“新工科”背景下師范院校“食品化學(xué)”實驗課程的設(shè)計與實踐

廖敏，趙秋月，解紅霞

綿陽師范學(xué)院（綿陽 621000）

為主動擁抱新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，教育部、中央政法委、科技部等部門于2019年在天津聯(lián)合啟動“六卓越一拔尖”計劃2.0，全面推進(jìn)新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科（簡稱“四新”）建設(shè)，以提高高校服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展能力[1]。同時，四川省為引導(dǎo)我省地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，提出了要創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，建立專業(yè)鏈與產(chǎn)業(yè)鏈對接、課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對接、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對接的協(xié)同育人機(jī)制，積極推進(jìn)項目教學(xué)、案例教學(xué)、工作過程導(dǎo)向教學(xué)等教學(xué)模式[2]。

近年來，綿陽師范學(xué)院立足地方、服務(wù)地方、積極融入地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，不斷加大辦學(xué)體制、人才培養(yǎng)模式等方面的改革與創(chuàng)新。人才培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新關(guān)鍵所在就是課程改革。作為師范院校中非師范專業(yè)的必修課程“食品化學(xué)”如何提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生成為高層次的技術(shù)應(yīng)用型人才，需要改變原有教學(xué)思維，重新設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)方法和教學(xué)手段[3]。

“食品化學(xué)”課程內(nèi)容包括：研究食品材料（原料和產(chǎn)品）中主要成分的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；食品在貯藏、加工和包裝過程中可能發(fā)生的化學(xué)和物理變化；食品成分的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化對食品質(zhì)量和加工性能的影響等[4]。因此“食品化學(xué)”相關(guān)實驗課程除了強(qiáng)化理論知識、培養(yǎng)實驗技能之外，更重要的在于讓學(xué)生在實驗過程中直觀了解到食品在貯藏、加工過程中的各種現(xiàn)象，掌握這些現(xiàn)象發(fā)生的基本原理，在具體的“食品化學(xué)”實驗項目中鍛煉出發(fā)現(xiàn)問題并分析、解決問題的能力同時激發(fā)學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)的熱情。此次研究綜合考慮了后續(xù)課程“食品加工原理與技術(shù)”“食品工藝學(xué)”實驗課程的需要，主要從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、考核方式等方面對“食品化學(xué)”實驗課程進(jìn)行了改革創(chuàng)新，旨在提高教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

1 “食品化學(xué)”實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 學(xué)生學(xué)情

綿陽師范學(xué)院是一所以師范生培養(yǎng)為主的二本院校，生物技術(shù)專業(yè)是在學(xué)校響應(yīng)國家關(guān)于地方高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的政策下開始招生的。生源質(zhì)量比師范生略低，部分新高考地區(qū)的學(xué)生高中選科沒有學(xué)習(xí)化學(xué)，導(dǎo)致生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生化學(xué)相關(guān)知識基礎(chǔ)薄弱甚至是零基礎(chǔ)。

1.2 教學(xué)方法

實驗課堂上，教師先講授實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟，并對相關(guān)實驗儀器進(jìn)行簡單的演示操作，然后學(xué)生按部就班操作儀器完成實驗。受實驗室條件限制，實驗課一般2～3人小組進(jìn)行，部分學(xué)生渾水摸魚不認(rèn)真預(yù)習(xí)，實驗課堂中因動手能力差不愿意上手操作，實驗報告用同組同學(xué)的結(jié)果敷衍了事，久而久之對實驗課乃至理論課都失去興趣和積極性。實驗項目大多以驗證性實驗為主，以驗證實驗?zāi)康?、觀察實驗現(xiàn)象為主，無法調(diào)動學(xué)生探索新知識的主觀能動性，對新工科背景下培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力極為不利。

1.3 教學(xué)內(nèi)容

從之前的“食品化學(xué)”實驗課教學(xué)安排來看，主要還是集中在食品各組分的含量分析方面，實驗項目與食品分析課程有大量的重合，并沒有讓學(xué)生直觀了解到食品組分在食品加工、貯藏過程中經(jīng)歷的物理及化學(xué)變化，以及這些變化對食品品質(zhì)及加工、貯藏有何影響。實驗課與理論課內(nèi)容脫節(jié)，實驗內(nèi)容與食品工業(yè)生產(chǎn)實際情況結(jié)合太少，無法培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，探索如何將理論知識應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中。

1.4 考核方式

“食品化學(xué)”實驗課考核分為三個部分：考勤、實驗報告、實驗操作考試。單純只考核學(xué)生出勤情況，學(xué)生人來心不在，沒有參與感。實驗報告完成情況也不理想，預(yù)習(xí)報告就是機(jī)械性抄寫實驗講義，缺乏獨(dú)立思考，沒有通過預(yù)習(xí)提出疑問并帶著問題進(jìn)行實驗，通過實驗解決問題的過程，學(xué)生無法獲得成就感進(jìn)而對課程不能產(chǎn)生興趣。結(jié)果報告存在杜撰、篡改、抄襲等現(xiàn)象，對培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科研作風(fēng)有惡劣影響。實驗操作考試只是考察如移液管、分析天平等基礎(chǔ)儀器的使用，嚴(yán)重影響了對學(xué)生的綜合能力的培養(yǎng)。

2 “食品化學(xué)”實驗教學(xué)改革實踐

2.1 課程內(nèi)容改革

“食品化學(xué)”是應(yīng)用轉(zhuǎn)型的生物技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課程，與“生物化學(xué)”“食品加工原理與技術(shù)”“食品工藝學(xué)”“食品感官評定”“食品質(zhì)量與安全”等課程密切相關(guān)。因此，“食品化學(xué)”實驗課程內(nèi)容更傾向于培養(yǎng)學(xué)生：能夠應(yīng)用食品化學(xué)相關(guān)知識解釋民眾關(guān)注的食品安全問題；能夠利用食品化學(xué)相關(guān)技術(shù)改善食品品質(zhì)、開發(fā)新的食物資源、革新食品加工工藝和貯運(yùn)技術(shù)、科學(xué)調(diào)整膳食結(jié)構(gòu)、改進(jìn)食品包裝、加強(qiáng)食品質(zhì)量控制及提高食品原料加工和綜合利用水平[5]。因此，在“食品化學(xué)”的實驗項目設(shè)計時，課題組充分考慮各相關(guān)課程的重合，選擇適合的實驗項目，更好地與后續(xù)專業(yè)課程銜接融合，培養(yǎng)學(xué)生將理論知識應(yīng)用到食品生產(chǎn)、生活實際中去，最大程度的調(diào)動學(xué)生對食品專業(yè)的興趣和積極性[6]?！笆称坊瘜W(xué)”與其他課程實驗項目的相關(guān)性見表1。

表1 “食品化學(xué)”與其他課程實驗項目的相關(guān)性

開設(shè)與社會熱點和科研動態(tài)相結(jié)合的開放創(chuàng)新性實驗項目，激發(fā)學(xué)生對于課程知識點探索的熱情。選擇食品安全相關(guān)的社會熱點與“食品化學(xué)”實驗課程相結(jié)合，學(xué)生通過實驗分析相關(guān)食品化學(xué)原理，大家一起來“辟謠”，進(jìn)而使學(xué)生在之后的見習(xí)、實習(xí)、工作、生活中，能夠高度重視和自覺承擔(dān)社會責(zé)任，堅守職業(yè)道德、秉持食品安全意識、遵守食品國家標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，如發(fā)現(xiàn)食品安全隱患時，學(xué)生能小心求證并積極向有關(guān)部門反映，杜絕食品安全事故的發(fā)生。例如，某自媒體博主發(fā)布了大量短視頻聲稱食品中有“科技與狠活”[7]。課題組密切關(guān)注該博主，選擇“一點肉沒有的科技淀粉腸”“明膠片混合糖漿，制作即食燕窩”這兩個視頻推送給正在上課的2021學(xué)生觀看，讓學(xué)生分析相關(guān)的食品化學(xué)原理并在實驗室復(fù)刻該視頻，有效加深了學(xué)生對相關(guān)理論知識的掌握。并且通過開放創(chuàng)新性實驗項目，極大地提升了學(xué)生分析、解決問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力[8]。

2.2 教學(xué)方法改革

產(chǎn)出導(dǎo)向教育（Outcome-Based Education，OBE）是基于成果導(dǎo)向的創(chuàng)新教育模式，是目前工科專業(yè)教學(xué)改革的前沿方向。OBE模式主要是以學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向，主張一切教學(xué)活動應(yīng)圍繞學(xué)生預(yù)期的學(xué)習(xí)成果來展開并進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)[9]?！笆称坊瘜W(xué)”實驗教學(xué)內(nèi)容與其他專業(yè)課程密切相關(guān)，因此課題組選用一些食品加工過程內(nèi)容作為學(xué)習(xí)產(chǎn)出導(dǎo)向來進(jìn)行教學(xué)[10]。例如，過氧化物酶的測定和酶促褐變的抑制這兩個實驗項目，課前，學(xué)生在“學(xué)習(xí)通”平臺上觀看水果罐頭的加工過程的視頻[11]，并思考回答相關(guān)問題：“為什么梨去皮后要泡在水里？”“泡梨塊的水是自來水嗎？”“為什么梨塊裝罐前要投入沸水中？”。課中，學(xué)生觀測到卷心菜投入沸水后經(jīng)不同的時間撈出，再與試劑反應(yīng)后呈現(xiàn)出不同的現(xiàn)象，得出過氧化物酶的活性隨熱燙時間的延長而降低這一結(jié)論，回答水果罐頭制作過程為什么要把梨塊投入沸水中的問題，并且基于此原理可以在其他課程實驗“水果罐頭的制作”調(diào)整熱燙的時間以取得更好的效果。

鼓勵學(xué)生提出設(shè)想，設(shè)計方案，通過實驗解決疑問，顯著提高學(xué)生參與“食品化學(xué)”實驗課程的熱情。同學(xué)們會帶著自己想要探索研究的食品或者原料來實驗室上實驗課。如前文提到的酶促褐變的抑制這個實驗項目，學(xué)生帶到實驗室的材料有蘋果、香蕉、枇杷、樹葉、草葉等，他們發(fā)現(xiàn)水果熱燙之后雖然褐變問題得到解決，但是香蕉等不呈塊狀、軟爛、不堪食用。同學(xué)們通過深刻理解理論課程內(nèi)容、查閱資料、小組討論、請教老師等方式終于對此現(xiàn)象做出了合理的解決辦法。通過這樣的實驗課，培養(yǎng)了學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，并且掌握了如何將理論知識應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中，提升學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

2.3 考核方式改革

“食品化學(xué)”實驗課程采用產(chǎn)出導(dǎo)向教育OBE模式進(jìn)行教學(xué)，需要全面改革考核方式[12]。改革后的“食品化學(xué)”實驗課程總評成績=課前“學(xué)習(xí)通”問題回答（20%）+實驗報告成績（50%）+實驗操作（30%）。

課題組以培養(yǎng)方案中的畢業(yè)要求為產(chǎn)出導(dǎo)向，要求學(xué)生以畢業(yè)論文的版式來完成實驗報告，如：實驗原理、實驗?zāi)康呐c意義類比于畢業(yè)論文的文獻(xiàn)綜述；實驗步驟類比于畢業(yè)論文的材料與方法；實驗結(jié)果類比于畢業(yè)論文的結(jié)果與分析；誤差分析、實驗總結(jié)類比于畢業(yè)論文的結(jié)論與討論，特別是實驗結(jié)果，不僅要求必須如實報告數(shù)據(jù)，還要求根據(jù)實驗原理來分析得出這些數(shù)據(jù)的原因；實驗總結(jié)要求各小組之間進(jìn)行比較，為什么采用相同的試劑會出現(xiàn)不同的結(jié)果？采用不同的材料為什么會導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)差異？從而避免了同學(xué)們抄襲實驗報告、交差了事的行為，調(diào)動學(xué)生積極主動思考問題，更好地掌握理論知識。如果出現(xiàn)與預(yù)期不符合的實驗結(jié)果，要求學(xué)生也必須如實報告結(jié)果，但要分析實驗過程中哪個環(huán)節(jié)出了問題，這樣既培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科研作風(fēng)，又提高了學(xué)生探索知識的積極性。

實驗操作不再單獨(dú)考試，而是在整個實驗課進(jìn)行過程中，通過指導(dǎo)老師觀察和實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)反饋得出實驗操作分?jǐn)?shù)。對于渾水摸魚不動手的學(xué)生，指導(dǎo)老師會在一旁引導(dǎo)監(jiān)督、即時糾正不規(guī)范操作，充分調(diào)動學(xué)生參與實驗的積極性，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。

3 教學(xué)改革成效

通過引入OBE模式進(jìn)行“食品化學(xué)”實驗課程改革，使課程目標(biāo)與畢業(yè)要求實現(xiàn)對標(biāo)完成[13]。通過改革后的“食品化學(xué)”實驗課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握食品中主要成分在貯藏、加工過程中可能發(fā)生的化學(xué)和物理變化，能熟練應(yīng)用食品化學(xué)及相關(guān)知識和技術(shù)設(shè)計實驗并能獨(dú)立實施，初步具備創(chuàng)新思維方式和運(yùn)用該課程知識和研究方法分析問題、解決問題的綜合能力，讓學(xué)生理解理論知識與生產(chǎn)實踐的關(guān)系，具有食品安全、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展等社會意識。

通過“食品化學(xué)”實驗課程改革實踐，學(xué)生在后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中繼續(xù)完善，使學(xué)生打下了堅實的實驗理念和技能基礎(chǔ)，擁有嚴(yán)謹(jǐn)求實的科研作風(fēng)，培養(yǎng)了創(chuàng)新思維意識及小組協(xié)作能力。學(xué)生在完成畢業(yè)論文時，選題、設(shè)計方案基本能獨(dú)立完成，畢業(yè)論文實驗進(jìn)行中遇到問題也能找到切入點進(jìn)行分析、反復(fù)探究，論文撰寫符合科技論文的邏輯、條理清楚。

通過“食品化學(xué)”實驗課程改革實踐，顯著增強(qiáng)了學(xué)生對食品專業(yè)的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，學(xué)生積極參與各類科研創(chuàng)新實踐活動，如“挑戰(zhàn)杯”、“生命之星”、“互聯(lián)網(wǎng)+”、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃等，全面提升了學(xué)生的綜合能力。

4 結(jié)語

目前，綿陽師范學(xué)院處于向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期，學(xué)校通過不斷加大辦學(xué)體制、人才培養(yǎng)模式等方面的改革與創(chuàng)新，以提高高校服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展能力[14]?！笆称坊瘜W(xué)”課程先后被批準(zhǔn)為校級一流課程、課程思政示范課程加以建設(shè)，在新工科背景下的“食品化學(xué)”實驗課程嘗試從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面進(jìn)行了改革，取得了良好成效，將在建設(shè)省級一流課程方向繼續(xù)努力，推動課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對接、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對接的協(xié)同育人機(jī)制完善，培養(yǎng)高層次的技術(shù)應(yīng)用型人才[15]。