“新工科”背景下“食品化學實驗”課程教學改革探索

徐 霞，蔡燕萍，陳玉峰，聶小華，崔蓬勃，張建友

（浙江工業大學 食品科學與工程學院，浙江 杭州 310014）

食品科學與工程專業致力于培養能解決復雜工程問題的復合型人才，目前專業人才培養中仍在理論與實踐脫節、工程實踐創新能力不足等問題。2017 年2 月以來，教育部為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略，提出積極推進新工科建設的要求，從而提升國家硬實力和國際競爭力。現代食品行業的升級亟需富有創新、創業意識的創造型人才。這對食品科學與工程專業人才培養提出了更高的要求，既要求有扎實的專業基礎理論，又要在該學科及交叉學科有一定的研究能力與創新能力，推動新技術應用和科技成果轉化的能力[1]。

“食品化學實驗”課程作為食品科學與工程專業主干基礎課“食品化學”的重要組成部分，主要面向食品科學與工程類本科專業3 年級開設，是強化和加深理解食品化學的理論知識、培養學生的創新能力和實踐操作能力，以及解決實際問題能力的重要途徑。國內外高校食品相關專業都單獨開設有“食品化學實驗”課程，其教學方法的改革已成為當前眾多高校特別是重點院校改革最迫切的任務之一[2-4]。當前“新工科”背景下，對于該課程的教學改革以適應食品科學與工程專業人才培養的需求的研究仍處于探索和實踐階段[5-6]。以“新工科”建設及人才培養為背景，結合浙江工業大學食品科學與工程專業工程教育認證的要求，分析了目前“食品化學實驗”課程存在的問題，提出優化課程教學內容和實驗體系，改革教學方式使學生由被動學習變為主動實踐，細化課程考核評價標準，提高教學質量和效果，提升研究型和創新型人才的培養質量。

1 目前存在的問題和不足

1.1 實驗內容缺乏綜合性、探索性

“食品化學實驗”課程內容多從食品各種主要營養成分、基本性質及其貯藏加工過程中的變化規律出發，可使學生從直觀上對食品化學的有關理論尤其是一些食品化學重要的反應機理、反應條件及重要化學變化的影響因素有進一步理解。但課程設置大多以驗證性實驗為主，注重規范性而綜合性、研究性不足，如水分活度的測定、果膠的提取和果醬的制備、食品的褐變、蛋白質的功能性質測定等，教學內容缺乏探索和創新，與食品工業生產實踐結合較少。

1.2 教學模式固化，創新研究能力培養不足

實驗課程的教學模式固化，注重培養操作能力，但對學生綜合能力的培養不足。如常見的美拉德反應速度影響因素實驗，美拉德反應是所有學習“食品化學”學生的學習重點和難點，這種以科學研究為基礎的實驗可以幫助學生理解在理論課中所遇到的難點，掌握實驗操作的技巧。但是學生依據步驟按部就班通過提前預習、完成實驗及撰寫實驗報告的教學模式往往無法調動學生的積極性和探索新知識的主觀能動性。以目前教學模式，培養學生考慮復雜科學問題，如何將美拉德反應應用于生產實踐中去，恐怕難以實現。

1.3 課程考核評價方法較為單一

實驗課程教學的考核評價方式往往較為單一，主要以實驗報告為指標，對于學生的實踐操作能力和技巧的考核不足。教師也不容易判定分數，不能真實反映學生的水平。除此之外的知識很少有學生會主動學習，既不能對學生的創新能力和思維鍛煉起到積極的作用，也不能對學生的綜合素質提高有助益。

2 圍繞“新工科”建設需求設置自主設計實驗環節

針對上述問題和不足，圍繞“新工科”建設需求，通過引入自主設計實驗項目環節，創新課程的實驗內容體系，實現驗證性實驗—綜合性實驗—自主設計實驗三層次不同維度實驗內容的設計，滿足食品化學基礎理論和實驗技能、食品實際加工生產以及研究型思維等不同的教學需求。重新修訂課程的教學大綱，結合其他優勢院校調研結果和學科目前的實驗教學條件，對32 學時的課程實驗安排進行了調整。目前，課程實驗內容包括多糖的辨別（4 學時）、淀粉類食品α -化度的測定（4 學時）、蛋白質功能性質（5 學時）、酶促褐變的影響因素（4 學時）、美拉德反應速度的影響因素（4 學時）、維C 在食品加工中保存率的影響因素（4 學時）等驗證性、綜合性實驗，以及自主設計實驗（7 學時）。

為避免實驗準備的雜亂和倉促，保證實驗教學效果，在實踐過程中對首次增設的自主設計實驗的內容和主題進行了限制，后續可根據實踐效果增加實驗主題。選擇食品化學與食品加工生產實踐過程中比較重要的色素相關主題作為實驗設計內容，主要包括綠色蔬菜中葉綠素的穩定性和護色方法；果蔬中花青素的性質、穩定性及保護。綠色蔬菜在加工過程中的色澤保持是產品感官質量評價的關鍵，但在加工過程中失綠現象卻非常嚴重，護綠一直是生產和研究的難點；花青素可作為食品著色劑應用于平常飲料和食品,符合人們對食品添加劑天然、安全、健康的總要求，但是花青素不穩定，在食品保鮮、加工和貯運過程中易出現褪色、變色、沉淀等現象。通過自主設計實驗研究葉綠素和花青素的性質，學生可理論聯系實踐，探索并提出在加工過程中如何利用這些特性為食品行業生產實踐服務。

3 探索主動實踐的自主設計實驗教學模式

自主設計實驗環節的引入，變被動學習為主動實踐，首先須調動學生的積極性。一方面，在實踐中通過與生活、生產實踐相關聯，或者通過與學科的科學發展前沿相結合來設置實驗，注重知識的趣味性和學生能力的培養；另一方面，自主設計實驗的實踐中，充分體現學生的自主地位，發揮學生的主觀能動性。在課程的驗證性、綜合性實驗教學環節，采用課前預習及課后自學和輔導的方式，主要通過學生完成實驗報告、課外資料查詢完成思考題進行，旨在培養學生的試驗研究、總結歸納和問題分析思辨、自主學習能力等。

新增設的自主設計實驗要求學生以小組為團隊（3～5 人）完成整個環節，包括查閱文獻資料、設計和制定實驗方案、合作完成實驗，提交小組實驗報告。除了培養學生主動學習、研究和創新能力，還可以培養學生的團隊合作精神，提高分工意識。其中實驗方案的制定非常關鍵，要求學生在查閱相關資料的基礎上，掌握相關理論知識并有一定的實驗設計和研究能力，因此需要教師的全程參與和指導，對方案的可行性做出評估，指出存在的問題及不足并提出改進的意見，突出主動學習的研究性、開放性、實踐性。讓學生獨立思考在自主設計實驗中用到了哪些實驗方法，原理是什么，如何服務于食品行業生產實踐？激發學生的學習興趣，對實驗技能和綜合創新能力培養有積極的作用。雖然在實驗設計和開展過程中會出現各種問題，但總體的改革實踐還是收到了預期的效果。

4 細化課程評分標準完善課程考核方式

該課程為考查課，改革后成績根據驗證性實驗報告、綜合性實驗報告、自主設計實驗、實驗操作及結果、課堂考勤及表現這5 個部分進行綜合考核與評定，并對每部分成績的評分標準進行細化。其中，驗證性及綜合性實驗報告（48%）主要根據實驗報告完成情況，包括書寫規范、實驗數據記錄完整性、實驗結果分析討論及思考題的準確性來進行分數評定；自主設計實驗（12%）則根據實驗自主設計方案及實驗報告完成情況綜合評分，包括實驗方案的合理性、書寫規范，實驗報告的書寫規范、實驗數據記錄完整性、實驗結果分析討論及思考題的準確性進行評定；實驗操作及結果（30%）主要以操作技能和實驗結果為主，包括正確使用各種常用儀器設備、實驗操作完成及實驗臺的整理等；課堂考勤及表現（10%）主要以考勤和課堂交流情況等表現為主。這種過程性考核評價強調實驗項目實施中對學生的綜合評價。此外，在實驗報告中進一步明確要求學生對實驗結果進行分析，能夠解釋在實驗過程中出現的現象，弄清楚產生的原因，引導學生培養理性思維，分析問題和解決問題，以達到自主設計實驗建設的目標。

5 結語

在“新工科”背景下，對食品科學與工程專業“食品化學實驗”課程進了行教學改革探索，通過創新實驗教學體系，增加了自主設計實驗環節，重新修訂了教學大綱，探索主動實踐的教學模式，并細化了考核評分標準，增強實踐教學的效果，激發學生自主學習能動性，培養食品科學與工程專業學生的實踐應用能力，提升食品與工程專業人才研究能力、創新能力與發展潛力。