“食品化學”課程基于學以致用理念的教學探索

李江濤，丁玉琴，楊英，付湘晉，周文化，韓文芳

食品科學與工程學院，中南林業(yè)科技大學（長沙 410004）

目前，我國提出的構(gòu)建“大食物觀”，是食品產(chǎn)業(yè)即將迎來高質(zhì)量發(fā)展的新機遇，迫切需要大量具有創(chuàng)新能力和實踐技能的高素質(zhì)應用技術(shù)型人才，這就要求高等教育在教育貫徹中深化學以致用的教育理念，將教學內(nèi)容與生產(chǎn)實際相結(jié)合，加強理論到實際應用的知識轉(zhuǎn)化，重視及培養(yǎng)學生綜合運用所學知識以分析和解決實際問題的能力。

高等教育強調(diào)學生對某一領(lǐng)域知識系統(tǒng)性、完整性與全面性的掌握，但大部分學生不能有效地將所學理論知識聯(lián)系并應用于實踐，普遍存在解決實際問題能力不足的問題。作為食品相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)核心課程的“食品化學”則是打開食品科學認知之門所不可或缺的鑰匙。為充分發(fā)揮“食品化學”課程在食品人才培養(yǎng)中的主渠道作用，讓學生具有自主學習并綜合運用課程知識去分析和解決日常生活、食品實際生產(chǎn)及品質(zhì)控制等問題的能力，文章結(jié)合團隊多年教學實踐和食品產(chǎn)業(yè)人才需求提出基于“學以致用”教育理念的“食品化學”理論課程教學體系。鑒于現(xiàn)有教學所處困境，結(jié)合學?！傲⒌聵淙恕钡娜瞬排囵B(yǎng)總目標，從融入思政元素、提質(zhì)教學內(nèi)容、優(yōu)化教學模式、革新教學方法、完善考核方式等方面對“食品化學”進行課程改革探索，供教學同行商榷。

1 “食品化學”課程理論教學中存在的問題

作為將化學的基礎(chǔ)理論應用于食品學科紐帶課程，“食品化學”需要有機銜接“有機化學”“無機與分析化學”“食品生物化學”等先修課程以及“食品分析”“食品工藝學”等后修課程。然而，“食品化學”受具有理論性強且涉及多學科、知識內(nèi)容覆蓋廣泛且繁雜瑣碎等內(nèi)在特點以及學時較少、教學形式受限等外部因素的影響，令食品專業(yè)學生心存畏難。

首先，“食品化學”的教學內(nèi)容涉及“水分”“碳水化合物”“脂類”“蛋白質(zhì)”等十一個章節(jié)。每一章內(nèi)容又涵蓋從結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系到食品組分之間在食品加工、儲藏中的相互作用及其變化等知識點，再到這些變化和作用對食品色、香、味、質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)和保藏的影響。在傳統(tǒng)教學中，學生對于如此寬泛且理論性強的課程內(nèi)容、繁多且雜亂的知識點普遍存在理解困難，不易掌握到重點，難以梳理自己的邏輯形成系統(tǒng)的知識體系，進而對課程學習產(chǎn)生厭煩情緒，學習興趣降低，收效甚微。

其次，“食品化學”中幾乎每個章節(jié)都需要“有機化學”“無機及分析化學”“物理化學”“食品生物化學”的知識點去詮釋化學本質(zhì)。如：“水分子的締合作用”需要與“無機及分析化學”中的sp3雜化、氫鍵、極化等知識點有效結(jié)合；“碳水化合物的結(jié)構(gòu)”則需要結(jié)合有機化學中旋光性、差向異構(gòu)、端基異構(gòu)等知識點，這些知識點的交叉要求學生在具備一定的化學基礎(chǔ)上，還要將已經(jīng)掌握的化學知識與食品專業(yè)知識融合，但教學中發(fā)現(xiàn)不少學生的化學理論基礎(chǔ)較薄弱且存在抵觸的心理。

再次，雖然大部分教師已經(jīng)結(jié)合當前應用型食品人才的需求，及時改變了傳統(tǒng)的教學理念，在一定程度上改變了以講授為主、以教為中心的傳統(tǒng)教學模式。線上線下混合教學模式的構(gòu)建雖然更加注重學生的主體性，但線上學習高度依賴于學生的自律，難以轉(zhuǎn)變部分學生“要我學”“要我多費精力學”的觀念。同時，教學內(nèi)容更新速度滯后于相關(guān)新成果和新技術(shù)的快速發(fā)展，多數(shù)新成果和新技術(shù)未呈現(xiàn)于“食品化學”教材和教學中。這樣與實際生產(chǎn)脫節(jié)的知識傳授難以調(diào)動學生的好奇心和求知欲，不利于學生對“食品化學”知識點的靈活掌握，也不利于學生的深度學習和綜合創(chuàng)新，使得應用型人才的培養(yǎng)無法滿足市場需求。

此外，反映教學成效的課程考核隨著教學模式的改變也進行了改革，在期末考試成績、課堂出勤率、上課回答問題情況及課后作業(yè)完成情況等的基礎(chǔ)上加強了對學生網(wǎng)絡學習過程和自主學習效果的評價，但很大程度上仍依賴于教師去評價。

總之，目前“食品化學”理論課程的教學改革取得了一定的成效，但仍未能充分調(diào)動應試狀態(tài)下學生的學習興趣和自主能動性，難以達成學以致用、融會貫通的培養(yǎng)目的。有必要進一步圍繞學以致用的教學理念對“食品化學”理論課程進行教學團隊的建設、教學過程的精心設計、教學方法的調(diào)整革新、教學內(nèi)容的提質(zhì)重構(gòu)、考核方式的多元化完善，以持續(xù)改進理念建立“達成度評價-反饋-改進”機制。

2 教學團隊的建設

“食品化學”是我校食品科學與工程、食品質(zhì)量與安全及糧食工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，旨在為培養(yǎng)食品行業(yè)的高素質(zhì)技能型人才奠定堅實的理論基礎(chǔ)，通過激發(fā)學生學習興趣及探索問題、分析問題、解決問題的潛能達到把知識學“活”、學以致用的根本目標。為此，學校以教學能力與實踐能力并肩的專業(yè)課教師、實驗輔助教師、教學科研教師、企業(yè)導師組建了知識技能互補且能力、年齡、職稱等合理梯度搭配的“食品化學”教學團隊，通過在教學改革和實踐任務中相互合作共同提升課程資源建設、課程教學設計、持續(xù)改進等能力，有效提高教學質(zhì)量。

教學團隊不定期與先修課程、后修課程的授課教師開展研討會，相互協(xié)調(diào)與配合，力求探索適用于不同課程相互滲透、表里融合、串聯(lián)遞進的聯(lián)動教學模式[1-2]。在盡量避免相關(guān)知識點重復講授的基礎(chǔ)上使“有機化學”“無機及分析化學”更貼近食品相關(guān)專業(yè)的理論知識需求。根據(jù)“食品生物化學”與“食品化學”課程定位和側(cè)重點的不同，對于相互重疊的教學內(nèi)容和知識點進行總體規(guī)劃與合理分配。此外，“食品化學”應積極與“食品分析”“食品營養(yǎng)”“食品工藝學”等課程教師注意在涵蓋完整知識鏈的同時結(jié)合后修課程的理論基礎(chǔ)需求合理調(diào)整教學結(jié)構(gòu)，做到有的放矢以提升課堂有效性。

3 教學過程的精心設計

“食品化學”課程采用“課前知識傳遞、課中知識內(nèi)化、課后知識拓展”的線上線下混合式智慧教學模式[3]，以學生為主體、教師為主導開展教學活動，將線上自學與線下導學相結(jié)合、教師講授與學生自學相結(jié)合、教師評學與學生評教相結(jié)合、作業(yè)檢測與討論相結(jié)合[4]。

在課前線上自主探索性預習階段，學生根據(jù)自身知識基礎(chǔ)、每周學習任務在學習通平臺教師所搭建的線上課程中針對性地自學章節(jié)相關(guān)視頻及配套PPT課件，使信息收集能力、獨立思考能力和自主學習能力得到培養(yǎng)。比如，在“脂類的氧化”章節(jié)的線上教學資源中，學生通過復習前驅(qū)知識以掌握不飽和脂肪酸的結(jié)構(gòu)，并借助分子軌道理論以認識氧的基態(tài)、激發(fā)態(tài)，通過預習了解自動氧化、光敏氧化、酶促氧化的氧化機理等學習內(nèi)容，帶著對重點、難點的理解進入課堂學習。

教師立足于線上學習數(shù)據(jù)通過量化分析學生的學習行為以針對性地設計適量、適度的課堂授課內(nèi)容，充分考慮學生自學過程中的盲區(qū)，抓住學生難以理解的難點問題，做到有的放矢。在線下課堂導學階段，教師基于OBE理念以主題討論、案例剖析、隨堂測驗等方式開展精準教學[5]。首先，通過創(chuàng)設情境或圍繞布置的課前自學內(nèi)容，提出問題幫助學生梳理當堂課程的知識框架。比如，提到脂肪的氧化，同學們是會想到油炸食品誘人的香氣還是核桃、榛子、松子、黃豆、臘肉等出現(xiàn)的難聞哈喇味？然后，借助學習通平臺開展習題練習或搶答小測試以引導學生回顧和鞏固易理解的基礎(chǔ)性知識。最后，教師補充講解近三年國內(nèi)外主要期刊所發(fā)表的有關(guān)食用油與含脂食品的抗氧化新手段，引導和啟發(fā)學生思考和討論，以進一步開發(fā)其研究思路，培養(yǎng)其科研創(chuàng)新思維。

在課后線上鞏固與拓展階段，教師提出對應章節(jié)的討論主題使學生充分地開動腦筋并互相交流，然后每組形成一個簡單的總結(jié)報告上傳到學習通。比如，“脂類”這一章討論主題包括“結(jié)合脂類的組成分析為什么市面上食用油的價格差異那么大？”等。老師通過學習通可以很準確地把握各組的討論情況及學生們對相關(guān)知識點的掌握情況，并及時地給予反饋和指導。進一步在學習通平臺搭建食品化學相關(guān)前沿文獻的分享與閱讀專題討論版塊，鼓勵學生閱讀和思考，促進知識的深化。

除此之外，還需要建立“達成度評價-反饋-改進”機制，圍繞想教學生什么知識、用什么方法幫助學生學習、如何知道學生學會了等核心問題進行教學實踐與改革，以助力學生在工程知識能力、問題分析能力和科學研究能力的達成[6]。

4 教學內(nèi)容的提質(zhì)重構(gòu)

要實現(xiàn)學生對食品化學知識的學以致用，課程的教學內(nèi)容應在抓住課程的“化學”本質(zhì)的基礎(chǔ)上突出其“食品應用”特色。教學內(nèi)容的提質(zhì)增效主要體現(xiàn)在搭建脈絡清晰的課程框架并注重學科交叉、注重基礎(chǔ)性與豐富性、注重理論與實用性相結(jié)合，把零散問題系統(tǒng)化、抽象問題形象化、復雜問題簡單化、深奧問題通俗化，做到知識點明確、重點突出、條理清楚、有例可尋。

4.1 注重學科交叉，加強學科的聯(lián)動教學

首先，對于單糖結(jié)構(gòu)、脂肪酸結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等與先修課程重復但必須掌握的內(nèi)容，在學習通發(fā)布教學視頻和相關(guān)資料，學生自主復習并完成小測試加深理解。知識點的講授秉承“食品變化”為主、“化學原理”為輔的原則，把教學重點放在食品加工、保藏過程中發(fā)生并影響食品品質(zhì)變化的內(nèi)容等方面。其次，該課程著重細述食品主要成分的結(jié)構(gòu)乃至性質(zhì)在食品加工、貯藏等過程中的變化，以及這些變化對食品品質(zhì)、營養(yǎng)、風味口感和儲藏穩(wěn)定性的影響，將營養(yǎng)成分的生理功能、膳食來源等相關(guān)知識點留給后修課程“食品營養(yǎng)學”，將“食品風味化學”“色素與著色劑”“食品添加劑”的主題內(nèi)容留給后修課程“食品添加劑”。

4.2 注重基礎(chǔ)性、豐富性與先進性

基于“教得明白、隨時能用、不會過時”的選取原則，教學內(nèi)容應在傳授原汁原味理論的基礎(chǔ)上從實用主義的角度出發(fā)，適當擴展、延伸，更助于調(diào)動學生的學習積極性，讓學生有興趣自我學習和自我更新知識，培養(yǎng)學生綜合運用知識解決問題的能力。

首先，教學團隊根據(jù)“食品化學”對食品相關(guān)專業(yè)畢業(yè)要求的貢獻明確自身所教，制定相關(guān)的教學策略，逐條確定與之相對應的教學內(nèi)容，實現(xiàn)教師教得明白，讓學生學得明白。

其次，將易理解的基礎(chǔ)性知識點進行碎片化整理，以知識點為單位融合食品貯藏與加工實例，精心制作為不超過15 min的教學小視頻引導學生課下自學，并配套相應的試題庫和小節(jié)測試檢驗學生對相關(guān)知識點的理解和掌握。比如說，講授“食品中水存在的形態(tài)”可借助“固體形態(tài)的果凍與液態(tài)的牛奶，誰的水分含量高？”等貼近日常生活的實例與現(xiàn)象引起學生的探知欲望。

再次，教師努力提升專業(yè)知識素養(yǎng)，將教材中晦澀難懂的文字描述經(jīng)深度理解與提煉，對教學內(nèi)容的重點、難點進行有效重構(gòu)，站在學生角度精心設計教學細節(jié)，在課堂教學時通過學生感興趣的話題深入淺出地將難以理解的內(nèi)容呈現(xiàn)給學生，讓學生學得進、記得住。以美拉德反應的課堂教學為例，先拋出面包、餅干等食品產(chǎn)生誘人色香的原因，引發(fā)學生對背后所隱藏化學本質(zhì)的好奇心，鼓勵學生結(jié)合相關(guān)食品的特征成分及加工工藝談談褐色色素、特殊風味的產(chǎn)生原因。再介紹Maillard反應的發(fā)現(xiàn)源于法國化學家L.C Maillard采用葡萄糖作催化劑合成多肽時實驗未按預期進行，進而啟發(fā)學生從異常實驗現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)科學問題。通過當堂進行話題的互動討論，讓學生在分析與思考中主動地發(fā)現(xiàn)Maillard反應的影響因素，既能體驗找到答案的成就感，又增強了學生立足于食品專業(yè)角度能為社會做切實貢獻的自信心。進一步在學習通拓展資料區(qū)以文檔、圖片及視頻演示介紹Maillard反應產(chǎn)物的制備、抗氧化作用等最新科研成果，讓學生體會到Maillard反應對食品工業(yè)的影響力，啟迪和鼓舞學生樹立自己的努力目標，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

最后，教師應時刻關(guān)注國內(nèi)外最新食品科技動態(tài)以保證自身知識體系的更新與完善。在教學設計中，要對接行業(yè)前沿發(fā)展動態(tài)和相關(guān)教師具體的產(chǎn)研成果，及時將食品學科最新的研究內(nèi)容、科研動態(tài)、食品加工最新技術(shù)等以具體案例的形式融合到課程教學當中。通過教學內(nèi)容與科技發(fā)展的緊密結(jié)合，有效增進學生對課程的興趣，有助于學生積累更多的知識以培養(yǎng)其科學態(tài)度、創(chuàng)新思維和科技應用能力，達到學以致用的目的。

4.3 結(jié)合實例剖析

為了加深學生對相關(guān)知識點的理解和掌握，教學團隊精心收集并整理應用于實際生產(chǎn)生活的典型實例，從實用主義的角度出發(fā)，通過學生感興趣的話題對教學內(nèi)容進行有效重構(gòu)。比如，“蛋白質(zhì)的凝膠化作用”可借助于鹵水豆腐、石膏豆腐、內(nèi)酯豆腐因制作工藝不同而導致感官品質(zhì)差異的實例，將所涉及的“蛋白質(zhì)變性”“蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互作用”“蛋白質(zhì)與溶質(zhì)的之間相互作用”等抽象和復雜的理論以抽絲剝繭的方式進行剖析，使學生能夠通過食品成分所發(fā)生的變化產(chǎn)生深刻的印記。進一步引導學生積極思考豬皮凍、雞蛋等食品中蛋白質(zhì)凝固的原理，充分體現(xiàn)理論與實踐的結(jié)合，提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生學以致用的意識。

4.4 與時俱進的思政教育

為落實“立德樹人”的根本任務，教學團隊在確定學以致用課程目標的基礎(chǔ)上，認真梳理、深度發(fā)掘并凝練知識點中的思政教育素材，結(jié)合采用案例教學將思想政治教育元素與專業(yè)知識、傳統(tǒng)食品文化和最新科研成果有機地融合在課程教學中，力爭樹立學生實事求是的科學精神和良好的職業(yè)責任感。思政切入點的挖掘主要包括剖析古今中外的經(jīng)典案例以闡述傳統(tǒng)食品中的東方智慧、借助科學原理以揭示傳統(tǒng)食品中的科學內(nèi)涵、引入當今我國食品產(chǎn)業(yè)在傳承基礎(chǔ)上的開拓創(chuàng)新[7]。例如，結(jié)合淀粉糊化與老化的專業(yè)知識，從清朝將面條煮熟油炸后佐以湯的“伊面”介紹到方便面的應運而生以及方便米飯的應需而生，增強學生的民族自豪感和專業(yè)認同感，讓同學們意識到技術(shù)革新改善生活，學好專業(yè)知識并學以致用具有重要的現(xiàn)實意義[8]。

5 考核方式的多元化

為了考察學生從整體結(jié)構(gòu)上把握知識和靈活運用所學知識的能力，課程采用多種方式（筆試、討論、測驗等）、多個階段（平時測試、討論測評、期末考核等）、多種類型（課堂報告、隨堂測試、小班討論等）的多元化考核方式，最大程度激勵學生參與教學全程。具體如下：期末閉卷考試成績（60%）、考勤（5%）、學習筆記（5%）、課堂研討參與情況（5%）、隨堂測驗（5%）、章節(jié)測試（10%）、學習通小組討論（5%）、課外視頻或資料閱讀報告（5%）。

其中，試卷考試內(nèi)容注重綜合能力考核，減少死記硬背的題目，增加解釋現(xiàn)象等綜合性應用題，以考察學生對知識點的理解及其分析問題、解決問題的能力。如以“食品在貯藏和加工過程中常常會發(fā)生顏色變化。①酸橙經(jīng)打漿加熱后，顏色變褐。②蘋果、土豆切開不久變黑。③面包在焙烤過程中上色。請用食品化學的相關(guān)知識逐一解釋這些褐變現(xiàn)象的發(fā)生原因。另請結(jié)合發(fā)生②③顏色變化的影響因素及具體實例說明在食品加工中對這兩種褐變反應的利用和抑制可采取的措施?！币活}考核學生對“褐變”這一知識點的應用能力與綜合分析能力。章節(jié)測試多為開放性作業(yè)，要求學生自主查閱資料拓展知識面、結(jié)合具體食品梳理歸納知識體系，以加深學生對所學知識的宏觀把握和實際應用的能力。

6 結(jié)語

針對“食品化學”的教學現(xiàn)狀，組建了知識技能互補、梯度搭配合理的教學團隊，精心設計了“課前知識傳遞、課中知識內(nèi)化、課后知識拓展”的線上線下混合式教學模式，立足于學科聯(lián)動、學以致用、與時俱進，重構(gòu)了教學內(nèi)容，制定了多元化考核方式，并通過對課程目標達成度評價的分析保障課程的提高與持續(xù)改進。這些改革措施可以顯著提升教學的有效性、實用性和系統(tǒng)性，對“食品化學”今后的教學工作提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。教師應在教學過程中進行不斷的探索，以滿足高素質(zhì)應用型人才的需求。