工程教育理念在《食品分析實驗》教學方法中實施路徑探討*

許青蓮 劉 平 黃玉坤 邢亞閣

(西華大學食品與生物工程學院 四川 成都 610039)

《食品分析》是高校食品科學與工程、食品質量與安全專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，是一門應用性和實踐性很強的學科。本課程是利用食品科學相關知識來研究和評定食品品質并保障食品安全的一門科學，是食品科學應用研究領域的基本技術和手段。“食品分析實驗”作為“食品分析”的實踐教學環(huán)節(jié)，系統(tǒng)扎實的實驗教學可以促進學生深化理解專業(yè)理論知識、掌握操作技能，激發(fā)學生積極主動思考，學會運用知識分析問題、解決問題，提供職業(yè)道德修養(yǎng)，養(yǎng)成科學嚴謹?shù)乃季S習慣和求真務實的工作作風[1]。黨的十九大報告中提出了健康中國戰(zhàn)略，其中食品安全戰(zhàn)略也包含在該戰(zhàn)略之中，此項戰(zhàn)略的實施要依靠大量的食品類專業(yè)人才來保駕護航[2]。

工程教育認證(Engineering ed-ucation accreditation，EEA)是我國作為《華盛頓協(xié)議》的會員之后實施的一項針對我國高校理工科專業(yè)的國際化認證措施[3]，旨在為理工科領域人才培養(yǎng)把關，確保工程類人才的培養(yǎng)質量。西華大學食品與生物工程學院食品專業(yè)包含食品科學與工程(國家級一流專業(yè))、食品質量與安全(四川省一流專業(yè))兩個專業(yè)。2018年，食品科學與工程專業(yè)就已通過EEA專業(yè)認證，食品分析教師團隊在進行工程教育認證的準備階段，對工程認證的畢業(yè)要求進行仔細研讀、認真討論，依據(jù)專業(yè)特點最終確定出符合工程認證的教學目標?，F(xiàn)就基于工程教育理念《食品分析實驗》教學方法創(chuàng)新實踐實施路徑進行初步探討，以期為我國高校食品專業(yè)領域人才培養(yǎng)提供新的思路。

1.“食品分析實驗”教學方法與工程教育理念融合思路設計

工程教育認證倡導的以學生為中心、產(chǎn)出為導向和持續(xù)改進的3大基本理念逐步深入到工程人才培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)，并引發(fā)了人才培養(yǎng)機制的深層次改革?！笆称贩治鰧嶒灐钡恼n程目標是以培養(yǎng)學生應用所學知識去檢測實際樣品的實踐動手能力為基礎，在實驗教學過程中，逐步鍛煉學生自主學習能力、終身學習能力、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新實驗能力，及時掌握國內(nèi)外分析方法的創(chuàng)新發(fā)展趨勢，初步具備系統(tǒng)性、全局性的把握與思考能力，為后期培養(yǎng)和加強工程實踐和解決復雜工程能力打下堅實的基礎。

現(xiàn)結合實際教學經(jīng)驗，不斷創(chuàng)新與改進，將工程教育理念與“食品分析實驗”教學深入融合，設計實施路徑。首先，明確該課程對應的畢業(yè)要求與詳細的指標點，分析該門課程應當培養(yǎng)的主要能力。以西華大學食品科學與工程專業(yè)“食品分析實驗”教學為例，分別完成畢業(yè)要求二級指標點1.2(能將數(shù)學、自然科學、工程科學的語言工具用于工程問題的表述，并針對具體的對象建立數(shù)學模型并求解)；二級指標點2.1(能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學等基本原理和數(shù)學模型方法、工程經(jīng)驗基礎，識別、判斷和表達食品復雜工程問題)和二級指標點3.2(能夠在設計中考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素)等相關培養(yǎng)要求。第二，將該門課程需要完成對學生主要能力的培養(yǎng)要求分解到相應的教學項目與實施過程中。在開設實驗之前，提前召集學生講解課程的教學目標和與之對應的畢業(yè)指標點，要求學生領會應該達到的能力和目的。在教學實施過程中，使學生和教師逐步適應并實施角色翻轉，通過本地的校外實訓基地資源，設置實際案例，由學生自行組建團隊，自己設計實驗方案，指導老師聯(lián)合專業(yè)教師審核方案，學生認真執(zhí)行方案，項目總結匯報。第三，構建實驗教學學習效果多維度考評體系?？己朔绞桨凑諏嶒灧桨傅闹朴喓蛨?zhí)行情況、團隊默契度、規(guī)范操作能力和數(shù)據(jù)采集能力、實驗報告的分析討論和操作考核進行比例分配，摒棄了原來只重視實驗態(tài)度，簡單依據(jù)預習報告和實驗結果來判定實驗成績的狀況。最后，建立并實施持續(xù)改進工作機制。在總結創(chuàng)新實踐教學效果與經(jīng)驗的基礎上，繼續(xù)以學生為中心，充分調動學生積極性，融合創(chuàng)新教學模式與工程教育理念于教學全過程，優(yōu)化教學評價與持續(xù)改進機制。

2.“食品分析實驗”指導教材內(nèi)容優(yōu)化與建設

教學大綱是保證課程教學順利實施的指導性文件，是保證人才培養(yǎng)質量的重要基礎。我國近年來對食品分析方法標準進行了大量的修訂。在這樣的背景下，原有的食品分析實驗指導書已經(jīng)無法滿足教學和社會的需求。鑒于此，在2018年，長江師范學院李敏教授和鄭悄然老師聯(lián)合西華大學、重慶師范大學、重慶海關技術中心、遵義醫(yī)科大學、廣西科技大學鹿山學院一線從事食品分析實驗教學的老師重新編著了《食品分析實驗指導》，筆者有幸參加了本書部分章節(jié)的編著，作為普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材，本書突出了權威性和標準性、以最新國家標準為準繩。其次，本書突出對學生基本技能、應用性和創(chuàng)新性的培養(yǎng)?；A實驗部分涵蓋了食品常規(guī)質量分析、食品營養(yǎng)品質、食品安全品質分析的幾乎所有實驗項目、突出對學生基本技能的訓練。綜合實驗主要針對食品品質進行分析和評價、培養(yǎng)學生的食品質量意識和綜合應用能力。設計性實驗培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、建立科學研究的基本方法。再次，本書通用性更強。在以后進行教材建設時，每個高校依據(jù)當?shù)靥厣称?，增加“食品分析實驗”綜合性和設計性的實驗，學生可以選擇自主開發(fā)的產(chǎn)品，也可以選擇當?shù)靥厣a(chǎn)品進行品質分析。根據(jù)實驗學時的多少，選取部分指標或多指標檢測分析。經(jīng)過這樣的教材改革，學用結合，增加了實驗項目的靈活性，也激發(fā)了學生的創(chuàng)新性思維以及參與實驗的積極主動性，提高了應用型人才分析問題和解決實際問題能力。

3.基于工程教育理念與指標點要求對“食品分析實驗”教學項目創(chuàng)新性改革

長期以來，食品分析實驗課主要以開設驗證性實驗為主，運行過程以教師為主導，課前確定實驗內(nèi)容、并做好各項實驗準備工作，學生來到實驗室只是機械地、按部就班地驗證實驗方法。這種實驗教學過程限制了學生獨立思考的空間，學生創(chuàng)新設計思維與動手實踐能力很難得到強有力的培養(yǎng)和鍛煉。很多高校有關“食品分析實驗”課程的改革創(chuàng)新工作一直在進行，各高校實驗教師根據(jù)自身的教學實踐對該課程進行了改進、完善[4-7]?，F(xiàn)基于工程教育理念與指標點對“食品分析實驗”實施項目提出如下創(chuàng)新性改革：

3.1 改革教學方式，以學生為主體，團隊協(xié)作，設計、實施實驗項目。在實際教學過程中，采取“學生主導、教師指導”的模式，學生選擇自由組合進行分組，每組2-3人，根據(jù)課程學時查閱文獻擬定實驗項目，設計詳細實驗方案，指導老師審核確認實驗方案，每組根據(jù)確認的實驗方案完善實驗設計，書寫詳細實驗步驟，統(tǒng)計藥品試劑及設備清單，配制試劑，進行實驗操作，對實驗現(xiàn)象、結果、實驗中出現(xiàn)的問題和解決問題的思路、方法、效果進行記錄、總結和討論，完成實驗報告。指導教師全程參與，了解實驗進度，觀察實驗操作的規(guī)范性并及時進行技術指導，根據(jù)學生實驗操作及技能的掌握情況進行評估打分。這一過程，不但培養(yǎng)了學生自主學習的能力、分析問題解決問題的能力，更培養(yǎng)了學生的實踐能力和工程思維能力。

3.2 改革實驗內(nèi)容，增設綜合設計性實驗。以西華大學“食品分析實驗”教學為例，在2015版教學大綱中，食品分析實驗屬于課帶實驗，食品科學與工程專業(yè)實驗學時24，安排了8個實驗項目，食品質量與安全專業(yè)實驗學時只有16，安排了5個實驗項目。均為驗證性實驗項目，實驗樣品簡單，分析方法單一，學生對實驗沒有選擇性，在實驗操作過程中主觀能動性較差，這就對《食品分析實驗》實驗教學內(nèi)容有了更高的要求。鑒于此，在2019版教學大綱中，將本門課程劃為獨立的一門實驗課，增加實驗學時，兩個專業(yè)實驗學時均為32，包含16學時的驗證性實驗和16學時綜合性實驗，驗證性實驗著重要求學生掌握水分、酸度、脂肪、碳水化合物、蛋白質等食品基本組分含量的分析方法與基本實驗操作技能，培養(yǎng)學生獨立進行食品分析檢驗工作的能力。綜合性實驗側重使學生掌握氣相色譜、液相色譜、紫外可見吸收光譜、原子吸收光譜等儀器分析的原理、分析條件的設定、定性定量分析方法及分析操作，掌握儀器的使用方法，學會對圖譜進行解析。培養(yǎng)學生能夠使用精密儀器設備對食品工業(yè)生產(chǎn)中原料、成品、半成品的進行分析檢測工作的能力。整合優(yōu)化后的實驗綜合性、系統(tǒng)性更強，使學生能夠進行連貫、系統(tǒng)性的學習。

3.3 基于地方特色食品，設計綜合性分析實驗。綜合設計性實驗結合工程實踐能力對人才的培養(yǎng)要求，面向地方需求、深入調研、挖掘本地特色產(chǎn)業(yè)等方式獲得。實驗項目的設置保證了學生能夠在有限的實驗學時中掌握關鍵實踐技能，有利于培養(yǎng)學生初步的科研能力和創(chuàng)新精神。西華大學作為四川省屬應用型本科院校，為地方輸送人才就要面向地方需求，培養(yǎng)創(chuàng)新型應用人才。食品分析實驗可以結合四川特色食品，以郫縣豆瓣為例，學生自主設計實驗方案，制訂實驗項目，書寫完整實驗指導書，分組協(xié)作，完成對該產(chǎn)品感官指標、理化指標、衛(wèi)生學指標等各項指標的分析檢測。通過完整而系統(tǒng)的綜合性設計性實驗，實驗者了解并熟悉科研設計的基本思路，并能夠掌握食品分析檢測的基本技能，為今后畢業(yè)論文的開展及科研工作奠定堅實的基礎。

3.4 基于多課程多應用的融合實驗設計。“食品分析實驗”作為食品專業(yè)的專業(yè)核心課程，在制訂設計性和綜合性實驗的時候可以融合多學科知識。其一，將綜合實驗與食品工藝學實驗以及新產(chǎn)品研發(fā)結合起來，以泡菜為例，選擇傳統(tǒng)工藝制作的泡菜和新型泡菜為實驗材料，根據(jù)產(chǎn)品檢測指標進行綜合分析，評價產(chǎn)品質量，并依據(jù)產(chǎn)品質量來評價工藝配方及加工、處理過程，找出存在問題的原因，進一步提出改進措施。其二，將食品分析實驗與檢測技術創(chuàng)新結合起來，例如為了監(jiān)測果蔬儲運過程中品質變化，開發(fā)無損檢測技術；為了快速定量測定豆瓣中黃曲霉毒素的含量，設計開發(fā)快速便捷的檢測設備等。其三，將食品分析實驗與食品科學、營養(yǎng)學研究熱點結合起來。目前，食品科學和營養(yǎng)學的研究熱點之一是功能性食品的研發(fā)，其中尤為重要的是活性成分功能評價方法，在食品分析綜合與創(chuàng)新性實驗中可以增加產(chǎn)品相關活性成分的提取及抑菌、抗氧化活性、免疫活性測定評價等實驗項目[8]。其四，將食品分析實驗與思政教育進行有機結合。食品不同于一般商品，其質量好壞直接影響到消費者的身體健康和生命安全，保障食品安全離不開食品分析檢測技術，食品分析實驗“課程思政”內(nèi)容主要集中在食品分析教學過程中必須加強職業(yè)道德教育，使學生在校期間形成良好的職業(yè)道德修養(yǎng)，增強社會責任感，促進大學生正確的世界觀、人生觀和價值觀的形成[9]。

4.“食品分析實驗”教學方法創(chuàng)新實施路徑探索

4.1 驗證性項目實施路徑。學生可以利用教材、電腦、手機對實驗項目基本原理和操作步驟進行學習，觀看相關操作視頻，查閱標準文獻，書寫預習報告，明確實驗操作中的關鍵點及注意事項，進行項目答辯。實驗開始前進行實驗準備，配制所用到的試劑，例如對食品中還原糖的測定，通過配制試劑，知道菲林試劑甲液和乙液的組成，為什么這兩種試劑臨用前再混合，在樣品預處理時，加入一定濃度的乙酸鋅和亞鐵氰化鉀的目的是什么？在整個滴定過程中有哪些注意事項？經(jīng)過課前充分的預習及答辯環(huán)節(jié)，學生對實驗項目才會做到心中有數(shù)，保證實驗順利進行。

4.2 綜合設計性題目實施路徑。學生自主選題，團隊協(xié)作，在學校提供的范圍內(nèi)自主選擇合作公司或單位去完成，也可以選擇感興趣的食品安全案例，制定詳細實驗方案，老師審核方案，對方案進行修訂完善，執(zhí)行方案，項目總結匯報，完成實驗報告。綜合設計性題目的實施可以將碎片式學習和系統(tǒng)式學習有機融合，這種模式使學習氛圍變得靈活有趣，也增加了學生的自主參與性。

4.3 篩選優(yōu)秀項目及團隊參加各類學科競賽。為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐力相結合的應用型人才，提升學生對食品分析實驗的學習興趣，在每次食品分析實驗課程結束時，指導老師可以聯(lián)合食品專業(yè)其他授課教師，篩選優(yōu)秀設計項目及團隊參加食品專業(yè)相關的學科競賽，例如全國大學生生命之星競賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、挑戰(zhàn)杯等權威性的學科競賽和創(chuàng)業(yè)計劃，進一步激發(fā)學生對本門課程的學習熱情，提升部分優(yōu)秀學生的專業(yè)素養(yǎng)，為食品行業(yè)儲備人才打下基礎。

5.實驗教學學習效果多維度評價考評體系構建

我校在2015版教學大綱中，食品分析實驗屬于課帶實驗，實驗成績占課程成績的30%，成績評定以實驗態(tài)度和實驗報告為主要內(nèi)容，評價方式簡單，為了科學、合理地評價實踐教學過程，在2019版教學大綱中對考評體系進行了相應調整，課程考核包括三部分。

5.1 預習效果評價：占總成績的20%。主要考核學生查閱文獻、對實驗項目內(nèi)容預習和準備情況、預習報告的書寫是否全面規(guī)范等。在開實驗前以小組為單位進行實驗項目答辯，旨在考察學生對食品行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、最新食品分析檢測手段、基礎理論掌握情況。

5.2 實驗過程和實驗報告評價：占總成績的50%。這部分內(nèi)容為課程考核的主要部分，既要考核學生的實際操作技能，如學生參加實驗的情況、實驗過程中操作的主動性和規(guī)范性、團隊協(xié)作性等。也要考核其對相關知識的靈活運用情況，除了依據(jù)相關標準，對檢測指標或產(chǎn)品進行評價外，學生還要站在一個高度縱觀該實驗方法與同類分析方法的優(yōu)缺點，并全面深入分析實驗方法自身對測定結果造成影響的關鍵因素及改善措施[10]。

5.3 操作考核：占課程總成績的30%。這一環(huán)節(jié)主要對實驗者進行單獨考核，根據(jù)其參與的實驗項目，隨機抽簽，考核方式為回答問題和儀器設備演示性操作為主。通過此環(huán)節(jié)的考評，使實驗者對基礎理論知識、實驗操作要點進行鞏固學習，另外通過對儀器設備的演示性操作，學生對設備的構造、原理、操作技巧等也得到了鞏固提高。

6.基于工程教育理念推進“食品分析實驗”教學方法持續(xù)改進

因為食品分析實驗多安排在大三學習段，在大四階段將開展綜合性實驗和畢業(yè)論文?；诠こ棠芰σ?，可以制定跟蹤反饋評價機制，主要包括在校生跟蹤反饋機制、參加學科競賽活動情況和培養(yǎng)目標達成評價機制。并建立基于OBE(Outcome based education)過程為基礎的人才培養(yǎng)持續(xù)改進模式，以教學環(huán)節(jié)質量監(jiān)控結果、在校生反饋信息和社會評價反饋結果作為評價依據(jù)，為“食品分析實驗”教學方法持續(xù)改進提供改進的方向，為大四開展畢業(yè)論文工作做好準備。

基于工程教育理念對“食品分析實驗”課程教學方法進行創(chuàng)新性改革，學生操作相關儀器設備機會明顯增多，對儀器的基本原理認識也更加清楚。學生對食品相關知識涉獵更多，創(chuàng)新設計能力、團隊協(xié)作、語言表達、工程實踐等綜合能力得到了培養(yǎng)和鍛煉，更加深入了解行業(yè)發(fā)展狀態(tài)和最新的分析測試方法。