“新工科”教育理念下的“食品化學(xué)”教學(xué)改革探析

楊曉雪，張華江，遲玉杰，李曉東，馬艷秋，崔立雪，夏 寧

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030）

1 “食品化學(xué)”與“新工科”教育理念

“食品化學(xué)”是從化學(xué)角度和分子水平上研究食品的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、營養(yǎng)和安全性質(zhì)，以及在生產(chǎn)、加工、貯存和運銷過程中的物質(zhì)變化及其對食品品質(zhì)和食品安全性影響的科學(xué)?！笆称坊瘜W(xué)”涉及內(nèi)容廣泛，介于化學(xué)與食品科學(xué)之間，偏重于食品科學(xué)，與一般化學(xué)研究方法有相同之處，即通過試驗和理論從分子水平上分析、探討和研究物質(zhì)的變化；但又區(qū)別于一般化學(xué)研究方法，因為“食品化學(xué)”要將食品的化學(xué)組成、理化性質(zhì)及變化同食品的品質(zhì)和安全性研究相聯(lián)系[1]?！笆称坊瘜W(xué)”的最終研究目的是為食品的生產(chǎn)、貯運提供配方、工藝和參數(shù)，為人們提供安全營養(yǎng)的食品。在“食品化學(xué)”教學(xué)過程中，既包含理科課程中抽象復(fù)雜的內(nèi)容（涉及化學(xué)的基本原理和反應(yīng)過程），又涉及工科課程中與食品行業(yè)有關(guān)的工程實踐問題。傳統(tǒng)的教學(xué)方法多存在教學(xué)內(nèi)容空洞、教學(xué)過程枯燥、課堂氣氛不活躍等問題，特別在涉及到運用食品化學(xué)知識去分析和解決實際問題方面，是課程教學(xué)中普遍存在的難題，導(dǎo)致很多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感覺“食品化學(xué)”理論復(fù)雜、難理解、難記憶，相關(guān)知識點太多，難以準(zhǔn)確把握學(xué)習(xí)的方法，進(jìn)而在學(xué)習(xí)過程中缺乏積極性和主動性。

自從2017 年教育部發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展“新工科”研究與實踐的通知》 以來，“新工科”教育理念引起許多高校的廣泛關(guān)注[2]。新工科，顧名思義，指新的工學(xué)學(xué)科或工程學(xué)科[3]。其根本目的是為了適應(yīng)新時期經(jīng)濟發(fā)展需要，培養(yǎng)新型的工程技術(shù)人才，特別強調(diào)對傳統(tǒng)工科的轉(zhuǎn)型升級。加強對我國“新工科”教育理念的研究，既有利于校正傳統(tǒng)工程教育中的偏差，又有利于規(guī)范“新工科”教育的改革與發(fā)展，是“新工科”教育理論體系必須解決的問題[4]。

“新工科”理念的實踐離不開核心課程的改革。核心課程的建設(shè)需要學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中掌握核心知識體系的同時了解經(jīng)驗結(jié)構(gòu)，是把自然科學(xué)與人的生存、發(fā)展相聯(lián)系起來的知識與經(jīng)驗體系，通過核心課程的學(xué)習(xí)可讓學(xué)生掌握走向社會所必需的素質(zhì)與能力[5]，“食品化學(xué)”是食品科學(xué)與工程等學(xué)科的重要核心課程[6]?；凇笆称坊瘜W(xué)”與食品產(chǎn)業(yè)的對接關(guān)系，將“食品化學(xué)”課程教學(xué)的基本架構(gòu)確定在“新工科”教育理念下，完善其與人才培養(yǎng)模式的對應(yīng)關(guān)系，構(gòu)建新的質(zhì)量評價體系，使相關(guān)專業(yè)與產(chǎn)業(yè)之間形成較好的匹配度。通過改革“食品化學(xué)”課程的教學(xué)、考核方法，試圖幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和掌握專業(yè)知識，為今后順利從事食品加工生產(chǎn)、食品質(zhì)量檢測和食品質(zhì)量安全管理等工作奠定基礎(chǔ)。

2 “食品化學(xué)”課程改革的目標(biāo)與方法

為適應(yīng)“新工科”建設(shè)要求，“食品化學(xué)”課程的教學(xué)改革應(yīng)主要實現(xiàn)2 個教學(xué)目標(biāo)的轉(zhuǎn)變，以及教學(xué)形式的改革創(chuàng)新。

2.1 從理論教學(xué)到實踐教學(xué)的轉(zhuǎn)變

實踐教學(xué)是鞏固理論知識和加深對理論認(rèn)識的有效途徑，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識高素質(zhì)工程技術(shù)人才的重要環(huán)節(jié)，“新工科”教育理念對“食品化學(xué)”課程的要求是培養(yǎng)理論聯(lián)系實際、掌握科學(xué)方法和提高動手能力的食品科學(xué)工程師。

2.2 從知識目標(biāo)到能力目標(biāo)的轉(zhuǎn)變

通過“食品化學(xué)”課程的學(xué)習(xí)，不僅要使學(xué)生掌握有關(guān)“食品化學(xué)”的基本理論和研究方法，更需要培養(yǎng)學(xué)生有效利用已有理論和方法，解決實際生產(chǎn)中復(fù)雜工程問題的能力，把學(xué)生學(xué)習(xí)的重點從知識點記憶轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ虒嵺`能力的提高。

為保證教學(xué)目標(biāo)的順利實現(xiàn)，相關(guān)教學(xué)方法也要有針對性的調(diào)整。基于“新工科”教育理念，食品化學(xué)課程改革應(yīng)突出以下2 種教學(xué)方法。

2.2.1 案例教學(xué)為基礎(chǔ)

傳統(tǒng)教學(xué)方式以教師講述為主，師生之間缺乏交流互動，對于某些理論性較強的章節(jié)，可能會導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降，課堂教學(xué)效果滑坡。對于“食品化學(xué)”這種與實踐聯(lián)系密切的課程來說，案例教學(xué)可以極大程度地提高學(xué)生的主觀能動性，幫助學(xué)生積極參與到課堂教學(xué)中來，在自主思考中加深對知識點的理解和運用。

2.2.2 工程實際為導(dǎo)向

基于“新工科”教育理念的要求，在“食品化學(xué)”的教學(xué)過程中，不管是課堂環(huán)節(jié)，還是實驗或?qū)嵺`環(huán)節(jié)都要突出“以工程為導(dǎo)向”的基本原則。搭建一個理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高動手能力的學(xué)習(xí)環(huán)境，替代原有傳統(tǒng)教學(xué)方式對食品化學(xué)課程中割裂知識點的處理方法，實現(xiàn)“食品化學(xué)”課程的重要教學(xué)目標(biāo)——使學(xué)生能綜合運用相關(guān)知識解決實際工程問題。

2.3 從傳統(tǒng)教學(xué)方法向信息化方法的轉(zhuǎn)變

秉承“新工科”建設(shè)所要求的“應(yīng)加強研究和實踐，包括根據(jù)社會的實際需要應(yīng)對變化、塑造未來、繼承和創(chuàng)新、交叉和融合、協(xié)調(diào)和共享、多樣化和質(zhì)量創(chuàng)新、企業(yè)家精神和戰(zhàn)略創(chuàng)新、系統(tǒng)、開放等內(nèi)容”[7]，在“食品化學(xué)”課程的教學(xué)中引入網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)。比如，建設(shè)課程教學(xué)網(wǎng)站，將網(wǎng)絡(luò)信息資料、視頻、圖片、課件、課程音頻等資源發(fā)布供學(xué)生學(xué)習(xí)使用；依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，豐富課堂互動形式，加強師生線上交流，以便及時為學(xué)生答疑解惑。目前，應(yīng)用較多的教學(xué)平臺有雨課堂、云班課、超星學(xué)習(xí)通、教學(xué)立方、學(xué)校泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺等。教師借助平臺不但實現(xiàn)了以學(xué)生為中心的線上線下融合式教學(xué)，而且解決了課程過程性數(shù)據(jù)難記錄、課程成果無保留、教務(wù)管理和評價手段單一、學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)難把握等問題[8]。

3 食品化學(xué)課程教學(xué)改革的具體實施方案

為保證教學(xué)改革的順利實施，筆者將從4 個方面闡述“食品化學(xué)”課程教學(xué)改革的具體方案：

3.1 建立一個基于案例和實踐教學(xué)的新授課體系

根據(jù)“食品化學(xué)”課程的特點，設(shè)計了一個新的“食品化學(xué)”授課體系（見圖1）。在這個新的授課體系中，將整個授課過程分為3 個部分：①課堂講授，案例解析和項目實踐。課堂講授部分主要是保證原有課程中對相關(guān)知識點的學(xué)習(xí)過程，這是課程的根基。②案例解析是課程改革的關(guān)鍵，是知識點和項目實踐中間的橋梁。案例的選擇要涵蓋全部的知識點，同時能加深學(xué)生對知識點的理解。③項目實踐的過程是在案例的基礎(chǔ)上幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，真正去動手解決問題，從而提高個人能力。

“食品化學(xué)”課程的授課體系見圖1。

圖1 “食品化學(xué)”課程的授課體系

3.2 充分利用新的教學(xué)方法，完善教學(xué)過程

為適應(yīng)“新工科”教育理念，保證食品化學(xué)課程的教學(xué)效果，需要采用新的教學(xué)方法?！笆称坊瘜W(xué)”課程中有大量的化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)與能量代謝內(nèi)容，利用傳統(tǒng)的靜態(tài)PPT 的教學(xué)模式不能展示相關(guān)變化的全貌，無法加深學(xué)生對生僻概念和知識點的理解[9]。在教學(xué)過程中，可采取PPT 配合教學(xué)錄像等手段對這些基本概念加以講解，將原來抽象、復(fù)雜的生化反應(yīng)和機理，用圖像或動畫的形式生動地表現(xiàn)出來，既能提高教學(xué)效果，又有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情[10]。

“新工科”教育理念要求學(xué)生的學(xué)習(xí)重點從知識點記憶向知識點應(yīng)用轉(zhuǎn)變。為了達(dá)到這一目標(biāo)，“食品化學(xué)”要打破傳統(tǒng)的課堂教學(xué)機制，在授課體系中加入了案例教學(xué)和項目實踐的授課環(huán)節(jié)?！笆称坊瘜W(xué)”是一門理論和實際聯(lián)系非常緊密的課程，其中涉及的水、糖、脂類、蛋白質(zhì)、酶等內(nèi)容與人們的生活息息相關(guān)。實驗是一切自然科學(xué)研究的手段，除了熟悉基礎(chǔ)理論之外, 還要具備較強的實踐能力, 即通過實驗分析、解決問題的能力。以設(shè)計型、研究型、探索型的綜合性大實驗代替包辦式、驗證性的單一實驗[11]。案例教學(xué)和實踐教學(xué)的關(guān)鍵就是要打破原有教室的概念，實行開放實驗室，改變傳統(tǒng)理論課程和實驗課程分離的機制。案例教學(xué)的過程可安排在實驗室內(nèi)進(jìn)行，可融入“設(shè)計性”和“驗證性”的實驗教學(xué)內(nèi)容中，鼓勵學(xué)生利用課余時間進(jìn)行實驗研究，完成預(yù)先布置的設(shè)計型學(xué)習(xí)任務(wù)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生可在實驗室進(jìn)行一些探索性實驗，可以是自己設(shè)計的實驗，也可以參與任課教師的科研項目[12]。實驗室是為學(xué)生提供主動學(xué)習(xí)的平臺，可以利用“食品化學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容來培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，提高教學(xué)效果和整體教學(xué)質(zhì)量，實驗室可發(fā)揮重要作用。

3.3 豐富考核方法，轉(zhuǎn)變考核方式

“新工科”教育理念的提出不僅對傳統(tǒng)的教學(xué)方式方法提出了新的要求，也對課程考核的方法提出了新的課題。為配合教學(xué)改革的順利實施，如何改革“食品化學(xué)”課程的考核方式也是值得研究的內(nèi)容[13]。傳統(tǒng)的考核方式以考試為主，其中期末考試的成績占比一般較高，平時成績又包括課堂出勤和課程實驗成績。這種傳統(tǒng)的考核方式能夠考核學(xué)生對課程中重點知識點的記憶程度，但往往無法考核學(xué)生對其綜合運用的能力。以培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才為目標(biāo)的工程教育，在教學(xué)考核的實踐環(huán)節(jié)上，應(yīng)將學(xué)生的基本個人能力、團隊協(xié)作能力、綜合實踐能力以及學(xué)科相關(guān)知識點的運用能力融入對其專業(yè)成績的考核中。為了更全面地評價學(xué)生學(xué)習(xí)“食品化學(xué)”課程的效果，靈活多樣的考核方式必不可少。根據(jù)前述“食品化學(xué)”授課體系的內(nèi)容，可將考核方式分解為知識考核與能力考查2 個部分。

3.3.1 知識考核

學(xué)生對知識點的掌握是所有課程教學(xué)的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的考試方式在幫助學(xué)生強化知識點記憶方面有不可取代的作用。改革并不是對已有方法的全盤否定，而是要不斷使其完善，適應(yīng)新時代的要求，期末考試對加深學(xué)生掌握重點知識點，強化課程教學(xué)影響有很重要的作用，但可適當(dāng)減小成績比例。

3.3.2 能力考核

將學(xué)生從刻板的知識點記憶中解脫出來，更多地去注重對知識的運用和操作，是“新工科”教育理念中體現(xiàn)的重要轉(zhuǎn)變。因此，對于學(xué)生成績的考察，必須包含對其實踐能力的檢測，督促學(xué)生強化知識點的應(yīng)用。使學(xué)生在實踐過程中，真正體會到“食品化學(xué)”課程作為專業(yè)基礎(chǔ)課的重要性，適當(dāng)提高實踐內(nèi)容的成績比例。

3.4 建立反饋機制，跟蹤課程教學(xué)效果

“食品化學(xué)”課程的改革不應(yīng)該是通過一輪或幾輪教學(xué)過程就可以完成的?！靶鹿た啤苯逃砟畹暮诵氖强沙掷m(xù)、可發(fā)展的社會主義核心價值觀[14]，教學(xué)改革的過程也要體現(xiàn)這一理念。任何形式的改革都不可能是“一蹴而就”，要想完整評估教學(xué)改革的效果，需要建立一個反饋機制，需要在后續(xù)課程中持續(xù)考核學(xué)生對相關(guān)知識的理解和掌握，更好地考核教學(xué)效果，在實踐過程中不斷進(jìn)行調(diào)整與完善，需要整個食品工程學(xué)科的課程都參與到“新工科”教育改革中來，為培養(yǎng)新時期的卓越工程師作出貢獻(xiàn)。

4 結(jié)語

教學(xué)過程的改革是一項長期、艱巨的任務(wù)，需要任課教師在教研室或課程團隊的組織下，在各自的教學(xué)過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，同時要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能積極配合相關(guān)教學(xué)活動的進(jìn)行?！靶鹿た啤苯逃砟畹奶岢稣且蚱圃械慕逃绞剑浞终{(diào)動學(xué)生的主觀能動性，從原來的“要我學(xué)”改變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。依靠基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革，逐步實現(xiàn)“新工科”建設(shè)的目的：面向地方培養(yǎng)工程技術(shù)應(yīng)用型人才、面向產(chǎn)業(yè)開展技術(shù)開發(fā)[15]。多種方式相結(jié)合的教學(xué)活動不僅要求學(xué)生更積極地參與教學(xué)過程，也給任課教師提出了新的挑戰(zhàn)。教與學(xué)是一個不斷完善、彼此促進(jìn)的過程，不斷摸索符合“新工科”教育理念的新方法，才能使食品化學(xué)課程在食品科學(xué)工程人才培養(yǎng)過程中發(fā)揮更大作用。