設計性實驗在食品質檢專業實踐教學中的應用

何堅 翟海燕

【摘 要】本文闡述食品質檢專業引入設計性實驗的必要性，從設計性實驗的計劃與準備、方案的確定與實施、實驗數據分析、成果展示、考核等方面論述設計性實驗教學在食品綜合檢驗技術課程中的應用步驟，并以“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”課題為例介紹設計性實驗的具體應用。

【關鍵詞】設計性實驗 食品質檢專業 實踐教學 食品綜合檢驗技術課程 應用

設計性實驗是指結合課程教學相關內容而進行的一種由學生主導完成的探索性實驗。其特點是實驗內容的探研性與學生學習的主動性、合作性;其目的是培養學生的系統性科學思維、開拓創新和團隊協作意識，激發學生的參與性和創造性，提高學生分析問題、解決問題和綜合應用知識的能力，提升學生綜合素養。本文以食品綜合檢驗技術課程為例，探討設計性實驗在食品質檢專業實踐教學中應用。

一、食品質檢專業引入設計性實驗的必要性

實踐教學是職業學校培養合格人才的基本環節，在學生能力培養和綜合素質提高方面有其獨特的作用。食品質檢專業是一個實踐性很強的應用型專業，在實際生產中，食品質量的控制與監測是全過程的，食品質檢工作者必須面對食品生產原料的多樣性和特殊性、食品品質的安全性、食品品種的多樣性，以及食品質量檢測的復雜性等情況，必須具備較為全面的食品生產專業知識和食品質檢專門技能。而這些知識僅僅通過課堂和小型實驗模擬遠遠不能讓學生有效地掌握，必須有針對性地進行真正的實踐訓練。在傳統的教學體系中，實踐課作為課堂講授理論課程的依附或陪襯，實驗內容也多以演示型和理論驗證為主，與食品企業的生產實踐脫節，不能滿足培養學生創新和實際應用能力的要求，遠遠達不到食品質檢專業的人才培養目標。因此，有必要將設計性實驗應用于食品質檢專業實踐教學中。

學生在設計性實驗教學中可以根據自己的興趣選擇實驗課題，可以全程參與實驗檢驗標準的確定、實驗過程的設計、實驗材料的準備，以及實驗結果的分析，徹底將以往以老師為主的實踐教學模式轉變為老師引導、學生自主探索思考的創新性實踐教學模式。設計性實驗教學不但加深了學生對實驗原理的理解，而且鍛煉了學生的綜合思維能力，在培養具有實踐操作能力及科學思維能力的創新型、實用型人才方面具有重要意義。

二、設計性實驗教學的應用步驟

食品質檢專業學生在完成分析化學、微生物學、食品營養與保藏、食品安全學等專業基礎課程的學習后，已經接受了 1～2 個學期及以上的基本實驗訓練，比較系統地掌握了食品檢驗相關專業基礎課程理論知識和實驗基本操作技能，具備了一定的實驗數據分析能力。在此基礎上，教師可以根據專業課程特點開展設計性實驗教學，安排學生進行一些難度較大的，具有綜合性、設計性及自主性特征的設計性實驗。本文以食品綜合檢驗技術課程為例，論述設計性實驗的具體操作步驟。

（一）設計性實驗的計劃與準備

1.以小組形式開展設計性實驗。學生自由組合的方式確定設計性實驗小組，每組 3～4 人。以小組的形式開展設計性實驗，既有利于培養學生的團隊合作精神，又有利于能力強的同學幫扶能力差的同學，小組成員共同進步。通過評分體系鼓勵成員間既合作又競爭。

2.確定范圍，自主選題。每個設計性實驗小組在經過小組成員討論并與指導教師溝通交流的基礎上，自主確定一個研究課題。所選課題必須與食品行業相關，且能運用所學食品檢驗相關技術進行論證，從而保證設計性實驗教學的針對性和有效性。

鼓勵學生從生活、生產實踐、學習中發現問題，并把這些問題準確表述出來，作為本小組的設計性實驗的研究選題。例如，有一段時間網絡上熱烈討論學校校園周邊低價零食的衛生問題，有一組學生對這個問題很感興趣，經討論后確定了“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”作為設計性實驗的研究選題。這樣的選題既緊跟社會熱點，又貼合學生的生活，能充分調動學生的學習興趣和熱情。

3.規定各個時間節點。設計性實驗的實施計劃要在課程開始階段讓學生熟知，特別是要明確設計性實驗的可行性答辯及成果展示這兩個時間節點。這樣有利于學生在課程的開始階段就帶著任務思考與選題相關的問題，確保設計性實驗教學能按時完成。

（二）設計性實驗實施方案的確定

1.查閱相關資料。學生選好課題后，教師可以安排1周左右的時間讓學生進行查閱相關資料（標準）的工作，并安排預留教師與學生溝通和探討的時間，要求學生在小組中相互學習和交流，增強學生對課題的理解，開闊視野，確保學生有目的地查閱文獻并獲取正確的資料（如正確的產品標準和技術標準），為設計性實驗方案的初步形成奠定堅實的基礎。

例如在“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”這個設計性實驗中，需要查找辣條這種食品的產品標準，從而確定相關檢驗項目和指標。該小組學生通過查閱相關資料發現：辣條曾由原國家食品藥品管理總局發文歸類在調味面制品類別，且沒有國家標準，大部分的企業執行的是企業標準。最后，學生采用了重慶市地方標準《DBS50/028—2017 食品安全地方標準 調味面制品》作為設計性實驗的依據。通過相關資料的查找，學生提高了查閱文獻并獲取正確的資料的能力。

2.設計實驗及研究方案。基于已有的實驗條件，在廣泛查閱文獻的基礎上根據各自小組的選題，對所查閱的文獻資料進行歸納總結，比較各種實驗方案并初步確定最佳方案，方案內容主要包括課題名稱，實驗小組成員，課題研究的目的和意義，實驗所需試劑與器材，實驗主要的標準、方法與操作步驟，實驗計劃進度等。

例如在“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”這個設計性實驗中，學生在明確課題名稱和研究目的、意義后，經過討論和根據學校的實驗設備等具體情況，選擇菌落總數和大腸菌群兩個確保食品最基本衛生安全的微生物指標作為檢驗項目，根據《DBS50/028—2017 食品安全地方標準 調味面制品》確定所需的實驗試劑和器材，設計采樣、實驗、分析等方法和步驟，最后制定詳細的實驗方案。

3.進行設計性實驗方案可行性答辯。為了保證設計性試驗的最終的效果，需要結合實際情況，進行設計性實驗方案可行性的論證。各小組設計出科學合理的實驗方案后要制作成PPT，參與專門組織的設計性實驗方案可行性答辯會，面對指導教師和其他小組同學針對本組設計性實驗方案提出的問題，小組成員需要進行討論并回答，最后根據指導教師的意見進行整改，合格的設計性實驗方案才能進入實施階段。

設計性實驗可行性答辯的環節不但能確保實驗方案的合理性、科學性和可行性，完善設計性實驗的方案，而且通過師生間的反復討論，進一步加深學生對自己設計性實驗方案的理解，豐富學生知識，提升學生的實驗能力。例如在“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”這個設計性實驗的可行性答辯中，指導老師要重點提醒學生注意樣品采樣的代表性、實驗過程中的無菌操作和實驗結果分析的科學性，指導和幫助學生提高設計性實驗的可行性，促進學生學習能力和實驗能力的提升。

（三）設計性實驗方案的實施

設計性實驗就是讓學生自己去發現問題，主動去尋找答案，是替代傳統的學生被動接受知識的實踐教學模式。設計性實驗重在探索和實踐的過程，而不是只注重答案本身。因此，設計性實驗方案的實施是確保設計性實驗教學效果的關鍵環節。

在設計性實驗方案的實施過程中，需要注意以下幾個原則。

1.嚴格按照方案實施設計性實驗，減少實驗誤差。學生應根據本小組已經完善后的實驗方案，準備好儀器和藥品，根據既定的試驗方案，嚴格依據實驗計劃進度、實驗步驟進行實驗操作，特別要注意相關標準的正確理解，以及嚴格按照標準規定的操作流程與要求進行實驗，減少實驗誤差，確保設計性實驗的完成度和準確性。

2.發揮學生的主體作用，增強學生團隊協作意識。在設計性實驗方案的設施過程中，學生是實驗的主體，是方案實施的承擔者。在實驗中遇到反常現象和問題時，教師應鼓勵學生自己思考和分析問題，培養學生獨立發現問題和解決問題的能力。并鼓勵和引導團隊中每個成員對問題展開討論，通過集體論證后改進設計性實驗方案，增強學生團隊協作意識，讓學生成為學習的主體，變成學習的承擔者。

3.指導教師全程保駕護航，保證實驗方案順利實施。在整個設計性實驗方案實施過程中，學生雖然是主體，但是指導教師并不是完全放手不管，而應該是對各個小組方案的實施全過程進行全面的指導和幫助。指導教師應該承擔起組織者、引導者、參與者的責任，特別是學生在設計性實驗實施過程中遇到困難，且經過小組討論不能找到解決問題的關鍵時，指導教師應及時提出意見和建議，充分發揮組織者、引導者、參與者的作用，幫助學生解決方案實施中遇到的困難，保證實驗方案能夠順利實施。例如在“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”這個設計性實驗中，學生在查找資料階段就遇到困難，沒有國家標準，也查不到企業標準，沒有辦法找到檢驗依據。指導老師在這個節點及時介入，提醒學生轉換思路，查找辣條生產大省的地方標準，引導和幫助學生解決設計性實驗中遇到的困難。

（四）設計性實驗的實驗數據分析

這一階段學生已按照設計性實驗方案完成了實驗操作過程，獲得了相應的實驗數據。在這個階段，教師要重點指導學生運用科學合理的方法整理原始實驗數據，要求學生對照實驗方案正確地分析與處理實驗的數據，獲得相應的實驗結果，得出實驗結論。例如在“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”這個設計性實驗中，學生通過實驗取得各樣品的最終檢驗數據后，需和《DBS50/028—2017 食品安全地方標準 調味面制品》中的微生物限量指標進行比對，根據標準判定檢驗結果是否合格。

當出現與設計性實驗方案預期結論偏差較大的情況時，教師要重點指導學生進行實驗誤差分析，反思與總結實驗過程，討論影響實驗的關鍵因素，找到設計性實驗的改進方法，進一步改進與完善設計性實驗方案，為重新進行設計性實驗做好準備。

（五）設計性實驗成果展示

在得出設計性實驗結論后，各小組通過制作PPT向其他小組及教師展示本小組設計性實驗的研究成果，重點介紹本小組在設計性實驗設計實施過程中遇到的關鍵性問題及解決辦法，并分享本組的設計性實驗研究成果，以及提出可行的優化方案。該階段既是本組的設計性實驗的考核前展示，又為各組間的相互學習搭建了平臺。例如“‘五毛食品是否安全—— 低價辣條食品安全性探討”這個設計性實驗小組在進行設計性實驗展示時，繪制了辣條樣品菌落總數檢驗結果柱狀圖，見圖 1。

通過這樣的展示，其他組的學生一目了然看到該組的實驗數據，并根據實驗數據得出實驗結論：低價辣條中正規企業生產的產品衛生安全基本達標，而沒有生產許可證的廠家生產的產品菌落總數超標，衛生安全不達標。這樣的設計性實驗展示既分享了食品檢驗的相關知識點，又為學生的日常生活提供了指導。

展示結束后，各小組按照科研論文的要求和格式，書寫完整的實驗報告，并上交給教師評分存檔。

（六）設計性實驗的考核

引入設計性實驗教學的課程必須設置有別于傳統實踐教學的考核方式，根據立項選題、實驗方案設計及答辯、實驗實施過程及設計性實驗匯報展示、實驗報告進行綜合評價，加大設計性實驗的課程分數所占比例，充分調動學生的主動性與積極性，提高學生的參與度。設計性實驗考核方式如下。

1.總分 100 分，由導師評分和學生評分兩部分組成。其中，導師評分分值為 50 分，學生評分分值為 50 分。

2.學生評分分值 50 分，由小組互評分、組員互評分和組員自評分組成。其中，小組互評分滿分 25 分，組員互評分滿分 15 分，組員自評分滿分 10 分。

3.小組互評分為其他小組根據該小組的成果展示情況給該小組評分的平均分（本小組不參與自己小組的打分），組員互評分為本小組成員按每個組員在設計性實驗中的貢獻值給每個組員的評分的平均分（組員不參與給自己的評分）。

4.每個小組給其他小組的小組互評分分數不能相同，最小差距要有 0.5 的分值;小組成員之間的互評分數亦不能相同，最小差距要有 0.5 的分值。

三、設計性實驗教學應用的反思

第一，設計性實驗對學生提出更高的要求。設計性實驗教學的應用對學生提出了更高的要求，從學生思考的邏輯性和條理性、創新能力、理論知識的掌握程度與綜合應用能力、資料的收集整理與分析選擇能力、操作的規范性、團隊的合作精神等方面都提出了比常規性實驗更高的要求。學生能力的欠缺會直接影響到實際的實驗效果，指導教師必須全面了解學生的實際情況，在整個設計性實驗過程中對不同的學生進行有針對性的指導，確保設計性實驗教學的順利開展。

第二，設計性實驗對于指導教師是一個新的挑戰。教師在整個設計性實驗教學的過程中不但需要分析學生的實驗方案，審核設計性實驗的可行性，而且要指出其中的不足并且提出完善的建議。教師既要具備扎實的專業知識和實驗技能功底，又要通過不斷學習充實和提高自己，及時了解本領域內最新知識動態，保證學生順利完成設計性實驗。除此之外，教師還需要具備現代化教學的技能，在PPT制作、電腦軟件應用等方面給予學生指導。因此，指導教師專業能力水平和綜合素養直接影響到設計性實驗的教學效果。

第三，設計性實驗需要實驗室建設的及時跟進。設計性實驗能夠有效進行與實驗室條件是分不開的。為了滿足設計性實驗開展基本要求，學校需要在實驗材料、設備、實驗室整體上加大資金投入，并開放學校實驗室，從而確保設計性實驗教學的順利進行。

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（責編 劉 影）