食品化學實驗教學中學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實踐與探索

王 卉 左文健

（海南熱帶海洋學院食品科學與工程學院，海南 三亞 572022）

0 引言

創(chuàng)新是國家繁榮富強的基礎，民族興旺昌盛的根本，人民安居樂業(yè)的保障。習近平總書記指出“誰擁有了一流創(chuàng)新人才、擁有了一流科學家，誰就能在科技創(chuàng)新中占據(jù)優(yōu)勢”。我國要建設創(chuàng)新型社會，實現(xiàn)跨越式發(fā)展，必須注重創(chuàng)新人才培養(yǎng)，探索多維度考核學生的方式，不斷改革創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制。

在實驗教學中做到創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是實驗教育工作者致力研究的方向。食品化學實驗是食品專業(yè)人才培養(yǎng)過程中不可缺少的組成部分，是提高食品專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。為了讓學生能夠緊跟學科前沿，營造有利于創(chuàng)新性人才學習的空間，筆者在遵循人才培養(yǎng)的教育教學規(guī)律的基礎上，探索激發(fā)學生追求知識和探索未知的內(nèi)在動力，培養(yǎng)具有扎實基礎理論、熟練實驗操作技能和獨立思考能力的創(chuàng)新型人才。

1 在課程中加入思政內(nèi)容

立德樹人為教育之本，心懷為國是育人的初心，食品化學實驗是在食品化學理論課的基礎上一門實踐課程。食品安全是關系到廣大群眾的生命安全及健康，食品質(zhì)量不容忽視，所以需要廣大的食品從業(yè)人員具有較高的職業(yè)道德。鑒于思想政治教育的重要性，目前很多高校已經(jīng)將思政元素引入理論課的教學當中，然而在實驗課的教學依然停留在實驗操作和技能的訓練。因此，食品化學實驗課有必要做出改革和創(chuàng)新，將專業(yè)知識技能傳授與思想政治教育有機地結(jié)合在一起，根據(jù)食品化學實驗中所包含的思想價值，引導學生樹立正確的價值觀，科學客觀地分析判斷自然現(xiàn)象，結(jié)合當下實踐情況和社會關切的問題，將各種社會熱點問題帶入課堂，將課堂教學延伸至社會，深入挖掘并利用食品化學實驗課程中的思想政治元素具有重要的意義。例如，在實驗課程考核中，除了要求實驗報告完整性、實驗操作的正確以及實驗處理結(jié)果的可靠性之外，還包括實驗要穿白大褂、實驗衛(wèi)生的要求，以及實驗物品的有序排放，讓學生養(yǎng)成良好的職業(yè)習慣。在實驗過程中要求學生嚴格遵守操作規(guī)程，廢氣、廢水、廢物的處理要嚴格按照環(huán)境保護的要求，這樣能夠增強學生的社會責任意識，并且在實驗過程中要真實完整地記錄原始數(shù)據(jù)及實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)學生嚴謹認真的工作作風，以及精益求精的工匠精神。

食品化學實驗中涉及很多實驗數(shù)據(jù)的處理，每次實驗課上，都要求學生需要秉持求真務實的態(tài)度，實事求是，不弄虛作假。以培養(yǎng)學生不忘初心、求真務實的科學態(tài)度，不虛報，不造假，如實地記錄實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)。并通過翟天臨學術(shù)造假事件的警示，培養(yǎng)學生實事求是的科學作風。

在“食品中蛋白質(zhì)含量的測定”實驗中，將測定奶粉中蛋白質(zhì)含量作為思政要點，引入三聚氰胺奶粉事件，讓學生認識到食品檢測的局限性，可能會被不良企業(yè)鉆空子，生產(chǎn)劣質(zhì)甚至有害的產(chǎn)品。高校學生要以天下為己任，把廣大群眾的食品安全放在第一位，提高自己的檢測能力，增強嚴謹?shù)目茖W精神，激發(fā)學生對構(gòu)建和諧社會，以及人類命運共同體的責任與擔當。

2 將邏輯科學思維訓練融入實驗教學

邏輯科學思維是通過對事物進行比較、分類、分析、綜合、歸納、演繹等各種方式形成的規(guī)律、概念、原理性認識的理性思維。教師在實驗中，要引導學生仔細觀察、記錄、思考，訓練學生的邏輯思維。逆向思維是邏輯思維中的另一個重要形式，是從實驗結(jié)果出發(fā)，讓學生進行逆向分析，從而揭示事物及變化的本質(zhì)。如在食品水分活度測定中，樣品重量增加是由于樣品的水分活度低于標準溶液的水分活度，從而使標準溶液中的水分向樣品擴散，只要樣品和標準溶液的水分活度不一樣，兩者之間就可以進行水分擴散，使樣品的重量發(fā)生變化，從而計算出樣品的水分活度，這樣就使學生對水分活度的原理有了深刻的認識。

教師在實驗過程中還要引導學生進行發(fā)散思維，通過直覺思維將知識正向遷移，盡可能設置問題，引導學生由已學過的知識來合理解釋實際出現(xiàn)的問題，學會進行對比，在未知的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)其中的聯(lián)系。引導學生主動進行思考，深入合理的延伸，使抽象的問題能夠形象化，離散的知識能夠條理化。傳統(tǒng)的食品化學實驗教學是通過教師講解實驗原理、儀器使用、實驗步驟、注意事項以及如何處理數(shù)據(jù)等，學生按照實驗教材按部就班地進行操作，這種機械的保姆式的教學方式，不利于學生深刻理解其中的實驗原理和方法，不能培養(yǎng)他們學習食品化學實驗的積極性和提高實驗教學效果。因此，教師在實驗教學過程中，不僅要讓學生順利完成實驗，更應重視學生科研思維的培養(yǎng)。為了讓學生形成思辨性思維和培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的綜合素質(zhì)，筆者在食品化學實驗教學中融入對學生科研思維的訓練，注重培養(yǎng)學生獨立思考問題的能力和創(chuàng)新能力。例如，在酸水解法測定食品中淀粉含量的實驗中，學生對還原糖測定的機理不是很清楚，老師在實驗前讓學生比較還原糖和非還原糖的區(qū)別，通過提出相關問題，引導學生主動思考，查閱文獻，并進行小組討論來理解還原糖的反應機理。當學生對反應所需的pH條件有疑問時，教師引導學生比較不同pH下的顯色現(xiàn)象，讓學生對實驗所需條件產(chǎn)生深刻印象。這樣不僅能提高學生學習食品化學實驗的興趣，還能進一步培養(yǎng)他們科學研究的能力。

3 強化基礎訓練，提高實驗技能

扎實的實驗基本技能是保證學生安全完成實驗的條件，也是學生在以后工作中實現(xiàn)新突破的基礎。因此，在實驗開始前要進行實驗安全的培訓，主要內(nèi)容包括熟悉實驗室的安全設施，以及它們的正確使用方法，了解實驗所用到的儀器、原料及操作過程中的危險性和安全注意事項，強調(diào)廢棄物的正確處理方法。這樣能夠保證學生在整個實驗過程中的人身安全，以及對實驗室和周圍環(huán)境的保護。實驗過程中，教師要引導學生比較不同操作方法，分析并預測實驗結(jié)果，透過現(xiàn)象解釋科學原理。例如，在使用凱氏定氮儀測定蛋白質(zhì)的實驗中，首先要求學生掌握蒸餾、溶解、冷凝、吸收等基本實驗操作，以及稱量、移液、定容和滴定等分析操作，確保夯實實驗技能，并且要求學生分析該實驗的加樣特點，找出實驗成功的關鍵點，了解可能出現(xiàn)的實驗誤差，使學生通過實驗能夠分析和總結(jié)規(guī)律。整個實驗過程強化了對學生基礎實驗訓練，提高了學生實驗技能。

4 改進實驗教學方式，提高實驗教學效果

上實驗課之前，學生會按照教師的要求進行預習，但一般只是將教材上的實驗目的、原理、注意事項以及實驗步驟直接抄到預習報告本上，基本不會對實驗內(nèi)涵進行思考，這樣的預習對實驗效果有限。因此教師要求學生在預習時，要思考有關問題。如食品水分活度的測定實驗中，教師提出學生在預習時要思考水分活度與水分含量這兩個概念的區(qū)別，以及它們的測定方法有什么不同，讓學生進行小組討論，這樣有助于加深學生對相似概念的區(qū)別和實驗的設計。提出的相關問題如表1所示。

在實驗中融入學生對操作原理的理解和思考能力的培養(yǎng)。如凱氏定氮法中所涉及的儀器設備比較多，有水蒸氣發(fā)生器、反應器、冷凝管和吸收瓶等，連接也比較復雜，如果學生只是按照教材中的示意圖進行操作，那么學生對整個實驗裝置沒有深刻的理解。因此在實驗課上，教師要讓學生先了解儀器，熟悉各部分裝置的特點，并講解實驗要點，例如，加料口的小波杯內(nèi)加入一定量的水可以起到液封作用，保證反應的氨氣不會從加料口逸出，冷凝管的下端要完全插入吸收瓶中的液體，以防止氨氣在吸收瓶中逸出。教師要強調(diào)實驗中的注意事項，整個實驗過程包括檢查氣密性、水蒸氣進入反應瓶中的時間、加樣次序和蒸汽停止后的處理方法。

表1 需要預習的相關問題

實驗結(jié)束后，要求學生對實驗數(shù)據(jù)進行科學處理，并分析可能出現(xiàn)的誤差。例如，在水分活度的測定中，要求學生使用Excel軟件進行作圖并線性擬合，評估實驗數(shù)據(jù)的準確性，若線性相關系數(shù)R值越接近于1，說明數(shù)據(jù)相關性越好，精確度越高，并分析實驗誤差可能產(chǎn)生的原因。整個實驗過程要能夠注重培養(yǎng)學生的動手操作能力、獨立思考問題和解決問題的能力，這對于學生更好地掌握食品化學實驗技能提高實驗效果具有重要意義。

5 結(jié)語

本文介紹了在食品化學實驗課程中加入思政內(nèi)容，將邏輯科學思維訓練融入實驗教學，強化基礎訓練，提高實驗技能，改進實驗教學方式，提高實驗教學效果的實踐與探索。對涉及的實驗內(nèi)容進行深度挖掘，使驗證性的實驗逐步向創(chuàng)新性實驗過渡，讓學生對實驗知識和操作有更全面的掌握，并能夠舉一反三，不僅培養(yǎng)學生的動手操作能力，還提高了學生獨立思考問題和解決問題的能力，達到了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的。