基于綜合能力培養(yǎng)的“食品分析綜合實(shí)驗(yàn)”設(shè)計(jì)與探索

王惠琴，林太鳳，張 萍，鄭大威，閆 紅

（北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院，北京 100124）

0 引言

綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分，是專業(yè)理論課程應(yīng)用于實(shí)踐的有效銜接，是學(xué)生走出校門踏入工作崗位之前最有效的實(shí)踐能力培養(yǎng)手段，在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力方面起著非常重要的作用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，根據(jù)專業(yè)定位、人才培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)，如何開設(shè)能達(dá)到預(yù)期目的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)尤為重要[1]。近年來，教育部在《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》中要求高等教育教學(xué)改革要大力推行綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)。很多高校對開設(shè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了積極的探索和實(shí)踐，大大推動了高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和專業(yè)教育的提升[2-5]。

1 開設(shè)“食品分析綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程的必要性和重要性

“食品分析綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程是學(xué)校食品質(zhì)量與安全專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課。由于食品種類繁多、分析指標(biāo)多種多樣、食品分析方法和樣品前處理過程復(fù)雜等特點(diǎn)，決定了食品分析課程具有內(nèi)容繁雜、分析原理、分析測試方法復(fù)雜多樣等特點(diǎn)。此外，在“食品分析綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程中還涉及到對檢測結(jié)果的判別和結(jié)果報(bào)告的規(guī)范程度，以及相應(yīng)的檢測依據(jù)和法律法規(guī)等。因此，綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)階段是把前期進(jìn)行的一系列食品分析實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，加上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)過程的合理設(shè)計(jì)，形成一個或者某個種類食品的分析完整的規(guī)范的分析測試過程。學(xué)生畢業(yè)以后走上工作崗位，可能會從事某一個模塊的分析測試工作，也可能會統(tǒng)籌安排或者親身從事一個完整流程的分析測試工作，對于繼續(xù)深造的學(xué)生，以后從事相關(guān)的科學(xué)研究，也需要把前期所學(xué)知識綜合起來運(yùn)用。基于此，在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作開展之前對學(xué)生的專業(yè)綜合設(shè)計(jì)技能進(jìn)行培養(yǎng)，不僅是對前期專業(yè)知識模塊的綜合運(yùn)用，更是借助于后來的畢業(yè)設(shè)計(jì)，有助于在專業(yè)知識的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際問題或者科學(xué)問題。因此，對于食品專業(yè)學(xué)生來說，開設(shè)“食品分析綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程是十分必要的，也是非常重要的，能夠充分體現(xiàn)出專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的連貫性、全面性和綜合性。

2 “食品分析綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程的改革和實(shí)踐

2.1 當(dāng)前“食品分析綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程的現(xiàn)狀

在前期的實(shí)驗(yàn)?zāi)K環(huán)節(jié)教學(xué)中，采取的教學(xué)方式一般是由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師提前下發(fā)編撰詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)講義，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)中所需要的各種試劑，調(diào)試好所需的儀器設(shè)備，一切的實(shí)驗(yàn)條件都準(zhǔn)備就緒后坐等學(xué)生來到實(shí)驗(yàn)室，聽從實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師講解實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟、注意事項(xiàng)等，然后按照指導(dǎo)教師的要求進(jìn)行操作，學(xué)生按部就班地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這樣的實(shí)驗(yàn)課程稱之為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)或者操作性實(shí)驗(yàn)。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容僅僅依賴于指導(dǎo)教師的講授和指導(dǎo)，在實(shí)驗(yàn)過程中處于被動狀態(tài)，學(xué)生缺乏獨(dú)立思考能力，而且依賴性大，難以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立操作技能的目的，不利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力[6]。

綜合實(shí)驗(yàn)課程的開展體現(xiàn)了以學(xué)生為主、教師為輔的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，注重實(shí)驗(yàn)的專業(yè)性、設(shè)計(jì)性、綜合性和探究性。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)過程中把關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移，從原來的規(guī)范實(shí)驗(yàn)過程轉(zhuǎn)移到解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的實(shí)際困難，由原來的驗(yàn)證式轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)式，給予學(xué)生足夠的空間，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識和已有的實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行思考、選擇和嘗試，積極引導(dǎo)學(xué)生思考并提出合理有效的解決方案[7]。

根據(jù)學(xué)校食品質(zhì)量與安全專業(yè)的辦學(xué)定位及培養(yǎng)目標(biāo)，在實(shí)踐教學(xué)方面構(gòu)建了具有北京工業(yè)大學(xué)特色的食品質(zhì)量與安全專業(yè)實(shí)踐教學(xué)課程群[8]，并進(jìn)行了實(shí)踐，收到了良好的教學(xué)效果。在實(shí)踐教學(xué)群中，涉及到食品分析方面的課程有“醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)-有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”“醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)-分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”“食品理化分析實(shí)驗(yàn)”“微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”“食品檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)”等，在這些實(shí)踐課程模塊中，教學(xué)模式基本上都是傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因此在本科生大四階段開設(shè)了“食品分析綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程。該課程的內(nèi)容主要是選擇某一類型的食品，按照國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者其他的法律法規(guī)進(jìn)行關(guān)鍵指標(biāo)的檢測，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上主要是綜合前面所學(xué)的基本模塊知識，最終得到一份完整的食品檢測報(bào)告。但是，在這個實(shí)驗(yàn)過程中，由于課時數(shù)量和實(shí)驗(yàn)室條件的限制，有一些食品檢測指標(biāo)的檢測受到限制，如食品中有害成分的毒理性實(shí)驗(yàn)等。此外，涉及到一些生活中遇到的食品安全問題，如轉(zhuǎn)基因食品的安全性檢測和評估，反式脂肪酸的安全性檢測和評估等，這些問題可能都是學(xué)生感興趣的實(shí)際生活問題，但是由于現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件限制，都未能一一進(jìn)行開展，學(xué)生的自主性還是沒有得到充分的發(fā)揮。

2.2 “食品分析綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程的改革探索

2.2.1 教學(xué)理念與教學(xué)設(shè)計(jì)

“食品分析綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程設(shè)計(jì)理念是整個實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行過程中，始終堅(jiān)持以學(xué)生為中心[9-10]，根據(jù)前期基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K中掌握的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和學(xué)到的實(shí)驗(yàn)技能，由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主性、設(shè)計(jì)性和探究性的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不再僅僅局限于實(shí)驗(yàn)講義的內(nèi)容，學(xué)生可以查閱文獻(xiàn)資料或者結(jié)合專業(yè)問題，提出自己的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；教學(xué)方式也由任課教師講解實(shí)驗(yàn)為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為主，給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蠛蛯?shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)，其在內(nèi)涵上具有培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的特質(zhì)（見圖1）。重點(diǎn)和難點(diǎn)就在于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。指導(dǎo)教師在對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評估時要判定實(shí)驗(yàn)原理的科學(xué)性、操作步驟和操作方法的合理性，以及操作過程的安全性等方面。

綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)思路見圖1。

圖1 綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)思路

2.2.2 教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)是以先進(jìn)的教育理念為指導(dǎo)，以教學(xué)工作為主線，以專業(yè)、系列課程或教學(xué)基地為建設(shè)平臺和發(fā)展載體，開展教學(xué)研究和教學(xué)建設(shè)的核心隊(duì)伍。對于“食品分析綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”來說，教學(xué)團(tuán)隊(duì)主要是深化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革，以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與創(chuàng)造性為目標(biāo)，為學(xué)生形成創(chuàng)新型的知識結(jié)構(gòu)和加強(qiáng)實(shí)踐能力提供教學(xué)支撐。為了提高課程團(tuán)隊(duì)教師的素質(zhì)，團(tuán)隊(duì)成員積極參加有關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研修班或者相關(guān)的學(xué)術(shù)會議，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)教師間的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流，定期或不定期組織開展教學(xué)研討、經(jīng)驗(yàn)交流等活動，加強(qiáng)優(yōu)勢互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)資源共享、共同進(jìn)步，促進(jìn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)整體教學(xué)水平的提高，齊心協(xié)力建設(shè)“食品分析綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程，使之成為北京工業(yè)大學(xué)的優(yōu)質(zhì)綜合設(shè)計(jì)類課程。

2.2.3 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及條件改進(jìn)

該課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇主要來源于2個方面：一是在日常生活中，與人們的食品安全或者飲食健康密切相關(guān)的課題，以應(yīng)用為導(dǎo)向[11]；另一方面是與食品安全相關(guān)的并且學(xué)生感興趣的科研課題，以興趣為導(dǎo)向[12]。這樣選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的宗旨在于創(chuàng)建一個相對真實(shí)的實(shí)踐環(huán)境，通過解決實(shí)際生活中與人們息息相關(guān)的食品問題，讓學(xué)生對過去所學(xué)的相對零碎的專業(yè)知識有一個相對完整統(tǒng)一的認(rèn)識，能夠把先前所學(xué)理論知識和應(yīng)用技能結(jié)合于實(shí)踐中，從而提高學(xué)生綜合素質(zhì)和能力。因此，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置就要結(jié)合實(shí)際需要，既能綜合前面所學(xué)的理論知識和碎片化的實(shí)踐課程內(nèi)容，又能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和規(guī)劃能力。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于課時數(shù)量和實(shí)驗(yàn)室條件的限制，有一些食品檢測指標(biāo)的檢測受到限制。此外，涉及到一些生活中遇到的食品安全問題，這些問題可能都是學(xué)生感興趣的實(shí)際生活問題，在后來的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)改革中，這部分內(nèi)容加以關(guān)注。要綜合基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識、微生物檢驗(yàn)知識、食品常規(guī)理化分析知識及大型儀器設(shè)備的知識，把這些專業(yè)知識加以綜合，鼓勵學(xué)生結(jié)合日常生活中涉及到的專業(yè)知識進(jìn)行真實(shí)課題的研究，設(shè)計(jì)出具體的實(shí)驗(yàn)方案，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)技能對學(xué)生就業(yè)或者科研更加有利。

2.2.4 教學(xué)方法與手段改進(jìn)

在教學(xué)模式和教學(xué)方法的改革中，貫徹以學(xué)生為中心的理念，注重從驗(yàn)證式教學(xué)模式向自主探究式教學(xué)模式過渡，由灌輸式教學(xué)法向誘導(dǎo)式再到自主式教學(xué)法的轉(zhuǎn)變，從學(xué)生被動地被灌輸?shù)秸T導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，再到學(xué)生能自主學(xué)習(xí)相關(guān)知識和技能[13-14]。對于該課程來說，教學(xué)方法和手段不同于傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，采用啟發(fā)式、討論式、合作式等，學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣選擇實(shí)驗(yàn)題目，自由組合成實(shí)驗(yàn)小組的形式查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目論證，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備和實(shí)施過程中，教師只是起到輔助的作用，一切都以學(xué)生為主。最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以以研究論文的形式呈現(xiàn)，也可以以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式呈現(xiàn)，重點(diǎn)應(yīng)該能反映出學(xué)生在此實(shí)驗(yàn)過程中的體會和收獲。

2.2.5 考核方式及內(nèi)容改革

由于該課程屬于綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作直至最后結(jié)果的輸出，整個過程主要由學(xué)生獨(dú)立查閱文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)操作，輸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論，因而其評價(jià)應(yīng)涵蓋實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、團(tuán)隊(duì)合作意識和實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫等全過程。主要體現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的質(zhì)量（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、可行性、創(chuàng)新性、注意事項(xiàng)、結(jié)果預(yù)測等）和實(shí)驗(yàn)操作評價(jià)（實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、熟練程度、實(shí)驗(yàn)態(tài)度）、實(shí)驗(yàn)結(jié)果評價(jià)（結(jié)果的可靠性、準(zhǔn)確性）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告評價(jià)（包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式的規(guī)范性與完整性，實(shí)驗(yàn)原理的準(zhǔn)確性，結(jié)果分析的合理性，實(shí)驗(yàn)結(jié)論的歸納等）。

3 結(jié)語

從課程設(shè)計(jì)和內(nèi)容上來說，“食品分析綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程能夠體現(xiàn)綜合性和設(shè)計(jì)性，并且具有很強(qiáng)的實(shí)用性；從教學(xué)方式來說，以學(xué)生為中心，從學(xué)生的興趣為出發(fā)點(diǎn)，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，變被動教學(xué)為主動學(xué)習(xí)，既能綜合前期所學(xué)知識和技能，又能發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性；教師只是起到輔助的作用，為學(xué)生創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件，幫助學(xué)生解決在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的自由度提高了，有充分的時間對實(shí)驗(yàn)的每一步進(jìn)行思考和探索，鍛煉了分析問題和解決問題的能力，進(jìn)而提高了學(xué)生的專業(yè)綜合能力和創(chuàng)新能力。通過幾輪課程的開展，從學(xué)生的反饋來看，效果很好，尤其是該課程結(jié)束緊接著就是本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，課程進(jìn)行過程中已經(jīng)鍛煉了學(xué)生的文獻(xiàn)資料查閱、課題規(guī)劃和設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的綜述等各方面能力，綜合能力得到顯著提高，對學(xué)生的就業(yè)和科研工作有很大的幫助。