基于綜合能力培養的“食品分析綜合實驗”設計與探索

王惠琴，林太鳳，張 萍，鄭大威，閆 紅

（北京工業大學生命科學與生物工程學院，北京 100124）

0 引言

綜合設計性實驗是實驗教學的重要組成部分，是專業理論課程應用于實踐的有效銜接，是學生走出校門踏入工作崗位之前最有效的實踐能力培養手段，在培養學生綜合能力方面起著非常重要的作用。在實驗教學中，根據專業定位、人才培養目標和教學任務，如何開設能達到預期目的綜合設計性實驗尤為重要[1]。近年來，教育部在《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》中要求高等教育教學改革要大力推行綜合設計性實驗的開設。很多高校對開設綜合設計性實驗課程進行了積極的探索和實踐，大大推動了高校實驗教學的改革和專業教育的提升[2-5]。

1 開設“食品分析綜合設計實驗”課程的必要性和重要性

“食品分析綜合設計實驗”課程是學校食品質量與安全專業的一門重要的基礎課。由于食品種類繁多、分析指標多種多樣、食品分析方法和樣品前處理過程復雜等特點，決定了食品分析課程具有內容繁雜、分析原理、分析測試方法復雜多樣等特點。此外，在“食品分析綜合設計實驗”課程中還涉及到對檢測結果的判別和結果報告的規范程度，以及相應的檢測依據和法律法規等。因此，綜合設計實驗階段是把前期進行的一系列食品分析實驗進行整合，加上實驗內容和實驗過程的合理設計，形成一個或者某個種類食品的分析完整的規范的分析測試過程。學生畢業以后走上工作崗位，可能會從事某一個模塊的分析測試工作，也可能會統籌安排或者親身從事一個完整流程的分析測試工作，對于繼續深造的學生，以后從事相關的科學研究，也需要把前期所學知識綜合起來運用。基于此，在畢業設計工作開展之前對學生的專業綜合設計技能進行培養，不僅是對前期專業知識模塊的綜合運用，更是借助于后來的畢業設計，有助于在專業知識的基礎上進一步探究專業領域的實際問題或者科學問題。因此，對于食品專業學生來說，開設“食品分析綜合設計實驗”課程是十分必要的，也是非常重要的，能夠充分體現出專業實驗課程的連貫性、全面性和綜合性。

2 “食品分析綜合設計實驗”課程的改革和實踐

2.1 當前“食品分析綜合設計實驗”課程的現狀

在前期的實驗模塊環節教學中，采取的教學方式一般是由實驗指導教師提前下發編撰詳細的實驗講義，準備實驗中所需要的各種試劑，調試好所需的儀器設備，一切的實驗條件都準備就緒后坐等學生來到實驗室，聽從實驗指導教師講解實驗原理、操作步驟、注意事項等，然后按照指導教師的要求進行操作，學生按部就班地完成實驗內容，這樣的實驗課程稱之為驗證性實驗或者操作性實驗。在這種教學模式下，學生的實驗內容僅僅依賴于指導教師的講授和指導，在實驗過程中處于被動狀態，學生缺乏獨立思考能力，而且依賴性大，難以達到培養學生獨立操作技能的目的，不利于培養學生分析問題和解決問題的能力[6]。

綜合實驗課程的開展體現了以學生為主、教師為輔的實驗教學模式，注重實驗的專業性、設計性、綜合性和探究性。實驗指導教師在實驗過程中把關注點轉移，從原來的規范實驗過程轉移到解決學生在實驗過程中的實際困難，由原來的驗證式轉變為引導式，給予學生足夠的空間，讓學生根據所學知識和已有的實驗技能進行思考、選擇和嘗試，積極引導學生思考并提出合理有效的解決方案[7]。

根據學校食品質量與安全專業的辦學定位及培養目標，在實踐教學方面構建了具有北京工業大學特色的食品質量與安全專業實踐教學課程群[8]，并進行了實踐，收到了良好的教學效果。在實踐教學群中，涉及到食品分析方面的課程有“醫用化學實驗-有機化學實驗”“醫用化學實驗-分析化學實驗”“食品理化分析實驗”“微生物學實驗”“食品檢驗實驗”等，在這些實踐課程模塊中，教學模式基本上都是傳統的驗證性實驗教學，因此在本科生大四階段開設了“食品分析綜合設計實驗”課程。該課程的內容主要是選擇某一類型的食品，按照國家標準、地方標準、企業標準或者其他的法律法規進行關鍵指標的檢測，從實驗內容的安排上主要是綜合前面所學的基本模塊知識，最終得到一份完整的食品檢測報告。但是，在這個實驗過程中，由于課時數量和實驗室條件的限制，有一些食品檢測指標的檢測受到限制，如食品中有害成分的毒理性實驗等。此外，涉及到一些生活中遇到的食品安全問題，如轉基因食品的安全性檢測和評估，反式脂肪酸的安全性檢測和評估等，這些問題可能都是學生感興趣的實際生活問題，但是由于現有的實驗室條件限制，都未能一一進行開展，學生的自主性還是沒有得到充分的發揮。

2.2 “食品分析綜合設計實驗”課程的改革探索

2.2.1 教學理念與教學設計

“食品分析綜合設計實驗”課程設計理念是整個實驗課程進行過程中，始終堅持以學生為中心[9-10]，根據前期基礎實驗模塊中掌握的實驗內容和學到的實驗技能，由驗證性實驗轉變為學生自主性、設計性和探究性的實驗，實驗項目不再僅僅局限于實驗講義的內容，學生可以查閱文獻資料或者結合專業問題，提出自己的實驗項目；教學方式也由任課教師講解實驗為主轉變為學生自主設計實驗為主，給定實驗目的要求和實驗條件，由學生自行設計實驗方案并加以實現，其在內涵上具有培養學生獨立思考、實踐能力和創新能力的特質（見圖1）。重點和難點就在于實驗設計環節。指導教師在對實驗方案進行評估時要判定實驗原理的科學性、操作步驟和操作方法的合理性，以及操作過程的安全性等方面。

綜合設計實驗課程的教學設計思路見圖1。

圖1 綜合設計實驗課程的教學設計思路

2.2.2 教學團隊建設

優秀教學團隊是以先進的教育理念為指導，以教學工作為主線，以專業、系列課程或教學基地為建設平臺和發展載體，開展教學研究和教學建設的核心隊伍。對于“食品分析綜合設計實驗”來說，教學團隊主要是深化教學內容和教學方法的改革，以充分調動學生學習的主動性與創造性為目標，為學生形成創新型的知識結構和加強實踐能力提供教學支撐。為了提高課程團隊教師的素質，團隊成員積極參加有關實驗教學改革的研修班或者相關的學術會議，加強團隊教師間的實驗教學經驗交流，定期或不定期組織開展教學研討、經驗交流等活動，加強優勢互補，實現資源共享、共同進步，促進教學團隊整體教學水平的提高，齊心協力建設“食品分析綜合設計實驗”課程，使之成為北京工業大學的優質綜合設計類課程。

2.2.3 實踐教學內容及條件改進

該課程的實驗內容選擇主要來源于2個方面：一是在日常生活中，與人們的食品安全或者飲食健康密切相關的課題，以應用為導向[11]；另一方面是與食品安全相關的并且學生感興趣的科研課題，以興趣為導向[12]。這樣選擇實驗內容的宗旨在于創建一個相對真實的實踐環境，通過解決實際生活中與人們息息相關的食品問題，讓學生對過去所學的相對零碎的專業知識有一個相對完整統一的認識，能夠把先前所學理論知識和應用技能結合于實踐中，從而提高學生綜合素質和能力。因此，實驗內容的設置就要結合實際需要，既能綜合前面所學的理論知識和碎片化的實踐課程內容，又能體現實驗項目的設計和規劃能力。在以往的實驗教學中，由于課時數量和實驗室條件的限制，有一些食品檢測指標的檢測受到限制。此外，涉及到一些生活中遇到的食品安全問題，這些問題可能都是學生感興趣的實際生活問題，在后來的綜合設計實驗改革中，這部分內容加以關注。要綜合基礎化學實驗知識、微生物檢驗知識、食品常規理化分析知識及大型儀器設備的知識，把這些專業知識加以綜合，鼓勵學生結合日常生活中涉及到的專業知識進行真實課題的研究，設計出具體的實驗方案，使實驗內容和實驗技能對學生就業或者科研更加有利。

2.2.4 教學方法與手段改進

在教學模式和教學方法的改革中，貫徹以學生為中心的理念，注重從驗證式教學模式向自主探究式教學模式過渡，由灌輸式教學法向誘導式再到自主式教學法的轉變，從學生被動地被灌輸到誘導學生學習，再到學生能自主學習相關知識和技能[13-14]。對于該課程來說，教學方法和手段不同于傳統的驗證性實驗教學，采用啟發式、討論式、合作式等，學生根據自己的學習興趣選擇實驗題目，自由組合成實驗小組的形式查閱相關的文獻資料，制定實驗計劃，進行實驗項目論證，學生在實驗的準備和實施過程中，教師只是起到輔助的作用，一切都以學生為主。最后的實驗結果可以以研究論文的形式呈現，也可以以實驗報告的形式呈現，重點應該能反映出學生在此實驗過程中的體會和收獲。

2.2.5 考核方式及內容改革

由于該課程屬于綜合設計性實驗，重點考核學生的實驗設計和實驗操作直至最后結果的輸出，整個過程主要由學生獨立查閱文獻資料，設計實驗方案，實驗操作，輸出實驗結果和結論，因而其評價應涵蓋實驗方案設計、實驗操作、團隊合作意識和實驗報告撰寫等全過程。主要體現為實驗設計的質量（實驗設計的科學性、可行性、創新性、注意事項、結果預測等）和實驗操作評價（實驗操作的規范性、熟練程度、實驗態度）、實驗結果評價（結果的可靠性、準確性）、實驗報告評價（包括實驗報告格式的規范性與完整性，實驗原理的準確性，結果分析的合理性，實驗結論的歸納等）。

3 結語

從課程設計和內容上來說，“食品分析綜合設計實驗”課程能夠體現綜合性和設計性，并且具有很強的實用性；從教學方式來說，以學生為中心，從學生的興趣為出發點，充分調動學生的積極性，變被動教學為主動學習，既能綜合前期所學知識和技能，又能發揮學生的創造性；教師只是起到輔助的作用，為學生創造實驗條件，幫助學生解決在實驗過程中出現的問題，學生做實驗的自由度提高了，有充分的時間對實驗的每一步進行思考和探索，鍛煉了分析問題和解決問題的能力，進而提高了學生的專業綜合能力和創新能力。通過幾輪課程的開展，從學生的反饋來看，效果很好，尤其是該課程結束緊接著就是本科生畢業設計環節，課程進行過程中已經鍛煉了學生的文獻資料查閱、課題規劃和設計、實驗報告的綜述等各方面能力，綜合能力得到顯著提高，對學生的就業和科研工作有很大的幫助。