“新工科”背景下“食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)改革探索

徐 霞，蔡燕萍，陳玉峰，聶小華，崔蓬勃，張建友

（浙江工業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，浙江 杭州 310014）

食品科學(xué)與工程專業(yè)致力于培養(yǎng)能解決復(fù)雜工程問題的復(fù)合型人才，目前專業(yè)人才培養(yǎng)中仍在理論與實(shí)踐脫節(jié)、工程實(shí)踐創(chuàng)新能力不足等問題。2017 年2 月以來，教育部為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，提出積極推進(jìn)新工科建設(shè)的要求，從而提升國家硬實(shí)力和國際競(jìng)爭(zhēng)力。現(xiàn)代食品行業(yè)的升級(jí)亟需富有創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)意識(shí)的創(chuàng)造型人才。這對(duì)食品科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了更高的要求，既要求有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)理論，又要在該學(xué)科及交叉學(xué)科有一定的研究能力與創(chuàng)新能力，推動(dòng)新技術(shù)應(yīng)用和科技成果轉(zhuǎn)化的能力[1]。

“食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程作為食品科學(xué)與工程專業(yè)主干基礎(chǔ)課“食品化學(xué)”的重要組成部分，主要面向食品科學(xué)與工程類本科專業(yè)3 年級(jí)開設(shè)，是強(qiáng)化和加深理解食品化學(xué)的理論知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐操作能力，以及解決實(shí)際問題能力的重要途徑。國內(nèi)外高校食品相關(guān)專業(yè)都單獨(dú)開設(shè)有“食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程，其教學(xué)方法的改革已成為當(dāng)前眾多高校特別是重點(diǎn)院校改革最迫切的任務(wù)之一[2-4]。當(dāng)前“新工科”背景下，對(duì)于該課程的教學(xué)改革以適應(yīng)食品科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)的需求的研究仍處于探索和實(shí)踐階段[5-6]。以“新工科”建設(shè)及人才培養(yǎng)為背景，結(jié)合浙江工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)工程教育認(rèn)證的要求，分析了目前“食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程存在的問題，提出優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)體系，改革教學(xué)方式使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)實(shí)踐，細(xì)化課程考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，提高教學(xué)質(zhì)量和效果，提升研究型和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

1 目前存在的問題和不足

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏綜合性、探索性

“食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程內(nèi)容多從食品各種主要營(yíng)養(yǎng)成分、基本性質(zhì)及其貯藏加工過程中的變化規(guī)律出發(fā)，可使學(xué)生從直觀上對(duì)食品化學(xué)的有關(guān)理論尤其是一些食品化學(xué)重要的反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)條件及重要化學(xué)變化的影響因素有進(jìn)一步理解。但課程設(shè)置大多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，注重規(guī)范性而綜合性、研究性不足，如水分活度的測(cè)定、果膠的提取和果醬的制備、食品的褐變、蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)測(cè)定等，教學(xué)內(nèi)容缺乏探索和創(chuàng)新，與食品工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合較少。

1.2 教學(xué)模式固化，創(chuàng)新研究能力培養(yǎng)不足

實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式固化，注重培養(yǎng)操作能力，但對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)不足。如常見的美拉德反應(yīng)速度影響因素實(shí)驗(yàn)，美拉德反應(yīng)是所有學(xué)習(xí)“食品化學(xué)”學(xué)生的學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)，這種以科學(xué)研究為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生理解在理論課中所遇到的難點(diǎn)，掌握實(shí)驗(yàn)操作的技巧。但是學(xué)生依據(jù)步驟按部就班通過提前預(yù)習(xí)、完成實(shí)驗(yàn)及撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的教學(xué)模式往往無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和探索新知識(shí)的主觀能動(dòng)性。以目前教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生考慮復(fù)雜科學(xué)問題，如何將美拉德反應(yīng)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中去，恐怕難以實(shí)現(xiàn)。

1.3 課程考核評(píng)價(jià)方法較為單一

實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的考核評(píng)價(jià)方式往往較為單一，主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為指標(biāo)，對(duì)于學(xué)生的實(shí)踐操作能力和技巧的考核不足。教師也不容易判定分?jǐn)?shù)，不能真實(shí)反映學(xué)生的水平。除此之外的知識(shí)很少有學(xué)生會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)，既不能對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力和思維鍛煉起到積極的作用，也不能對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)提高有助益。

2 圍繞“新工科”建設(shè)需求設(shè)置自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

針對(duì)上述問題和不足，圍繞“新工科”建設(shè)需求，通過引入自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目環(huán)節(jié)，創(chuàng)新課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系，實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)—綜合性實(shí)驗(yàn)—自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三層次不同維度實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，滿足食品化學(xué)基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技能、食品實(shí)際加工生產(chǎn)以及研究型思維等不同的教學(xué)需求。重新修訂課程的教學(xué)大綱，結(jié)合其他優(yōu)勢(shì)院校調(diào)研結(jié)果和學(xué)科目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，對(duì)32 學(xué)時(shí)的課程實(shí)驗(yàn)安排進(jìn)行了調(diào)整。目前，課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括多糖的辨別（4 學(xué)時(shí)）、淀粉類食品α -化度的測(cè)定（4 學(xué)時(shí)）、蛋白質(zhì)功能性質(zhì)（5 學(xué)時(shí)）、酶促褐變的影響因素（4 學(xué)時(shí)）、美拉德反應(yīng)速度的影響因素（4 學(xué)時(shí)）、維C 在食品加工中保存率的影響因素（4 學(xué)時(shí)）等驗(yàn)證性、綜合性實(shí)驗(yàn)，以及自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（7 學(xué)時(shí)）。

為避免實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的雜亂和倉促，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，在實(shí)踐過程中對(duì)首次增設(shè)的自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和主題進(jìn)行了限制，后續(xù)可根據(jù)實(shí)踐效果增加實(shí)驗(yàn)主題。選擇食品化學(xué)與食品加工生產(chǎn)實(shí)踐過程中比較重要的色素相關(guān)主題作為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，主要包括綠色蔬菜中葉綠素的穩(wěn)定性和護(hù)色方法；果蔬中花青素的性質(zhì)、穩(wěn)定性及保護(hù)。綠色蔬菜在加工過程中的色澤保持是產(chǎn)品感官質(zhì)量評(píng)價(jià)的關(guān)鍵，但在加工過程中失綠現(xiàn)象卻非常嚴(yán)重，護(hù)綠一直是生產(chǎn)和研究的難點(diǎn)；花青素可作為食品著色劑應(yīng)用于平常飲料和食品,符合人們對(duì)食品添加劑天然、安全、健康的總要求，但是花青素不穩(wěn)定，在食品保鮮、加工和貯運(yùn)過程中易出現(xiàn)褪色、變色、沉淀等現(xiàn)象。通過自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究葉綠素和花青素的性質(zhì)，學(xué)生可理論聯(lián)系實(shí)踐，探索并提出在加工過程中如何利用這些特性為食品行業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù)。

3 探索主動(dòng)實(shí)踐的自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的引入，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)實(shí)踐，首先須調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。一方面，在實(shí)踐中通過與生活、生產(chǎn)實(shí)踐相關(guān)聯(lián)，或者通過與學(xué)科的科學(xué)發(fā)展前沿相結(jié)合來設(shè)置實(shí)驗(yàn)，注重知識(shí)的趣味性和學(xué)生能力的培養(yǎng)；另一方面，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐中，充分體現(xiàn)學(xué)生的自主地位，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在課程的驗(yàn)證性、綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，采用課前預(yù)習(xí)及課后自學(xué)和輔導(dǎo)的方式，主要通過學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課外資料查詢完成思考題進(jìn)行，旨在培養(yǎng)學(xué)生的試驗(yàn)研究、總結(jié)歸納和問題分析思辨、自主學(xué)習(xí)能力等。

新增設(shè)的自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生以小組為團(tuán)隊(duì)（3～5 人）完成整個(gè)環(huán)節(jié)，包括查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)和制定實(shí)驗(yàn)方案、合作完成實(shí)驗(yàn)，提交小組實(shí)驗(yàn)報(bào)告。除了培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、研究和創(chuàng)新能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，提高分工意識(shí)。其中實(shí)驗(yàn)方案的制定非常關(guān)鍵，要求學(xué)生在查閱相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，掌握相關(guān)理論知識(shí)并有一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和研究能力，因此需要教師的全程參與和指導(dǎo)，對(duì)方案的可行性做出評(píng)估，指出存在的問題及不足并提出改進(jìn)的意見，突出主動(dòng)學(xué)習(xí)的研究性、開放性、實(shí)踐性。讓學(xué)生獨(dú)立思考在自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中用到了哪些實(shí)驗(yàn)方法，原理是什么，如何服務(wù)于食品行業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐？激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)實(shí)驗(yàn)技能和綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)有積極的作用。雖然在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和開展過程中會(huì)出現(xiàn)各種問題，但總體的改革實(shí)踐還是收到了預(yù)期的效果。

4 細(xì)化課程評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)完善課程考核方式

該課程為考查課，改革后成績(jī)根據(jù)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)報(bào)告、綜合性實(shí)驗(yàn)報(bào)告、自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)操作及結(jié)果、課堂考勤及表現(xiàn)這5 個(gè)部分進(jìn)行綜合考核與評(píng)定，并對(duì)每部分成績(jī)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)化。其中，驗(yàn)證性及綜合性實(shí)驗(yàn)報(bào)告（48%）主要根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況，包括書寫規(guī)范、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄完整性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析討論及思考題的準(zhǔn)確性來進(jìn)行分?jǐn)?shù)評(píng)定；自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（12%）則根據(jù)實(shí)驗(yàn)自主設(shè)計(jì)方案及實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況綜合評(píng)分，包括實(shí)驗(yàn)方案的合理性、書寫規(guī)范，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫規(guī)范、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄完整性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析討論及思考題的準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)定；實(shí)驗(yàn)操作及結(jié)果（30%）主要以操作技能和實(shí)驗(yàn)結(jié)果為主，包括正確使用各種常用儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)操作完成及實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整理等；課堂考勤及表現(xiàn)（10%）主要以考勤和課堂交流情況等表現(xiàn)為主。這種過程性考核評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施中對(duì)學(xué)生的綜合評(píng)價(jià)。此外，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中進(jìn)一步明確要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，能夠解釋在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象，弄清楚產(chǎn)生的原因，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)理性思維，分析問題和解決問題，以達(dá)到自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)建設(shè)的目標(biāo)。

5 結(jié)語

在“新工科”背景下，對(duì)食品科學(xué)與工程專業(yè)“食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程進(jìn)了行教學(xué)改革探索，通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，增加了自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，重新修訂了教學(xué)大綱，探索主動(dòng)實(shí)踐的教學(xué)模式，并細(xì)化了考核評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的效果，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能動(dòng)性，培養(yǎng)食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，提升食品與工程專業(yè)人才研究能力、創(chuàng)新能力與發(fā)展?jié)摿Α?/p>