“學實結合”“食品物性學分析實驗”教學模式及方法探索

劉金光，劉玉茜，徐龍華，王文良，王嘉瑞，李雪嬌

山東農業大學食品科學與工程學院（泰安 271018）

培養創新型人才是高等教育的重要使命[1]。本科實驗教學是培養食品專業人才的關鍵階段和橋梁紐帶，為科研院所輸送科研型研究生，為食品行業輸送應用型工程師。特別是2016年我國工程教育認證的實施，以學生學習產出為導向，更加注重培養學生的創新能力和實踐能力[2]。伴隨本科高校教學改革的推進，除了基礎實驗儀器外，更多的精密科研儀器、設備和信息化教具應用到本科實驗教學中，如色譜技術“虛實結合”實驗教學模式和氣相色譜串聯質譜檢測有機磷農藥的教學實驗設計等[3-4]。

“食品物性學分析實驗”是普通高等院校食品專業的重要實驗課程，學生在實驗中掌握基礎理論知識，培養專業實驗技能?，F階段實驗教學中多采用測試市售食品（如牛奶、面包等）的基礎理化指標的教學模式，而食品加工的工藝教學屬于其他學科課程，導致實驗過程中學生僅掌握實驗原理和測試方法，而對食品工藝了解甚少。學生只有親自參與食品的加工過程，動手實踐食品的生產工藝，才能真正掌握產品品質的核心技術。提升工程實踐能力和專業技能，進而發現現有的檢測、加工技術的不足，從而激發學生的創新能力和解決問題的能力，并建立起培養創新型和應用型人才的實驗教學模式。此外，由于物性分析儀屬于精密科研儀器，配套數量的限制和系統操作復雜，導致無法滿足本科學生動手操作，導致學生課后記憶含混，沒有全面掌握實驗。

針對傳統的“食品物性學分析實驗”教學模式存在問題，加強專業技能的實踐應用和基礎科研能力的培養，在實驗教學中融入食品工藝課程的生產實踐，使用物性分析儀測試品質指標，從實驗方案設計和基礎科研教學等方面介紹“學實結合”食品物性分析綜合性實驗教學模式及方法，旨在鍛煉學生的實踐能力，培養基礎科研技能，為食品專業創新型、應用型人才的培養奠定基礎。

1 傳統的“食品物性學分析實驗”教學中存在問題

1.1 教學模式及實驗設計陳舊

傳統實驗教學模式中存在問題有：（1）實驗教學與科研脫節，學生實驗所用材料和器具僅限于基礎教學實驗，科研儀器僅供參觀教學或者僅有個別同學操作演示；（2）實驗與實踐脫節，實驗課程的理論知識僅指導課程實驗，食品專業課程設置有食品工藝實踐課程，2類課程同屬于食品專業實驗課程，卻沒有綜合性實驗教學和實踐應用[5]。實驗課程的知識和技能最終目的是要學生領會和應用，僅注重實驗教學，與基礎科研教學脫節，不利于培養學生的創新思維能力；僅注重課程實驗，與工藝生產脫節，不利于鍛煉學生融會貫通和技能應用的能力。

傳統的“食品物性學分析實驗”教學模式與其他基礎食品分析實驗的教學模式類似，教學和實驗過程在實驗室內開展，實驗原理和實驗方法講解后，學生按照預定實驗方案講義完成實驗，實驗方案陳舊、不新穎，陳舊的實驗方法已落后于時代前沿技術，導致實驗課程乏味、質量差。此外，實驗方案設計十分簡單，缺乏基礎科研儀器的使用，難以有效提升學生的科研實踐技能，以及探索和創新的能力。雖然前期改革完成實驗教學以學生為中心的教學理念，但程序化的實驗方案導致實驗課程仍然屬于接受式學習模式。此外，教育信息化、智能化的提出和完善，更加要求傳統的實驗教學模式進一步完善，以激發學生的創新思維和發散思維能力，滿足培養食品專業創新型、應用型人才的教學要求。

1.2 教學儀器限制

“食品物性學分析實驗”需要使用物性分析儀，此類精密科研分析儀器在普通院校的配備數量遠不能滿足人均1臺或2人小組1臺的本科教學需要。此外，受課時數量限制，實驗教學中通常采用多人小組實驗模式，導致僅有個別同學能夠動手操作儀器，嚴重影響課程質量和學生的實驗操作技能。

2 教學模式與實驗設計

2.1 教學模式改革

普通高等院校是培養應用型人才的重要搖籃，專業實驗教學又是培養學生專業應用技能的重要方式[6]。工科專業的實驗教學改革方向應該是不斷更新教學方式，綜合應用各類教育資源，培養學生的創新思維，鍛煉學生的應用能力[3]。

融入培養創新型和應用型人才的實驗教學特色，設計“食品物性學分析實驗”方案，新型實驗教學模式，融合課程理論、工藝實踐和基礎科研等教學環節為一體，學生參與實驗原料準備、實驗樣本制備、科研儀器操作和數據整理分析等實驗全過程[7]。使學生在實驗過程中掌握課堂教學的課程理論，并運用理論知識進行食品加工工藝實踐并制備實驗樣本，借助科研儀器和設備測試實驗樣本的品質特性，鍛煉學生的科研儀器操作技能，綜合性、系統化地培養學生的創新思維，鍛煉動手實踐能力、專業技能和基礎科研能力，為培養創新型、應用型人才夯實基礎[7]。

新型實驗教學模式注重提供學生創新思維的發揮空間和工藝實踐自主權，學生通過食品工藝實驗制備試驗樣本，工藝實驗過程中學生自主決策工藝流程各個環節的樣品狀態，充分發揮理論知識應用的自主權，激發創新思維，借助基礎科研儀器測試實驗樣本的品質特性，培養科研思維和科研技能。

2.2 實驗方案設計

2.2.1 實驗樣本制備

挑選1 kg新鮮山楂果，清洗后去除果核和花蒂，切成3～5 mm厚度的山楂果片，加入同等質量蒸餾水和0.5 g維生素C后漂燙5 min，瀝干水分并放入打漿機中，加入50 mL蒸餾水打漿2 min，制成山楂糊。

2.2.1.1 山楂膏

將山楂糊轉移到鍋中，加入500 mL蒸餾水，熬煮40 min至山楂糊完全軟爛，使用0.425 mm（40目）紗布過濾去除其中的粗纖維絲，山楂糊放入鍋中繼續熬煮，直至山楂糊呈現黏稠狀，冷卻后裝入玻璃瓶中制成山楂膏。

2.2.1.2 山楂糕

將山楂糊轉移到鍋中，加入與山楂糊同等質量的白砂糖和1 000 mL蒸餾水，熬煮并持續攪拌直至山楂糊由黏稠狀變為山楂泥狀態，定量10 mL山楂泥放入模具中成型，于80 ℃烘箱烘干處理2～3 h，制成山楂糕。

2.2.1.3 山楂棒

將山楂糊轉移到鍋中，加入與山楂糊同等質量的白砂糖和1 000 mL蒸餾水，持續熬煮并攪拌直至形成山楂泥，進一步加熱，不斷翻炒直至山楂泥中白糖出現反砂并形成山楂團狀態，稱取10 g山楂團放入模具中擠壓成型，于90 ℃烘箱烘干處理3 h，制成山楂棒。

2.2.2 食品物性學指標測試

為使學生更詳細了解物性分析儀，熟練掌握儀器的各種性能，實驗方案設計以不同物理形態的3種山楂制品作為試驗樣本，分別為山楂膏、山楂糕和山楂棒（圖1），使用物性分析儀分別測試3種試驗樣本的硬度、黏度、彈性、咀嚼性和膠著性等品質指標，如表1所示。儀器參數設置：測前速度2.0 mm/s，測試速度1.0 mm/s，測后速度1.0 mm/s，壓縮比例50%，感應力5.0 g[8-9]。儀器探頭的類型、型號及試驗樣本的重量/形狀的選擇參考表2。每種樣本平行測試3次，試驗結果取平均值。

表1 食品物性學品質指標

表2 儀器配件選擇和樣本尺寸信息表

圖1 測試樣品圖

2.3 數據分析

使用儀器自帶軟件分析測得的質構曲線并導出樣本品質信息匯總表，如表3所示。使用樣本的品質信息可以分析試驗樣本的品質特性，對比不同樣本間的差異，也可以依據品質信息改進并優化試驗樣本的生產工藝。

表3 測試樣本品質信息

3 結語

以“食品物性學分析實驗”教學為例，融合課程理論、工藝實踐和基礎科研的教學環節為一體，構建一種“學實結合”的新型實驗教學模式。學生在食品工藝學實踐中了解食品工業化生產流程，鍛煉學生對專業知識的應用實踐能力，通過基礎科研實驗培養學生的科研儀器操作技能，提升科研創新能力。這有利于調動學生的實驗積極性，提升課程的實用性和新穎性，培養食品專業創新型和應用型人才?！皩W實結合”“食品物性學分析實驗”教學模式對食品方向專業實驗課程的教學改革提供了經驗。