新工科背景下“食品工藝學”實驗教學改革探討

李思寧，唐善虎，郝剛

西南民族大學食品科學與技術學院（成都 610041）

“新工科”是為了應對新經濟的挑戰，從服務國家戰略、滿足產業需求和面向未來發展的高度，在“卓越工程師教育培養計劃”基礎上，提出的一項持續深化工程教育改革的重大行動計劃，既包括了新興產業，也包括了傳統工科專業的升級改造[1-2]。在新時期立德樹人教育理念下，“新工科”建設主要是針對傳統工科進行改革，以適應當前形勢下經濟社會發展對復合應用型人才的需求，從而培養社會主義事業的合格建設者和可靠接班人。

實踐教學可以系統培養學生的創新能力、思維能力、分析歸納能力及動手能力，在工程教育中具有不可替代性[3]。在“新工科”背景下，實踐教學更是高校教育不可或缺的核心與主體內容[4]。“食品工藝學”是食品科學與工程專業的核心課程，具有很強的實踐性，學習該課程可為培養學生解決復雜工程問題能力奠定基礎。“食品工藝學”主要研究食品的加工原理、食品資源的利用、新型食品的開發及加工和儲運等因素對食品質量、營養價值、貨架壽命、安全性等方面的影響，既是多門基礎學科知識的綜合應用，也是學生從事食品專業科學研究與生產實踐的基礎[5]。“食品工藝學”實驗教學的目的在于鍛煉和強化學生的動手能力，對于學生今后從事食品及相關行業的基礎研究、產品研發、工程設計、分析檢測、生產管理及品質控制等工作奠定基礎[6]。因此，實驗教學質量對學生專業技能的達成有很重要的影響。

近十年，通過修訂人才培養方案、完善實驗教學大綱及加強硬件設施建設等舉措，我校食品專業實驗教學內容得到了較大革新，實驗教學條件得到了明顯改善。隨著新技術、新產業的蓬勃發展，“新工科”教育改革對工科專業提出了更高的要求，這更加凸顯了我校實踐教學與一流高校的差距。文章以西南民族大學“食品工藝學”實驗教學為例，針對目前存在的問題，通過深入研究實驗課程方案，結合學校課程教學的實際情況，依托“新工科”建設理念，提出課程在教學過程中的持續改進措施。

1 “食品工藝學”實驗課程教學存在的問題

2020級以前的培養方案，我校“食品工藝學”實驗是作為“食品工藝學”課程的教學內容，并未設置成一門獨立的實踐環節課程，而2020級的培養方案已改變了這種局面，將“食品工藝學”實驗單獨開課，并單獨進行考核評價。西南民族大學食品科學與工程及食品質量與安全兩個專業均開設了食品工藝學實驗課程。在第8學期開課，實驗教學36學時，每周4學時。課程考核包括出勤成績（30%）及實驗報告（70%）。實驗內容有糖水橘子罐頭的制作、果脯蜜餞的制作、牛奶的分離及干酪素的制作、凝固型酸乳的制作、麻辣牛肉干的制作、豬肉松的制作、傳統香腸的制作、德州扒雞的制作及咸蛋、皮蛋的制作。

1.1 實驗項目覆蓋不全面

西南民族大學以“培養高等學歷少數民族人才，促進科技文化發展”為辦學遵旨。民族地區以畜牧業為主，在這種政策及現實條件下，我校“食品工藝學”實驗教學項目設置以畜產品加工（乳制品加工、肉制品加工及蛋制品加工）為主，果蔬制品加工為輔（見圖1），沒有全面覆蓋其他類型食品的加工，特別是缺失糧食、油脂加工及水產食品加工內容。近年來，隨著民族地區苦蕎、青稞、車厘子、沙棘、高原冷水魚等特色資源的興起，迫切地需要現代化加工技術將這些原料轉化成高附加值的產品。實踐環節這種實驗項目“不全面”模式，不利于新時期應用復合型人才的培養。

圖1 我校“食品工藝學”實驗教學內容分析

1.2 實驗類型單一

我校食品專業實驗課程普遍存在“實驗類型單一，以驗證性實驗為主，不設置或設置很少的綜合性和設計性實驗”的問題。在實際教學中，實驗教師提前準備原輔材料，調試好儀器設備，學生按照給定的產品配方、工藝流程及操作要點進行實驗，最終得到幾乎相同的實驗結果[7-8]。這些實驗以簡單手工操作為主，沒有貼近食品產業工業化生產的實際情況。食品工藝學實驗重在采用不同的配方和工藝，制作不同色、香、味、形的產品。這種教師給定信息的單向流動，導致學生機械性地完成實驗，沒有實戰經驗，大大降低了學生學習的興趣，也不利于學生分析解決問題能力和變通能力的培養[9-10]。

1.3 教學組織形式不科學

受實驗場地的限制，我校“食品工藝學”實驗授課將每班學生分為6～7組。除了食品科學與工程卓越農林班是2人為一組外，食品科學與工程、食品質量與安全班均為4～6人為一組進行實驗操作。這種“規模化”教學，勢必會出現主觀能動性強的少部分學生在做實驗，而大部分學生成為觀察員全程圍觀的現象[8]，甚至還有部分學生完全不參與實驗，做一些與課程教學無關的事情。沒有將實驗內容具體到每個學生身上的大班式教學形式是食品專業大多數實驗課程的共性問題，長期采用這種組織模式必然會調動不起學生積極性，使學生參與度下降，從而影響其實驗能力的進一步提高[8]。

1.4 成績評定方式不合理

我校“食品工藝學”實驗對學生的成績評定包括兩部分，即出勤和實驗報告。這種考核方式無具體量化指標，不夠客觀，不能真實反映學生的學習效果。此外，這種方式還容易導致學生主動參與實驗課的意愿低，同學間抄襲實驗報告的現象嚴重。如不對該成績評定方式進行改革，既無法真實檢驗學生的學習效果，也無法客觀評價教師的教學質量。

2 改革思路

“實驗教學”是鞏固理論知識、加深理論認識的重要途徑[11-12]。在新工科建設的背景下，針對我校“食品工藝學”實驗課程教學中存在的問題，結合食品專業對創新思維能力強、工程實踐能力強和綜合素質高人才的需求，提出以下教學改革思路。

2.1 完善和豐富實驗項目

完善和豐富實驗項目是實驗教學改革的一個重要方面[13]。隨著新時期科學技術的快速發展，應開設滿足現代化食品工業發展需求、體現先進實驗技術的教學項目。針對目前我院“食品工藝學”實驗所開設的項目，需要增加糧食、油脂加工及水產食品加工項目，同時也需要增加綜合性和設計性實驗，削減驗證性實驗。例如，烘焙食品深受當代大學生的喜愛，因此可設置面包、餅干等烘焙糧食類食品制作的實驗項目。在傳統香腸制作中，添加益生菌或脂肪替代物，讓學生嘗試制作一些功能性或營養性的健康香腸。對于增設的設計性實驗，則可由學生根據不同年齡群體受眾的喜好，或者自身對科學研究的興趣方向，在與指導老師進行可行性探討后，自行查閱資料、設計和準備實驗，在教師的指導下完成設計性實驗。以學生為中心，內容多樣化的實驗教學可以激發學生對實驗操作的興趣，同時培養學生的創新和實踐能力，提高學生的參與度，從而能夠更好地適應食品加工業發展需求。

2.2 以產業發展為導向優化實驗教學內容

對于不同加工類型的食品，實驗內容的達成所需時間不同。例如，烘焙面包的制作實驗，從配料、面團調制、發酵、分割、整形，至烘烤，至少需要8個學時，而傳統香腸的制作等實驗，則差不多3個學時就能完成。因此，以產業發展為導向的實踐教學，實驗內容要以產業化產品為主，克服原有的陳舊教學內容、同實際生產脫節等問題，改變原有“每個實驗學時一致”的情況，根據產業化加工產品的特點，優化并重建實驗教學內容，合理安排實驗學時，使整個實驗操作更貼近實戰化[1,14]。值得一提的是，民族高校里少數民族地區學生占比高于地方院校，這些學生畢業后大部分回到了民族地區。鑒于此，在實驗設置內容上，要融入地方特色產品加工內容，如青稞面包、手撕牦牛肉干等實驗，使民族地區的學生畢業之后進入工作崗位可以迅速適應并掌握相關的技能，為民族地區經濟社會發展貢獻力量。

2.3 革新實驗教學手段

多媒體技術的快速發展和表現形式的多樣化，已使其成為展現課程教學內容的主要形式之一。“食品工藝學”實驗涉及到種類繁多的食品原輔料、多樣化的加工工藝及復雜的加工過程。采用多媒體手段可以將加工過程以圖片、動畫和視頻等形式表現出來，不僅能讓學生更為直觀地了解食品加工的動態過程，而且還可以讓學生感受現代化食品加工的魅力[8]。另外，“食品工藝學”實驗中涉及的儀器設備，采用口述、直觀平面圖等傳統教學方式，很難讓學生理解其內部結構及工作原理，枯燥晦澀，大大降低了學習興趣，也不利于培養學生的工程素質。利用動畫、視頻或虛擬仿真的形式可使學生直觀地了解儀器設備內部結構和工作原理，從而使復雜抽象的理論簡單化、具體化和形象化[15]，這種實驗授課方式不但活躍了課堂氣氛，而且還可以激發學生探索的興趣。

2.4 完善實驗教學成績評定制度

為保證實驗教學改革不流于形式，提高人才培養質量，改變了以往“出勤（30%）+實驗報告（70%）”的方式，建立了完善的成績評定制度。經過本教學組長期實踐，發現增加“實驗過程”的考核內容，能相對真實、公平、全面地反映學生的實驗參與狀況。因此，提出“出勤（15%）+實驗過程（45%）+實驗報告（40%）”的考核機制。利用現代化的教學手段，如在課堂，可實現隨機點名或者指定學生發送實驗設計及實驗數據，監測學生實驗完成效果。一個實驗能否成功，關鍵在于實驗過程監管是否嚴格，實驗操作是否正確[16]。因此，對實驗過程的評價，主要考核學生的主觀能動性、參與程度、使用設備的熟練程度和團隊協作能力。實驗報告則要求下次實驗課上交，評價涉及書寫、數據處理和結果分析與討論。“食品工藝學”實驗課程成績評定標準見表1。

表1 “食品工藝學”實驗課程成績評定標準

以我校2017級（改革前，32人）和2018級（改革后，31人）食品科學與工程專業學生為例，以學生評價成績為指標，分析了改革前后實驗成績評定制度對實驗教學效果的影響。由圖2看出，教學改革后，學生評價成績在90～100分和80～89分的學生人數（24人）比教學改革前（15人）有了很大程度增加；評價成績在79分以下的學生人數（7人）遠遠低于教學改革前（17人）。這表明，完善“食品工藝學”實驗教學成績評定制度后，極大地提高了學生的學習效果，有利于提升人才輸出質量。

圖2 實驗教學成績評定制度對實驗教學效果的影響

3 結語

“食品工藝學”實驗是一門實踐性很強的實驗課程，對于食品專業復合應用型人才的培養具有重要作用。教學團隊針對“食品工藝學”實驗教學中存在的問題，以提高學生學習效果，增強學生自主學習能力、分析解決問題能力、思維創新能力為改革目標，從實驗項目、教學內容、教學手段、成績評定方式等方面進行了改革探索，已順利完成了2021年春季學期新工科食品科學與工程專業“食品工藝學”實驗教學。此次教學改革展現了以“學生為中心”的教學新模式，實現了預期教學目標，為今后相關課程實驗教學改革奠定了實踐基礎。