工程教育背景下“葡萄酒分析檢測綜合實驗”課程的“成果導向”研究

魏 娟，王 毅，李霽昕

(甘肅農業大學 食品科學與工程學院，甘肅 蘭州 730070)

隨著社會經濟的高速發展，生活水平的不斷提高，人們對食品營養提出了更高的要求。而葡萄酒由于具有良好的營養保健功能，包括預防心血管疾病、延緩衰老等功效[1-2]，近年來在國內的需求不斷增長，我國已經成為名副其實的葡萄酒生產和消費大國[3]。因此，葡萄酒產業是朝陽產業，市場潛力巨大。而葡萄酒分析檢驗專業人才的培養是葡萄酒產業建康發展的關鍵環節。“葡萄酒分析檢測綜合實驗”課程是葡萄與葡萄酒工程專業的主要專業基礎課程，其主要教學目的是讓學生掌握葡萄及葡萄酒中主要營養成分、理化指標的分析檢測方法[4-5]，提高學生的動手能力和解決實際問題的能力，為學生畢業后獨立開展葡萄酒檢驗工作奠定基礎，從而培養高素質的葡萄酒分析檢驗人才。

葡萄與葡萄酒工程是一類重要的工程類專業，而工程類專業教育的核心是培養合格的工程師，使學生具備解決復雜工程問題的能力[6]。隨著社會的發展，科技的進步，我國的工程教育也發生了巨大的變化。現階段我國工程教育規模居世界第一位，但是教育質量仍有待提高[7]。因此工程教育急需改革，在此背景下工程教育認證被提出。我國工程教育認證的目標是首先通過工程認證提高工程教育的質量，促進教育改革，另外為建立專業的工程師注冊和認證體系奠定基礎，同時加強工程教育領域與工業領域的相互聯系[8-9]。工程教育認證的核心是“成果導向”，即通過專業的認證機構對工程類本科教育實施認證評估，為工程類專業畢業生就業提供教育質量保證[10]。同時將培養目標轉化為具體的畢業要求，從而指導日常的教學活動[11]。本文以本校近期開展的工程教育認證為指導思想，結合社會實際需求及本人的教學實踐經驗，總結出了現階段本學院“葡萄酒分析檢測綜合實驗”課程存在的主要問題，并提出了相應的解決措施，形成了以“成果導向”為指導的教學改革方案，以期為葡萄酒分析檢驗人才的培養提供參考。

1 現階段“葡萄酒分析檢測綜合實驗”課程教學中存在的問題

1.1 未以產業發展為指導，實驗內容選擇與實際應用脫節

本實驗課程共32個學時，現階段共設置7個實驗，具體實驗內容及學時安排見表1。其中，因為學時安排的限制，實驗內容中缺少實驗樣品的制備、采集和預處理等重要環節。每個實驗樣品的選擇隨機、缺少連貫性，導致學生缺乏對葡萄酒理化指標進行完整分析的能力。例如，對于葡萄酒中總酸含量的檢測需要用到酚酞作為指示劑，酚酞的變色終點是紅色，而紅葡萄酒本身呈現紅色，為了節省樣品處理的時間，我們選擇了白葡萄酒進行實驗。而學生僅僅是通過教材了解了對紅葡萄酒進行脫色的實驗步驟，無法親自操作，嚴重影響了實驗教學的效果，與生產實際脫節，不利于葡萄酒分析檢測人才的培養。另外，在現階段關于葡萄酒中糖的檢測，為了減少樣品的預處理時間，僅安排了還原糖的測定，而在生產過程中我們需要對總糖進行檢測。盡管總糖的檢測原理與還原糖的檢測原理相同，僅需要進行一定的預處理，但是長期的應試教育導致大部分學生僅從理論知識角度理解實驗原理、完全按照實驗室操作步驟進行實驗，而不能聯系生產實際理解所測指標的意義，因此在后續生產實習過程中很少有學生能夠根據還原糖的檢測原理及步驟自行進行總糖的測定。

表1 現階段教學過程中實驗項目設置

1.2 實驗內容和方法的選擇未能緊密銜接國標，教學模式單一化

目前“葡萄酒分析檢測綜合實驗”教學內容主要以開設驗證性實驗為主。某些指標的檢測方法是直接根據教材選擇，未能與時俱進地銜接國標方法。例如關于葡萄酒中酸的檢測，僅選擇了總酸的檢測方法讓學生進行練習。而現行國標(GB15037-2006)中要求檢測的揮發酸、檸檬酸、苯甲酸和山梨酸并未安排檢測。同時，未設置國標中規定的關于重金屬元素(鐵、銅)的檢測。另外，在現階段實驗項目中雖然安排了游離二氧化硫和總二氧化硫的檢測，但是實驗方法是根據葡萄酒分析檢測教材中的直接碘量法進行檢測。該方法與國標中規定的方法(GB 5009.34-2016)不同，導致實驗結果也有較大差距。

另外，教學模式單一化，每個實驗基本都是在實驗開始之前要求學生進行預習，并提交預習報告。但是學生僅僅是把實驗指導書中的實驗目的、方法和原理抄寫一遍，并沒有真正理解。而在實驗開始前，實驗指導教師講解實驗原理，準備好實驗材料、藥品及儀器，介紹詳細的實驗步驟、數據處理方式等。學生只是按照教師的講解進行實驗操作，自己不需要去查閱資料、分析問題。在整個教學過程中，由于是被動地接受，學生參與度不高，導致很多學生在聽講的過程中思想不集中，不能仔細觀察老師的演示，在實驗的時候不知從何下手。往往一個實驗都結束了，學生對實驗原理都沒有理解透徹，對某些實驗步驟也似懂非懂，更談不上探索創新了。這種實驗教學過程忽視了學生獨立思考的能力，減弱了其學習的主動性，降低了創造性，因此無論是學生的動手能力還是綜合運用知識解決問題的能力都得不到很好地鍛煉與提高，無法適應當今企業發展對人才的需求。

1.3 考核形式單一，未能以成績考核帶動學生學習的積極性

目前，實驗課的考核成績主要是由預習報告成績(20%)、平時成績(30%)和實驗報告成績(50%)3部分組成。其中預習報告成績如前所述，同學們基本都是照抄實驗書上的實驗原理、材料和方法，成績不易區分。平時成績主要根據出勤情況打分。最后，實驗過程中3-4人為一小組，很多學生對待實驗課程的態度不夠認真，有些同學很多時候是在“看實驗”，而沒有動手操作，在撰寫實驗報告時只是照抄本組同學的數據，甚至編造實驗數據。有些同學無故不參加實驗課，卻同樣有實驗報告。總之，存在非常嚴重的互相抄襲實驗報告的情況，實驗步驟、實驗結果和思考題等內容相似度極高，實驗報告僅僅是流于形式，不能體現學生的真實水平。這樣的考核形式不僅達不到實驗教學的目的，而且對學生科研誠信素質的養成也是非常不利的。

2 依據“成果導向”理念，采取多種改革措施提升“葡萄酒分析檢測綜合實驗”課程的教學效果

華盛頓工程教育認證協議指出：“以學生為中心”“成果導向”“持續改進”是工程教育認證的基本理念[12-15]。在教學改革時需要將這些基本理念貫穿于整個改革過程中。

2.1 以產業需求為依據，緊密銜接國標，重新選擇實驗項目，立足解決實際問題

遵循工程教育認證中“以學生為中心”和“成果導向”的基本理念[13-14]，實驗內容的選擇要綜合考慮現代葡萄酒產業發展對葡萄酒分析檢驗類人才的需求、對學生基本實驗技能的訓練以及對所學知識的鞏固及綜合應用等因素。既要針對一些食品成分檢驗設計驗證性實驗，也要設計綜合性實驗，重新設置實驗內容，具體實驗內容見表2。例如通過設置對市售葡萄酒中還原糖和總糖檢測的驗證性實驗，讓學生充分了解斐林試劑法檢測葡萄酒中還原糖和總糖的原理，并通過對實驗現象的觀察，充分理解在實驗過程中發生的每一步化學反應，最終能夠準確地判斷實驗終點，為同類以顏色變化確定終點的實驗打下堅實的基礎。同時熟悉葡萄酒樣品的水解方法，并且獲取實驗數據后可以將自己計算所得的糖含量與葡萄酒瓶商品標簽上標注的糖含量進行比對，看檢測是否準確，分析實驗成敗的原因。另外，通過設置“紅葡萄酒和白葡萄酒中蛋白質、多酚含量的對比研究”等綜合性實驗，讓學生通過實驗理解紅葡萄酒和白葡萄酒在品質方面的區別，在此過程中有利于學生系統性地掌握相關知識，并對紅、白葡萄酒生產過程的差異有更深入的理解。

表2 改革后教學過程中實驗項目設置

以工程教育認證核心即“成果導向”為指導[14]，按照學生畢業培養目標和企業需求，在設置新的實驗教學內容時應該和葡萄酒國家標準緊密相連。例如根據葡萄酒國家標準(GB15037-2006)中的要求，設置葡萄酒中重金屬元素鐵、銅的檢測，通過對比紅葡萄酒及白葡萄酒中鐵、銅元素的差異，讓學生充分理解鐵、銅含量對葡萄酒品質帶來的不同影響。同時添加對低泡葡萄酒和高泡葡萄酒中二氧化碳的檢測項目，以便讓學生掌握如何通過理化指標對葡萄酒進行分類。最后，需要在國標中規定檢測的山梨酸、苯甲酸、檸檬酸中選擇一個指標設置實驗項目進行檢測，通過這些指標的檢測使同學們熟悉高效液相色譜等精密儀器的使用方法，為日后從事葡萄酒分析檢驗的工作奠定實驗技能基礎。在這個過程中，既鍛煉了學生運用理論知識解決實際問題的能力，使學生充分意識到本課程的實際意義，又有利于增強學生對本專業的認知和熱愛，并為未來的職業規劃提供了思路。

2.2 改變教學方法、引入線上教學、借助“虛擬仿真”教學手段，提升教學效果

遵循“以學生為中心”的工程教育認證基本理念[13]，改變了過去每個實驗的預習報告在作業紙上書寫、然后實驗開始之前單獨上交、由老師批改的模式。讓學生準備一個“實驗預習”筆記本，由學生根據觀看教師錄制并發布在網絡教學平臺上的微課堂短視頻內容，并且自行查閱實驗指導書和相關資料后將實驗原理、試劑和操作步驟整理在“實驗預習”筆記本上。在實驗課一開始讓學生以小組為單位進行討論后制定本組最終實驗方案。實驗過程中，由學生自行挑選實驗所需試劑和耗材，按照本小組制定的實驗方案進行試驗。將以教師為主體的傳統教學模式轉變成以學生為主體的新型模式，提高學生的積極性。如此既能讓學生注意到每個實驗之間的關聯性，又能將實驗過程中發現的問題記錄在預習內容的空隙處，同時有利于學生長期保存，以備在大學生科研訓練項目、畢業論文實驗、生產實踐甚至是工作中遇到相關類似實驗時可以方便查閱參考。

堅持工程教育認證中“持續改進”的基本理念[15]，結合現代科技手段采用多種多樣的教學方法。例如對一些實驗，教師可以錄制成小視頻，以微課的形式上傳到網絡教學平臺，供學生在實驗過程中反復觀看，加深對實驗的理解。另外，對于一些耗時而原理非常簡單的實驗，比如葡萄酒中干浸出物、pH的檢測也可以采取這種微課堂的形式讓學生自行觀看，而不在實驗課上安排時間，充分節省了學時，以便開展更多的綜合性和設計性實驗。同時，對于某些所需儀器昂貴或者有毒而無法開展的實驗可以采取虛擬仿真實驗教學法，例如苯甲酸、山梨酸、檸檬酸、二氧化硫、鐵、銅等指標的檢測需要用到高效液相色譜儀、二氧化硫測定儀和原子吸收分光光度計等儀器，這些儀器價格昂貴、操作相對復雜，對于首次使用的學生來說具有難度，針對這類實驗可以讓學生先通過虛擬仿真操作軟件進行反復練習，練習熟練后再用儀器進行檢測，這樣可以有效提高實驗效率，并且有利于維護儀器的正常運行。

2.3 以“成果導向”為指導建立過程性考核評分標準

實驗成績的考核應該是綜合性考核，應該能夠全面反映學生對待實驗課程的態度、責任心、查閱獲取資料的能力、動手能力、數據處理能力和分析解決問題的能力。評分標準是否公正、合理和客觀將反過來影響到教學效果。所以建立一套完善的評分標準非常有必要。表3是我們制定的“葡萄酒分析檢測綜合實驗”課程考核評分標準。該表充分考慮出勤、預習、小組協作、課堂表現、實際操作能力以及分析討論能力。根據該表對本門課程成績進行打分將更加科學、合理、全面，有助于調動學生學習的積極性，培養學生思考及解決問題的能力。

表3 課程考核評分表

2.4 對學生進行實驗室安全教育、培養學生科研誠信，強化職業道德意識

“葡萄酒分析檢測綜合實驗”屬于化學類實驗課程，在實驗過程中經常會使用一些有毒有害的化學試劑。因此，在該門實驗課程的教學過程中要注重對學生進行實驗室安全和環保教育。對實驗室儀器設立臺賬，在使用前和使用結束后均要進行登記，培養學生維護實驗儀器的良好習慣。對有毒有害試劑實行使用登記，要做到用多少取多少，謹防有毒有害化學試劑流出實驗室。對于實驗產生的廢棄物要嚴格按照實驗室管理規定處理，不得隨意倒入下水道或垃圾箱，而是要分類倒入回收桶中保管，并定期送學校實驗室廢棄物管理中心進行處理。在此過程中培養學生良好的實驗室安全意識和環保意識，以順應現代社會對安全環保的要求。

在實驗過程中逐漸培養學生的科研誠信意識，要求學生如實記錄實驗數據，嚴格禁止編造數據，在提交實驗報告時要求一并提交原始數據，原始數據不得有涂改現象。在實驗過程中我們要不斷對學生進行職業道德教育，增強學生的職業使命感和責任心。教育學生認識到食品類分析檢測人員承擔的食品安全責任，檢驗操作過程中的不規范操作和小的失誤均可能導致檢驗結果顯著改變，會將不合格產品檢驗為合格產品，超標組分檢驗為不超標。

3 結語

總之，社會和市場對人才的需求是工程類專業人才培養的基本目標。以“成果導向”為核心的工程教育認證鼓勵打破以教師為中心的傳統教學模式，強調學生的主體地位。因此，在葡萄酒產業不斷升級的今天，在“工程教育認證”背景下，培養具有扎實的理論知識和實踐技能的應用型葡萄酒分析檢驗人才是“葡萄酒分析檢測綜合實驗”課程的主要任務和最終目標。因此作為該門課程的任課老師要跟蹤葡萄酒檢測領域的最近進展，并充分了解葡萄酒產業需求，立足產業實際，以“工程教育認證”核心為指導，持續對本門課程的教學內容和方法進行改革，以培養高素質的葡萄酒分析檢驗人才，為葡萄酒產業的發展貢獻力量。