行性的論證。各小組設(shè)計出科學(xué)合理的實驗方案后要制作成PPT，參與專門組織的設(shè)計性實驗方案可行性答辯會，面對指導(dǎo)教師和其他小組同學(xué)針對本組設(shè)計性實驗方案提出的問題，小組成員需要進(jìn)行討論并回答，最后根據(jù)指導(dǎo)教師的意見進(jìn)行整改，合格的設(shè)計性實驗方案才能進(jìn)入實施階段。

設(shè)計性實驗可行性答辯的環(huán)節(jié)不但能確保實驗方案的合理性、科學(xué)性和可行性，完善設(shè)計性實驗的方案，而且通過師生間的反復(fù)討論，進(jìn)一步加深學(xué)生對自己設(shè)計性實驗方案的理解，豐富學(xué)生知識，提升學(xué)生的實驗?zāi)芰?。例如在“‘五毛食品是否安全—?低價辣條食品安全性探討”這個設(shè)計性實驗的可行性答辯中，指導(dǎo)老師要重點(diǎn)提醒學(xué)生注意樣品采樣的代表性、實驗過程中的無菌操作和實驗結(jié)果分析的科學(xué)性，指導(dǎo)和幫助學(xué)生提高設(shè)計性實驗的可行性，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和實驗?zāi)芰Φ奶嵘?/p>

（三）設(shè)計性實驗方案的實施

設(shè)計性實驗就是讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)問題，主動去尋找答案，是替代傳統(tǒng)的學(xué)生被動接受知識的實踐教學(xué)模式。設(shè)計性實驗重在探索和實踐的過程，而不是只注重答案本身。因此，設(shè)計性實驗方案的實施是確保設(shè)計性實驗教學(xué)效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

在設(shè)計性實驗方案的實施過程中，需要注意以下幾個原則。

1.嚴(yán)格按照方案實施設(shè)計性實驗，減少實驗誤差。學(xué)生應(yīng)根據(jù)本小組已經(jīng)完善后的實驗方案，準(zhǔn)備好儀器和藥品，根據(jù)既定的試驗方案，嚴(yán)格依據(jù)實驗計劃進(jìn)度、實驗步驟進(jìn)行實驗操作，特別要注意相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的正確理解，以及嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的操作流程與要求進(jìn)行實驗，減少實驗誤差，確保設(shè)計性實驗的完成度和準(zhǔn)確性。

2.發(fā)揮學(xué)生的主體作用，增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作意識。在設(shè)計性實驗方案的設(shè)施過程中，學(xué)生是實驗的主體，是方案實施的承擔(dān)者。在實驗中遇到反?，F(xiàn)象和問題時，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生自己思考和分析問題，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。并鼓勵和引導(dǎo)團(tuán)隊中每個成員對問題展開討論，通過集體論證后改進(jìn)設(shè)計性實驗方案，增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作意識，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，變成學(xué)習(xí)的承擔(dān)者。

3.指導(dǎo)教師全程保駕護(hù)航，保證實驗方案順利實施。在整個設(shè)計性實驗方案實施過程中，學(xué)生雖然是主體，但是指導(dǎo)教師并不是完全放手不管，而應(yīng)該是對各個小組方案的實施全過程進(jìn)行全面的指導(dǎo)和幫助。指導(dǎo)教師應(yīng)該承擔(dān)起組織者、引導(dǎo)者、參與者的責(zé)任，特別是學(xué)生在設(shè)計性實驗實施過程中遇到困難，且經(jīng)過小組討論不能找到解決問題的關(guān)鍵時，指導(dǎo)教師應(yīng)及時提出意見和建議，充分發(fā)揮組織者、引導(dǎo)者、參與者的作用，幫助學(xué)生解決方案實施中遇到的困難，保證實驗方案能夠順利實施。例如在“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”這個設(shè)計性實驗中，學(xué)生在查找資料階段就遇到困難，沒有國家標(biāo)準(zhǔn)，也查不到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，沒有辦法找到檢驗依據(jù)。指導(dǎo)老師在這個節(jié)點(diǎn)及時介入，提醒學(xué)生轉(zhuǎn)換思路，查找辣條生產(chǎn)大省的地方標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)和幫助學(xué)生解決設(shè)計性實驗中遇到的困難。

（四）設(shè)計性實驗的實驗數(shù)據(jù)分析

這一階段學(xué)生已按照設(shè)計性實驗方案完成了實驗操作過程，獲得了相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)。在這個階段，教師要重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)合理的方法整理原始實驗數(shù)據(jù)，要求學(xué)生對照實驗方案正確地分析與處理實驗的數(shù)據(jù)，獲得相應(yīng)的實驗結(jié)果，得出實驗結(jié)論。例如在“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”這個設(shè)計性實驗中，學(xué)生通過實驗取得各樣品的最終檢驗數(shù)據(jù)后，需和《DBS50/028—2017 食品安全地方標(biāo)準(zhǔn) 調(diào)味面制品》中的微生物限量指標(biāo)進(jìn)行比對，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判定檢驗結(jié)果是否合格。

當(dāng)出現(xiàn)與設(shè)計性實驗方案預(yù)期結(jié)論偏差較大的情況時，教師要重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗誤差分析，反思與總結(jié)實驗過程，討論影響實驗的關(guān)鍵因素，找到設(shè)計性實驗的改進(jìn)方法，進(jìn)一步改進(jìn)與完善設(shè)計性實驗方案，為重新進(jìn)行設(shè)計性實驗做好準(zhǔn)備。

（五）設(shè)計性實驗成果展示

在得出設(shè)計性實驗結(jié)論后，各小組通過制作PPT向其他小組及教師展示本小組設(shè)計性實驗的研究成果，重點(diǎn)介紹本小組在設(shè)計性實驗設(shè)計實施過程中遇到的關(guān)鍵性問題及解決辦法，并分享本組的設(shè)計性實驗研究成果，以及提出可行的優(yōu)化方案。該階段既是本組的設(shè)計性實驗的考核前展示，又為各組間的相互學(xué)習(xí)搭建了平臺。例如“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”這個設(shè)計性實驗小組在進(jìn)行設(shè)計性實驗展示時，繪制了辣條樣品菌落總數(shù)檢驗結(jié)果柱狀圖，見圖 1。

通過這樣的展示，其他組的學(xué)生一目了然看到該組的實驗數(shù)據(jù)，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論：低價辣條中正規(guī)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品衛(wèi)生安全基本達(dá)標(biāo)，而沒有生產(chǎn)許可證的廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品菌落總數(shù)超標(biāo)，衛(wèi)生安全不達(dá)標(biāo)。這樣的設(shè)計性實驗展示既分享了食品檢驗的相關(guān)知識點(diǎn)，又為學(xué)生的日常生活提供了指導(dǎo)。

展示結(jié)束后，各小組按照科研論文的要求和格式，書寫完整的實驗報告，并上交給教師評分存檔。

（六）設(shè)計性實驗的考核

引入設(shè)計性實驗教學(xué)的課程必須設(shè)置有別于傳統(tǒng)實踐教學(xué)的考核方式，根據(jù)立項選題、實驗方案設(shè)計及答辯、實驗實施過程及設(shè)計性實驗匯報展示、實驗報告進(jìn)行綜合評價，加大設(shè)計性實驗的課程分?jǐn)?shù)所占比例，充分調(diào)動學(xué)生的主動性與積極性，提高學(xué)生的參與度。設(shè)計性實驗考核方式如下。

1.總分 100 分，由導(dǎo)師評分和學(xué)生評分兩部分組成。其中，導(dǎo)師評分分值為 50 分，學(xué)生評分分值為 50 分。

2.學(xué)生評分分值 50 分，由小組互評分、組員互評分和組員自評分組成。其中，小組互評分滿分 25 分，組員互評分滿分 15 分，組員自評分滿分 10 分。

3.小組互評分為其他小組根據(jù)該小組的成果展示情況給該小組評分的平均分（本小組不參與自己小組的打分），組員互評分為本小組成員按每個組員在設(shè)計性實驗中的貢獻(xiàn)值給每個組員的評分的平均分（組員不參與給自己的評分）。

4.每個小組給其他小組的小組互評分分?jǐn)?shù)不能相同，最小差距要有 0.5 的分值;小組成員之間的互評分?jǐn)?shù)亦不能相同，最小差距要有 0.5 的分值。

三、設(shè)計性實驗教學(xué)應(yīng)用的反思

第一，設(shè)計性實驗對學(xué)生提出更高的要求。設(shè)計性實驗教學(xué)的應(yīng)用對學(xué)生提出了更高的要求，從學(xué)生思考的邏輯性和條理性、創(chuàng)新能力、理論知識的掌握程度與綜合應(yīng)用能力、資料的收集整理與分析選擇能力、操作的規(guī)范性、團(tuán)隊的合作精神等方面都提出了比常規(guī)性實驗更高的要求。學(xué)生能力的欠缺會直接影響到實際的實驗效果，指導(dǎo)教師必須全面了解學(xué)生的實際情況，在整個設(shè)計性實驗過程中對不同的學(xué)生進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)，確保設(shè)計性實驗教學(xué)的順利開展。

第二，設(shè)計性實驗對于指導(dǎo)教師是一個新的挑戰(zhàn)。教師在整個設(shè)計性實驗教學(xué)的過程中不但需要分析學(xué)生的實驗方案，審核設(shè)計性實驗的可行性，而且要指出其中的不足并且提出完善的建議。教師既要具備扎實的專業(yè)知識和實驗技能功底，又要通過不斷學(xué)習(xí)充實和提高自己，及時了解本領(lǐng)域內(nèi)最新知識動態(tài)，保證學(xué)生順利完成設(shè)計性實驗。除此之外，教師還需要具備現(xiàn)代化教學(xué)的技能，在PPT制作、電腦軟件應(yīng)用等方面給予學(xué)生指導(dǎo)。因此，指導(dǎo)教師專業(yè)能力水平和綜合素養(yǎng)直接影響到設(shè)計性實驗的教學(xué)效果。

第三，設(shè)計性實驗需要實驗室建設(shè)的及時跟進(jìn)。設(shè)計性實驗?zāi)軌蛴行нM(jìn)行與實驗室條件是分不開的。為了滿足設(shè)計性實驗開展基本要求，學(xué)校需要在實驗材料、設(shè)備、實驗室整體上加大資金投入，并開放學(xué)校實驗室，從而確保設(shè)計性實驗教學(xué)的順利進(jìn)行。

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（責(zé)編 劉 影）