“食品化學”課程基于學以致用理念的教學探索

李江濤，丁玉琴，楊英，付湘晉，周文化，韓文芳

食品科學與工程學院，中南林業科技大學（長沙 410004）

目前，我國提出的構建“大食物觀”，是食品產業即將迎來高質量發展的新機遇，迫切需要大量具有創新能力和實踐技能的高素質應用技術型人才，這就要求高等教育在教育貫徹中深化學以致用的教育理念，將教學內容與生產實際相結合，加強理論到實際應用的知識轉化，重視及培養學生綜合運用所學知識以分析和解決實際問題的能力。

高等教育強調學生對某一領域知識系統性、完整性與全面性的掌握，但大部分學生不能有效地將所學理論知識聯系并應用于實踐，普遍存在解決實際問題能力不足的問題。作為食品相關專業基礎核心課程的“食品化學”則是打開食品科學認知之門所不可或缺的鑰匙。為充分發揮“食品化學”課程在食品人才培養中的主渠道作用，讓學生具有自主學習并綜合運用課程知識去分析和解決日常生活、食品實際生產及品質控制等問題的能力，文章結合團隊多年教學實踐和食品產業人才需求提出基于“學以致用”教育理念的“食品化學”理論課程教學體系。鑒于現有教學所處困境，結合學校“立德樹人”的人才培養總目標，從融入思政元素、提質教學內容、優化教學模式、革新教學方法、完善考核方式等方面對“食品化學”進行課程改革探索，供教學同行商榷。

1 “食品化學”課程理論教學中存在的問題

作為將化學的基礎理論應用于食品學科紐帶課程，“食品化學”需要有機銜接“有機化學”“無機與分析化學”“食品生物化學”等先修課程以及“食品分析”“食品工藝學”等后修課程。然而，“食品化學”受具有理論性強且涉及多學科、知識內容覆蓋廣泛且繁雜瑣碎等內在特點以及學時較少、教學形式受限等外部因素的影響，令食品專業學生心存畏難。

首先，“食品化學”的教學內容涉及“水分”“碳水化合物”“脂類”“蛋白質”等十一個章節。每一章內容又涵蓋從結構與性質的關系到食品組分之間在食品加工、儲藏中的相互作用及其變化等知識點，再到這些變化和作用對食品色、香、味、質構、營養和保藏的影響。在傳統教學中，學生對于如此寬泛且理論性強的課程內容、繁多且雜亂的知識點普遍存在理解困難，不易掌握到重點，難以梳理自己的邏輯形成系統的知識體系，進而對課程學習產生厭煩情緒，學習興趣降低，收效甚微。

其次，“食品化學”中幾乎每個章節都需要“有機化學”“無機及分析化學”“物理化學”“食品生物化學”的知識點去詮釋化學本質。如：“水分子的締合作用”需要與“無機及分析化學”中的sp3雜化、氫鍵、極化等知識點有效結合；“碳水化合物的結構”則需要結合有機化學中旋光性、差向異構、端基異構等知識點，這些知識點的交叉要求學生在具備一定的化學基礎上，還要將已經掌握的化學知識與食品專業知識融合，但教學中發現不少學生的化學理論基礎較薄弱且存在抵觸的心理。

再次，雖然大部分教師已經結合當前應用型食品人才的需求，及時改變了傳統的教學理念，在一定程度上改變了以講授為主、以教為中心的傳統教學模式。線上線下混合教學模式的構建雖然更加注重學生的主體性，但線上學習高度依賴于學生的自律，難以轉變部分學生“要我學”“要我多費精力學”的觀念。同時，教學內容更新速度滯后于相關新成果和新技術的快速發展，多數新成果和新技術未呈現于“食品化學”教材和教學中。這樣與實際生產脫節的知識傳授難以調動學生的好奇心和求知欲，不利于學生對“食品化學”知識點的靈活掌握，也不利于學生的深度學習和綜合創新，使得應用型人才的培養無法滿足市場需求。

此外，反映教學成效的課程考核隨著教學模式的改變也進行了改革，在期末考試成績、課堂出勤率、上課回答問題情況及課后作業完成情況等的基礎上加強了對學生網絡學習過程和自主學習效果的評價，但很大程度上仍依賴于教師去評價。

總之，目前“食品化學”理論課程的教學改革取得了一定的成效，但仍未能充分調動應試狀態下學生的學習興趣和自主能動性，難以達成學以致用、融會貫通的培養目的。有必要進一步圍繞學以致用的教學理念對“食品化學”理論課程進行教學團隊的建設、教學過程的精心設計、教學方法的調整革新、教學內容的提質重構、考核方式的多元化完善，以持續改進理念建立“達成度評價-反饋-改進”機制。

2 教學團隊的建設

“食品化學”是我校食品科學與工程、食品質量與安全及糧食工程專業的一門專業核心課程，旨在為培養食品行業的高素質技能型人才奠定堅實的理論基礎，通過激發學生學習興趣及探索問題、分析問題、解決問題的潛能達到把知識學“活”、學以致用的根本目標。為此，學校以教學能力與實踐能力并肩的專業課教師、實驗輔助教師、教學科研教師、企業導師組建了知識技能互補且能力、年齡、職稱等合理梯度搭配的“食品化學”教學團隊，通過在教學改革和實踐任務中相互合作共同提升課程資源建設、課程教學設計、持續改進等能力，有效提高教學質量。

教學團隊不定期與先修課程、后修課程的授課教師開展研討會，相互協調與配合，力求探索適用于不同課程相互滲透、表里融合、串聯遞進的聯動教學模式[1-2]。在盡量避免相關知識點重復講授的基礎上使“有機化學”“無機及分析化學”更貼近食品相關專業的理論知識需求。根據“食品生物化學”與“食品化學”課程定位和側重點的不同，對于相互重疊的教學內容和知識點進行總體規劃與合理分配。此外，“食品化學”應積極與“食品分析”“食品營養”“食品工藝學”等課程教師注意在涵蓋完整知識鏈的同時結合后修課程的理論基礎需求合理調整教學結構，做到有的放矢以提升課堂有效性。

3 教學過程的精心設計

“食品化學”課程采用“課前知識傳遞、課中知識內化、課后知識拓展”的線上線下混合式智慧教學模式[3]，以學生為主體、教師為主導開展教學活動，將線上自學與線下導學相結合、教師講授與學生自學相結合、教師評學與學生評教相結合、作業檢測與討論相結合[4]。

在課前線上自主探索性預習階段，學生根據自身知識基礎、每周學習任務在學習通平臺教師所搭建的線上課程中針對性地自學章節相關視頻及配套PPT課件，使信息收集能力、獨立思考能力和自主學習能力得到培養。比如，在“脂類的氧化”章節的線上教學資源中，學生通過復習前驅知識以掌握不飽和脂肪酸的結構，并借助分子軌道理論以認識氧的基態、激發態，通過預習了解自動氧化、光敏氧化、酶促氧化的氧化機理等學習內容，帶著對重點、難點的理解進入課堂學習。

教師立足于線上學習數據通過量化分析學生的學習行為以針對性地設計適量、適度的課堂授課內容，充分考慮學生自學過程中的盲區，抓住學生難以理解的難點問題，做到有的放矢。在線下課堂導學階段，教師基于OBE理念以主題討論、案例剖析、隨堂測驗等方式開展精準教學[5]。首先，通過創設情境或圍繞布置的課前自學內容，提出問題幫助學生梳理當堂課程的知識框架。比如，提到脂肪的氧化，同學們是會想到油炸食品誘人的香氣還是核桃、榛子、松子、黃豆、臘肉等出現的難聞哈喇味？然后，借助學習通平臺開展習題練習或搶答小測試以引導學生回顧和鞏固易理解的基礎性知識。最后，教師補充講解近三年國內外主要期刊所發表的有關食用油與含脂食品的抗氧化新手段，引導和啟發學生思考和討論，以進一步開發其研究思路，培養其科研創新思維。

在課后線上鞏固與拓展階段，教師提出對應章節的討論主題使學生充分地開動腦筋并互相交流，然后每組形成一個簡單的總結報告上傳到學習通。比如，“脂類”這一章討論主題包括“結合脂類的組成分析為什么市面上食用油的價格差異那么大？”等。老師通過學習通可以很準確地把握各組的討論情況及學生們對相關知識點的掌握情況，并及時地給予反饋和指導。進一步在學習通平臺搭建食品化學相關前沿文獻的分享與閱讀專題討論版塊，鼓勵學生閱讀和思考，促進知識的深化。

除此之外，還需要建立“達成度評價-反饋-改進”機制，圍繞想教學生什么知識、用什么方法幫助學生學習、如何知道學生學會了等核心問題進行教學實踐與改革，以助力學生在工程知識能力、問題分析能力和科學研究能力的達成[6]。

4 教學內容的提質重構

要實現學生對食品化學知識的學以致用，課程的教學內容應在抓住課程的“化學”本質的基礎上突出其“食品應用”特色。教學內容的提質增效主要體現在搭建脈絡清晰的課程框架并注重學科交叉、注重基礎性與豐富性、注重理論與實用性相結合，把零散問題系統化、抽象問題形象化、復雜問題簡單化、深奧問題通俗化，做到知識點明確、重點突出、條理清楚、有例可尋。

4.1 注重學科交叉，加強學科的聯動教學

首先，對于單糖結構、脂肪酸結構、蛋白質結構等與先修課程重復但必須掌握的內容，在學習通發布教學視頻和相關資料，學生自主復習并完成小測試加深理解。知識點的講授秉承“食品變化”為主、“化學原理”為輔的原則，把教學重點放在食品加工、保藏過程中發生并影響食品品質變化的內容等方面。其次，該課程著重細述食品主要成分的結構乃至性質在食品加工、貯藏等過程中的變化，以及這些變化對食品品質、營養、風味口感和儲藏穩定性的影響，將營養成分的生理功能、膳食來源等相關知識點留給后修課程“食品營養學”，將“食品風味化學”“色素與著色劑”“食品添加劑”的主題內容留給后修課程“食品添加劑”。

4.2 注重基礎性、豐富性與先進性

基于“教得明白、隨時能用、不會過時”的選取原則，教學內容應在傳授原汁原味理論的基礎上從實用主義的角度出發，適當擴展、延伸，更助于調動學生的學習積極性，讓學生有興趣自我學習和自我更新知識，培養學生綜合運用知識解決問題的能力。

首先，教學團隊根據“食品化學”對食品相關專業畢業要求的貢獻明確自身所教，制定相關的教學策略，逐條確定與之相對應的教學內容，實現教師教得明白，讓學生學得明白。

其次，將易理解的基礎性知識點進行碎片化整理，以知識點為單位融合食品貯藏與加工實例，精心制作為不超過15 min的教學小視頻引導學生課下自學，并配套相應的試題庫和小節測試檢驗學生對相關知識點的理解和掌握。比如說，講授“食品中水存在的形態”可借助“固體形態的果凍與液態的牛奶，誰的水分含量高？”等貼近日常生活的實例與現象引起學生的探知欲望。

再次，教師努力提升專業知識素養，將教材中晦澀難懂的文字描述經深度理解與提煉，對教學內容的重點、難點進行有效重構，站在學生角度精心設計教學細節，在課堂教學時通過學生感興趣的話題深入淺出地將難以理解的內容呈現給學生，讓學生學得進、記得住。以美拉德反應的課堂教學為例，先拋出面包、餅干等食品產生誘人色香的原因，引發學生對背后所隱藏化學本質的好奇心，鼓勵學生結合相關食品的特征成分及加工工藝談談褐色色素、特殊風味的產生原因。再介紹Maillard反應的發現源于法國化學家L.C Maillard采用葡萄糖作催化劑合成多肽時實驗未按預期進行，進而啟發學生從異常實驗現象中發現科學問題。通過當堂進行話題的互動討論，讓學生在分析與思考中主動地發現Maillard反應的影響因素，既能體驗找到答案的成就感，又增強了學生立足于食品專業角度能為社會做切實貢獻的自信心。進一步在學習通拓展資料區以文檔、圖片及視頻演示介紹Maillard反應產物的制備、抗氧化作用等最新科研成果，讓學生體會到Maillard反應對食品工業的影響力，啟迪和鼓舞學生樹立自己的努力目標，培養學生的創新意識。

最后，教師應時刻關注國內外最新食品科技動態以保證自身知識體系的更新與完善。在教學設計中，要對接行業前沿發展動態和相關教師具體的產研成果，及時將食品學科最新的研究內容、科研動態、食品加工最新技術等以具體案例的形式融合到課程教學當中。通過教學內容與科技發展的緊密結合，有效增進學生對課程的興趣，有助于學生積累更多的知識以培養其科學態度、創新思維和科技應用能力，達到學以致用的目的。

4.3 結合實例剖析

為了加深學生對相關知識點的理解和掌握，教學團隊精心收集并整理應用于實際生產生活的典型實例，從實用主義的角度出發，通過學生感興趣的話題對教學內容進行有效重構。比如，“蛋白質的凝膠化作用”可借助于鹵水豆腐、石膏豆腐、內酯豆腐因制作工藝不同而導致感官品質差異的實例，將所涉及的“蛋白質變性”“蛋白質與蛋白質之間的相互作用”“蛋白質與溶質的之間相互作用”等抽象和復雜的理論以抽絲剝繭的方式進行剖析，使學生能夠通過食品成分所發生的變化產生深刻的印記。進一步引導學生積極思考豬皮凍、雞蛋等食品中蛋白質凝固的原理，充分體現理論與實踐的結合，提高學生的學習興趣，培養學生學以致用的意識。

4.4 與時俱進的思政教育

為落實“立德樹人”的根本任務，教學團隊在確定學以致用課程目標的基礎上，認真梳理、深度發掘并凝練知識點中的思政教育素材，結合采用案例教學將思想政治教育元素與專業知識、傳統食品文化和最新科研成果有機地融合在課程教學中，力爭樹立學生實事求是的科學精神和良好的職業責任感。思政切入點的挖掘主要包括剖析古今中外的經典案例以闡述傳統食品中的東方智慧、借助科學原理以揭示傳統食品中的科學內涵、引入當今我國食品產業在傳承基礎上的開拓創新[7]。例如，結合淀粉糊化與老化的專業知識，從清朝將面條煮熟油炸后佐以湯的“伊面”介紹到方便面的應運而生以及方便米飯的應需而生，增強學生的民族自豪感和專業認同感，讓同學們意識到技術革新改善生活，學好專業知識并學以致用具有重要的現實意義[8]。

5 考核方式的多元化

為了考察學生從整體結構上把握知識和靈活運用所學知識的能力，課程采用多種方式（筆試、討論、測驗等）、多個階段（平時測試、討論測評、期末考核等）、多種類型（課堂報告、隨堂測試、小班討論等）的多元化考核方式，最大程度激勵學生參與教學全程。具體如下：期末閉卷考試成績（60%）、考勤（5%）、學習筆記（5%）、課堂研討參與情況（5%）、隨堂測驗（5%）、章節測試（10%）、學習通小組討論（5%）、課外視頻或資料閱讀報告（5%）。

其中，試卷考試內容注重綜合能力考核，減少死記硬背的題目，增加解釋現象等綜合性應用題，以考察學生對知識點的理解及其分析問題、解決問題的能力。如以“食品在貯藏和加工過程中常常會發生顏色變化。①酸橙經打漿加熱后，顏色變褐。②蘋果、土豆切開不久變黑。③面包在焙烤過程中上色。請用食品化學的相關知識逐一解釋這些褐變現象的發生原因。另請結合發生②③顏色變化的影響因素及具體實例說明在食品加工中對這兩種褐變反應的利用和抑制可采取的措施。”一題考核學生對“褐變”這一知識點的應用能力與綜合分析能力。章節測試多為開放性作業，要求學生自主查閱資料拓展知識面、結合具體食品梳理歸納知識體系，以加深學生對所學知識的宏觀把握和實際應用的能力。

6 結語

針對“食品化學”的教學現狀，組建了知識技能互補、梯度搭配合理的教學團隊，精心設計了“課前知識傳遞、課中知識內化、課后知識拓展”的線上線下混合式教學模式，立足于學科聯動、學以致用、與時俱進，重構了教學內容，制定了多元化考核方式，并通過對課程目標達成度評價的分析保障課程的提高與持續改進。這些改革措施可以顯著提升教學的有效性、實用性和系統性，對“食品化學”今后的教學工作提出了更高的要求和挑戰。教師應在教學過程中進行不斷的探索，以滿足高素質應用型人才的需求。