研究生“高級食品化學實驗”教學模式探索

張英春，丁忠慶，王榮春，盧衛紅

（哈爾濱工業大學化工與化學學院，黑龍江哈爾濱 150001）

“高級食品化學實驗”主要針對食品專業的研究生而開設的實驗課程，并作為哈爾濱工業大學食品科學與工程專業的一門重要的必修專業基礎課。食品中的營養成分在加工貯藏過程中的變化及其對食品質量和加工性能的影響都具有重要的指導意義，“高級食品化學實驗”主要是利用大型儀器對食品中的功能性成分進行分離純化、對微量元素在食品中的賦存狀態等進行分析。開設“高級食品化學實驗”，不僅能使學生鞏固已學的專業基礎知識，更能讓學生掌握一些實驗手段和實驗技能，有助于培養學生的實踐創新能力和研究開發能力。因此，如何針對實驗內容進行優化，對教學和實驗模式的探索，已經引起了各高校的重視[1-2]。

“高級食品化學實驗”一共設計了24學時的實驗課，如何在實驗教學過程中培養學生的綜合能力一直是廣大教師長期探討的問題。結合多年的實驗教學經驗，認為調動學生實驗的積極性是提高實驗教學質量、培養學生綜合能力的最有效途徑。以學院“高級食品化學實驗”的實際情況，探討“高級食品化學實驗課”教學模式探索中的問題與對策。

1 研究生實驗教學目前存在的問題

1.1 “高級食品化學”研究生教材缺乏

“高級食品化學”作為食品科學類研究生一門必修課程，目前高水平和權威性的教材缺乏。直至2009年，我國才有了唯一的研究生食品化學教材《高級食品化學》，由中國海洋大學汪東風教授主編。2012年有了段振華教授主編的《高級食品化學（高等學校研究生教材）》，目前各個高校基本上都是參照這2本教材進行理論課程內容的設置。但是，有關“高級食品化學”實驗課程的教材目前還沒有見到。隨著國家對研究生培養目標的提高，對“高級食品化學實驗”內容的設置就提出了更高的要求。因此，如何在實驗教材缺乏的情況下，有效組織實驗內容，并達到很好的教學效果就顯得尤為重要。

1.2 實驗內容設計上存在的問題

我國的研究生實驗教學基本上是延續本科生的教學體系，因為沒有可以參考的教材，所以大多數食品類院校都會參考本科生的“食品化學”的實驗教材，再查閱一些文獻，結合學校研究生教學實驗室現有的實驗條件進行實驗內容的設計和安排，目前可以參考的教材主要由黃曉鈺主編的《食品化學與分析綜合實驗》 （第2版）。在這本教材里涉及到了一部分綜合實驗，在這些實驗內容的基礎上加以延伸，但是也面臨著很多困難，因為大部分的實驗既要求有可操作性，學生要能參與其中，又要求有明顯的結果可見性，因此實施過程中需要教師付出很多。另外，現在很多學校實驗課教師都面臨督導檢查和學生評教的雙重壓力，實驗內容的設置就要考慮在規定的時間內能否得到好的實驗結果，在這種情況下，實驗教師很容易傾向于選擇一些驗證性實驗作為實驗內容，以期得到精準的實驗結果，但是不利于培養學生分析問題和解決問題的能力，就更別說思考問題的能力了；由于有些高校重科研輕教學的實際情況確實存在，研究室實驗室配備的大型設備陳舊，很難運轉，這種情況下實驗內容涉及到要使用一些大型的儀器設備，指導教師就會放棄，這樣就很難開展一些難度高和探索性的實驗。還有很多學生做實驗就是為了完成學分，積極性不夠，習慣了被動接受，實驗結果出現問題，也不去分析原因[3]。以上各種問題導致現在的研究生實驗內容的設置缺乏創新性和挑戰性。

1.3 教學和考核方式單一

目前，大部分高校對實驗課的重視程度不夠，實驗教學處于從屬于理論課的地位，在資金和實驗室建設的投入上也會有差別，如果能夠建設多媒體實驗室就會大大提高實驗教學的質量和效果[4]。教學模式基本是實驗教師準備好實驗講義、配制好實驗所要用到的試劑、準備好所要用到的一切儀器設備。教師在上實驗課時，實驗教師會將實驗原理、實驗步驟和注意事項一一講解清楚，然后學生就可以按照實驗講義完成實驗，得到理想的實驗結果，處于被動接受的角色，實驗教師唱主角。學生的成績以實驗報告為主，實驗報告都是由固定的幾部分構成，包括實驗名稱、目的、原理、試劑及儀器、方法和步驟、結果與結論等，多數是照搬講義就可以完成的內容，難以充分體現對學生思維和動手能力的鍛煉，也不能夠全面、客觀、公正地反映學生在實驗課中的實際表現，特別是實際動手能力和分析問題、解決問題的能力。目前，國外高校的實驗室由于教育經費較為充足，實驗室的基本設施、大型儀器設備的配備、實驗室管理的規范性都能滿足教學的需要，國外高校實驗室通常配置多媒體教學系統，這樣能將一些實驗原理的內容通過多媒體展現給學生，這也是值得借鑒地方。

2 改革的探索與對策

針對上述情況，以哈爾濱工業大學化工學院食品科學與工程系的研究生課程“高級食品化學實驗”課程為目標，從實驗內容的設置、實驗教學模式、實驗考核方式等方面進行教學改革，以期獲得較好的教學效果。

2.1 實驗內容設置的探索

以哈爾濱工業大學食品學院的研究生課程“高級食品化學實驗”為目標，實驗教學過程中引入基于問題學習[5]（Problem-based learning，PBL） 的教學方法，從調查研究入手，廣泛搜集國內外食品化學及“高級食品化學實驗”教學及基地建設的相關資料，并進行比較分析研究，提出現有的課程設置存在的問題。研究和探討在實驗教學改革中，實驗課程體系改革的方向和思路。首先，圍繞理論課教學內容和生活實際，結合實驗室現有條件，提出具有一定難度、覆蓋多個知識點的實驗主題。目前，“高級食品化學實驗”進行了3個教學循環，也在不斷對實驗內容進行調整，由最初的驗證實驗調整為驗證實驗和綜合實驗各占50%的教學內容體系。原有的實驗項目共計是6個實驗，實驗項目如下：①淀粉α-化度的測定（4學時）；②食品中脂肪過氧化值及酸價的評價（4學時）；③VC在食品加工中保存率的影響因素（4學時）；④酶促褐變的影響因素；⑤美拉德反應的影響因素（4學時）；⑥花青素色素的穩定性分析（4學時）。根據以上項目可以看出實驗①、②和⑥是以驗證性試驗為主，所占比例50%；而實驗③、④和⑤是偏向綜合性實驗，所占比例也為50%。針對以上實驗項目保留了③、④和⑤作為綜合實驗項目，而將①、②和⑥驗證性的實驗項目修改成2個主題的設計性實驗，第1個主題為食源材料中多糖的分離純化及其結構解析（12學時）；第2個主題為漿果多酚物質的提取及其功能性研究（12學時）。學生根據選題內容，結合“高級食品化學實驗”的理論知識和自己的課題研究方向，查閱文獻設計實驗方案，同教師探討實驗的可行性。所有實驗試劑和材料都是自己準備，教師負責定試劑，實驗的時間可以適當放寬。上課的時候，2個主題同時進行，根據選擇的實驗主題不同，將學生分成2個部分。設計性綜合試驗可以鍛煉學生設計實驗的能力，探索性實驗可以提高學生的科研興趣。這樣就形成綜合性和探索性的實驗體系，為學生研二期間的課題研究提供幫助。

2.2 教學實驗模式的探索

研究生實驗教學的目的不僅是使學生學會一些簡單的實驗操作，更重要的是培養學生的科研素質和獨立進行科研工作的能力。因此，教師一定要由“主角”變為“配角”，對學生以指導為主，激發學生發揮主動性，提高其實驗操作技能，達到提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力的效果[6]。“高級食品化學”是在秋季學期開設的必修課程，理論課通常會在1～8周進行，教師會在上課的第1周將實驗內容和主題布置給學生，學生結合自己的課題及興趣，選擇實驗材料和實驗主題，查閱中英文文獻，設計實驗方案，在理論課期間，指導教師針對學生設計實驗方案中遇到的問題進行講解和解答，如材料的選擇、所需要儀器設備的要求、色譜柱的選擇等一系列問題給予指導。在教學過程中就遇到這樣的問題，單糖組分的分析過程中，通常都會選擇液相色譜來分析，那么色譜柱的選擇就尤為重要，如果選擇了安捷倫Agilent ZORBAX Carbohydrate糖分析液相色譜柱，就與遇到同分異構體分不開的問題，如葡萄糖和半乳糖的出峰時間會重疊在一起。查閱文獻選擇伯樂的Aminex HPX-87H糖分析色譜柱，這樣同分異構體也能達到很好的分離效果。通過這些探索模式的教學，學生很受益，尤其進行自己的課題研究過程中，反饋的效果特別好。另外，教師還可以隨時向學生提出問題，了解每個學生提前功課做的怎么樣，并通過對一些問題的引申，引導學生對實驗現象進行探索。通過綜合設計性實驗，培養學生在科研工作中獨立分析問題和解決問題的能力。

2.3 考核模式的探索

重視基本考核方式，培養學生的實驗素質，改變以往一份實驗報告定成績的模式，增加對學生設計能力、動手能力、思考能力、合作能力的考核。實驗課前布置大量預習任務，在實驗前通過選擇題對學生預習進行考試，并及時批改考卷、確定成績，對不合格的學生則拒絕其進行實驗操作的學習；實驗過程中逐個檢查、確定實驗教學效果，實驗評分包括課前預習、實驗過程操作、實驗方案設置的合理性、分析問題和解決問題的能力和實驗報告。雖然有些實驗項目安排2人或多人1組，但從時間安排上看，他們有充足的時間可以使每一個人都能獨立進行一次實驗操作，而且同組人員之間還可以進行相互交流和討論，通過觀察就能考查學生的實驗素質了。

3 結語

在“高級食品化學實驗”教學模式探索過程中，總體目標是激發學生的主動性，讓他們參與進來成為主角。雖然在實驗教學改革的過程中也遇到了很多問題，比如說學生實驗課時間的調整問題，多糖結構解析設備的不足等問題限制學生主觀能動性的發揮。但是，經反饋調查發現通過以上幾方面的教學改革探討，研究生“高級食品化學實驗”效果明顯，一方面體現在學生畢業論文設計與撰寫的提高，另一方面體現在學生遇到困難解決問題能力的提高方面。教師應該不斷努力前行，摸索出最佳的研究生實驗課教學模式，讓更多的學生受益。

[1]邵紅軍.“高級食品化學”混合教學模式的構建與應用 [J].安徽農學通報，2016，22（21）：104-107.

[2]唐浩國，張慧蕓，劉麗莉，等.“高級食品化學”課程建設研究 [J].農產品加工，2016（7）：81-82.

[3]張英春，董愛軍，張華，等.“食品化學綜合實驗”教學改革的初探 [J].農產品加工，2015（7）：84-86.

[4]王興邦.面向開放式創新性實驗教學隊伍建設研究 [J].實驗技術與管理，2008，25（7）：33-37.

[5]Barrows H S，Tamblyn R M.The portable patient problem pack：a problem-based learning unit[J].Journal of Medical Education，1977，52（12）：1 002-1 004.

[6]李玉賢，萬焱.在實驗教學過程中培養學生的綜合能力 [J].中國現代教育裝備，2011（5）：97-99.◇