“新工科”背景下師范院校“食品化學”實驗課程的設計與實踐

廖敏，趙秋月，解紅霞

綿陽師范學院（綿陽 621000）

為主動擁抱新科技革命和產業變革的機遇與挑戰，教育部、中央政法委、科技部等部門于2019年在天津聯合啟動“六卓越一拔尖”計劃2.0，全面推進新工科、新醫科、新農科、新文科（簡稱“四新”）建設，以提高高校服務經濟社會發展能力[1]。同時，四川省為引導我省地方普通本科高校向應用型轉變，提出了要創新人才培養模式，建立專業鏈與產業鏈對接、課程內容與職業標準對接、教學過程與生產過程對接的協同育人機制，積極推進項目教學、案例教學、工作過程導向教學等教學模式[2]。

近年來，綿陽師范學院立足地方、服務地方、積極融入地方經濟社會發展，不斷加大辦學體制、人才培養模式等方面的改革與創新。人才培養模式的改革與創新關鍵所在就是課程改革。作為師范院校中非師范專業的必修課程“食品化學”如何提升教學質量，培養學生實踐能力和創新能力，使學生成為高層次的技術應用型人才，需要改變原有教學思維，重新設計教學內容，調整教學方法和教學手段[3]。

“食品化學”課程內容包括：研究食品材料（原料和產品）中主要成分的組成、結構和性質；食品在貯藏、加工和包裝過程中可能發生的化學和物理變化；食品成分的結構、性質和變化對食品質量和加工性能的影響等[4]。因此“食品化學”相關實驗課程除了強化理論知識、培養實驗技能之外，更重要的在于讓學生在實驗過程中直觀了解到食品在貯藏、加工過程中的各種現象，掌握這些現象發生的基本原理，在具體的“食品化學”實驗項目中鍛煉出發現問題并分析、解決問題的能力同時激發學生對專業學習的熱情。此次研究綜合考慮了后續課程“食品加工原理與技術”“食品工藝學”實驗課程的需要，主要從教學理念、教學內容、考核方式等方面對“食品化學”實驗課程進行了改革創新，旨在提高教學質量、促進課程教學目標的達成。

1 “食品化學”實驗教學現狀分析

1.1 學生學情

綿陽師范學院是一所以師范生培養為主的二本院校，生物技術專業是在學校響應國家關于地方高校向應用型轉變的政策下開始招生的。生源質量比師范生略低，部分新高考地區的學生高中選科沒有學習化學，導致生物技術專業學生化學相關知識基礎薄弱甚至是零基礎。

1.2 教學方法

實驗課堂上，教師先講授實驗目的、實驗原理、實驗步驟，并對相關實驗儀器進行簡單的演示操作，然后學生按部就班操作儀器完成實驗。受實驗室條件限制，實驗課一般2～3人小組進行，部分學生渾水摸魚不認真預習，實驗課堂中因動手能力差不愿意上手操作，實驗報告用同組同學的結果敷衍了事，久而久之對實驗課乃至理論課都失去興趣和積極性。實驗項目大多以驗證性實驗為主，以驗證實驗目的、觀察實驗現象為主，無法調動學生探索新知識的主觀能動性，對新工科背景下培養學生的創新思維和創造力極為不利。

1.3 教學內容

從之前的“食品化學”實驗課教學安排來看，主要還是集中在食品各組分的含量分析方面，實驗項目與食品分析課程有大量的重合，并沒有讓學生直觀了解到食品組分在食品加工、貯藏過程中經歷的物理及化學變化，以及這些變化對食品品質及加工、貯藏有何影響。實驗課與理論課內容脫節，實驗內容與食品工業生產實際情況結合太少，無法培養學生理論聯系實際，探索如何將理論知識應用于生產實踐中。

1.4 考核方式

“食品化學”實驗課考核分為三個部分：考勤、實驗報告、實驗操作考試。單純只考核學生出勤情況，學生人來心不在，沒有參與感。實驗報告完成情況也不理想，預習報告就是機械性抄寫實驗講義，缺乏獨立思考，沒有通過預習提出疑問并帶著問題進行實驗，通過實驗解決問題的過程，學生無法獲得成就感進而對課程不能產生興趣。結果報告存在杜撰、篡改、抄襲等現象，對培養學生嚴謹求實的科研作風有惡劣影響。實驗操作考試只是考察如移液管、分析天平等基礎儀器的使用，嚴重影響了對學生的綜合能力的培養。

2 “食品化學”實驗教學改革實踐

2.1 課程內容改革

“食品化學”是應用轉型的生物技術專業基礎課程，與“生物化學”“食品加工原理與技術”“食品工藝學”“食品感官評定”“食品質量與安全”等課程密切相關。因此，“食品化學”實驗課程內容更傾向于培養學生：能夠應用食品化學相關知識解釋民眾關注的食品安全問題；能夠利用食品化學相關技術改善食品品質、開發新的食物資源、革新食品加工工藝和貯運技術、科學調整膳食結構、改進食品包裝、加強食品質量控制及提高食品原料加工和綜合利用水平[5]。因此，在“食品化學”的實驗項目設計時，課題組充分考慮各相關課程的重合，選擇適合的實驗項目，更好地與后續專業課程銜接融合，培養學生將理論知識應用到食品生產、生活實際中去，最大程度的調動學生對食品專業的興趣和積極性[6]。“食品化學”與其他課程實驗項目的相關性見表1。

表1 “食品化學”與其他課程實驗項目的相關性

開設與社會熱點和科研動態相結合的開放創新性實驗項目，激發學生對于課程知識點探索的熱情。選擇食品安全相關的社會熱點與“食品化學”實驗課程相結合，學生通過實驗分析相關食品化學原理，大家一起來“辟謠”，進而使學生在之后的見習、實習、工作、生活中，能夠高度重視和自覺承擔社會責任，堅守職業道德、秉持食品安全意識、遵守食品國家標準和法規，如發現食品安全隱患時，學生能小心求證并積極向有關部門反映，杜絕食品安全事故的發生。例如，某自媒體博主發布了大量短視頻聲稱食品中有“科技與狠活”[7]。課題組密切關注該博主，選擇“一點肉沒有的科技淀粉腸”“明膠片混合糖漿，制作即食燕窩”這兩個視頻推送給正在上課的2021學生觀看，讓學生分析相關的食品化學原理并在實驗室復刻該視頻，有效加深了學生對相關理論知識的掌握。并且通過開放創新性實驗項目，極大地提升了學生分析、解決問題的能力，培養了學生的創新思維和創造力[8]。

2.2 教學方法改革

產出導向教育（Outcome-Based Education，OBE）是基于成果導向的創新教育模式，是目前工科專業教學改革的前沿方向。OBE模式主要是以學生學習產出為導向，主張一切教學活動應圍繞學生預期的學習成果來展開并進行持續改進[9]。“食品化學”實驗教學內容與其他專業課程密切相關，因此課題組選用一些食品加工過程內容作為學習產出導向來進行教學[10]。例如，過氧化物酶的測定和酶促褐變的抑制這兩個實驗項目，課前，學生在“學習通”平臺上觀看水果罐頭的加工過程的視頻[11]，并思考回答相關問題：“為什么梨去皮后要泡在水里？”“泡梨塊的水是自來水嗎？”“為什么梨塊裝罐前要投入沸水中？”。課中，學生觀測到卷心菜投入沸水后經不同的時間撈出，再與試劑反應后呈現出不同的現象，得出過氧化物酶的活性隨熱燙時間的延長而降低這一結論，回答水果罐頭制作過程為什么要把梨塊投入沸水中的問題，并且基于此原理可以在其他課程實驗“水果罐頭的制作”調整熱燙的時間以取得更好的效果。

鼓勵學生提出設想，設計方案，通過實驗解決疑問，顯著提高學生參與“食品化學”實驗課程的熱情。同學們會帶著自己想要探索研究的食品或者原料來實驗室上實驗課。如前文提到的酶促褐變的抑制這個實驗項目，學生帶到實驗室的材料有蘋果、香蕉、枇杷、樹葉、草葉等，他們發現水果熱燙之后雖然褐變問題得到解決，但是香蕉等不呈塊狀、軟爛、不堪食用。同學們通過深刻理解理論課程內容、查閱資料、小組討論、請教老師等方式終于對此現象做出了合理的解決辦法。通過這樣的實驗課，培養了學生理論聯系實際的能力，并且掌握了如何將理論知識應用于生產實踐中，提升學生創新思維和創新能力。

2.3 考核方式改革

“食品化學”實驗課程采用產出導向教育OBE模式進行教學，需要全面改革考核方式[12]。改革后的“食品化學”實驗課程總評成績=課前“學習通”問題回答（20%）+實驗報告成績（50%）+實驗操作（30%）。

課題組以培養方案中的畢業要求為產出導向，要求學生以畢業論文的版式來完成實驗報告，如：實驗原理、實驗目的與意義類比于畢業論文的文獻綜述；實驗步驟類比于畢業論文的材料與方法；實驗結果類比于畢業論文的結果與分析；誤差分析、實驗總結類比于畢業論文的結論與討論，特別是實驗結果，不僅要求必須如實報告數據，還要求根據實驗原理來分析得出這些數據的原因；實驗總結要求各小組之間進行比較，為什么采用相同的試劑會出現不同的結果？采用不同的材料為什么會導致結果出現差異？從而避免了同學們抄襲實驗報告、交差了事的行為，調動學生積極主動思考問題，更好地掌握理論知識。如果出現與預期不符合的實驗結果，要求學生也必須如實報告結果，但要分析實驗過程中哪個環節出了問題，這樣既培養了學生嚴謹求實的科研作風，又提高了學生探索知識的積極性。

實驗操作不再單獨考試，而是在整個實驗課進行過程中，通過指導老師觀察和實驗現象、數據反饋得出實驗操作分數。對于渾水摸魚不動手的學生，指導老師會在一旁引導監督、即時糾正不規范操作，充分調動學生參與實驗的積極性，培養學生綜合能力。

3 教學改革成效

通過引入OBE模式進行“食品化學”實驗課程改革，使課程目標與畢業要求實現對標完成[13]。通過改革后的“食品化學”實驗課程學習，學生能夠掌握食品中主要成分在貯藏、加工過程中可能發生的化學和物理變化，能熟練應用食品化學及相關知識和技術設計實驗并能獨立實施，初步具備創新思維方式和運用該課程知識和研究方法分析問題、解決問題的綜合能力，讓學生理解理論知識與生產實踐的關系，具有食品安全、環境保護和可持續發展等社會意識。

通過“食品化學”實驗課程改革實踐，學生在后續專業課程的學習中繼續完善，使學生打下了堅實的實驗理念和技能基礎，擁有嚴謹求實的科研作風，培養了創新思維意識及小組協作能力。學生在完成畢業論文時，選題、設計方案基本能獨立完成，畢業論文實驗進行中遇到問題也能找到切入點進行分析、反復探究，論文撰寫符合科技論文的邏輯、條理清楚。

通過“食品化學”實驗課程改革實踐，顯著增強了學生對食品專業的學習熱情，培養了學生的學習主觀能動性，學生積極參與各類科研創新實踐活動，如“挑戰杯”、“生命之星”、“互聯網+”、大學生創新創業訓練計劃等，全面提升了學生的綜合能力。

4 結語

目前，綿陽師范學院處于向應用型轉變的關鍵時期，學校通過不斷加大辦學體制、人才培養模式等方面的改革與創新，以提高高校服務經濟社會發展能力[14]。“食品化學”課程先后被批準為校級一流課程、課程思政示范課程加以建設，在新工科背景下的“食品化學”實驗課程嘗試從教學內容、教學方法、考核方式等方面進行了改革，取得了良好成效，將在建設省級一流課程方向繼續努力，推動課程內容與職業標準對接、教學過程與生產過程對接的協同育人機制完善，培養高層次的技術應用型人才[15]。