“功能性食品”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

程麗 劉祺 宋永

摘 ? ?要：“功能性食品”實(shí)驗(yàn)課程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型的高素質(zhì)人才。文章對(duì)“功能性食品”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了探索和實(shí)踐。采用基于問題的教學(xué)模式和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式相結(jié)合的教學(xué)手段，開展學(xué)生自主產(chǎn)品研發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不僅能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新意識(shí)，還能讓學(xué)生深入到科學(xué)研究中，為培養(yǎng)綜合型人才奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：“功能性食品”;實(shí)驗(yàn)教學(xué);PBL;翻轉(zhuǎn)課堂;自主研發(fā)性實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1002-4107（2022）07-0091-02

隨著全球消費(fèi)者健康意識(shí)的日益增強(qiáng)，健康和保健成為快速消費(fèi)品（Fast Moving Consumer Goods，F(xiàn)MCG）

的核心領(lǐng)域。功能性食品因其特定生理功能以滿足人們健康需求且對(duì)人體無毒副作用，成為大眾所青睞的新興產(chǎn)品[1]。然而，推出新型功能性食品需要廣泛的科學(xué)研究和開發(fā)活動(dòng)，亟需相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)人才。因此，全國各高校食品科學(xué)與工程專業(yè)相繼開設(shè)了“功能性食品”課程，旨在為功能性食品產(chǎn)業(yè)輸送大量具有研發(fā)能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，以滿足社會(huì)需要。

一、“功能性食品”實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

“功能性食品”是黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院面向食品科學(xué)與工程專業(yè)大三學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)課，課程涉及營養(yǎng)學(xué)、生理學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)和管理學(xué)等領(lǐng)域，是食品科學(xué)與預(yù)防醫(yī)學(xué)相互融合而成的一門應(yīng)用性較強(qiáng)的綜合性課程[2]。“功能性食品”課程不僅要求學(xué)生掌握扎實(shí)的理論知識(shí)、熟練的實(shí)驗(yàn)操作能力，還要緊跟科學(xué)技術(shù)發(fā)展前沿。實(shí)驗(yàn)教學(xué)正是學(xué)生應(yīng)用其理論知識(shí)，熟練其操作技能，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的陣地，也是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的主要途徑[3]。但是一方面由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少且內(nèi)容跟不上當(dāng)下快速發(fā)展的科技水平，另一方面由于學(xué)生重理論輕實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)課只會(huì)按部就班完成固定項(xiàng)目，過于依賴教師，缺乏獨(dú)立思考和創(chuàng)新意識(shí)等問題，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)很難達(dá)到預(yù)期效果。

二、功能性食品自主開發(fā)產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)施創(chuàng)新教育的重要手段，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力有重要的作用，教學(xué)過程中，嘗試從單純的固定驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向設(shè)計(jì)性、探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力[4]。為改變“功能性食品”實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，教師將原有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向設(shè)計(jì)性、探索性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變——開展自主產(chǎn)品研發(fā)性實(shí)驗(yàn)。從查閱資料到功效成分制備、功效評(píng)定、產(chǎn)品定型、結(jié)果分析都由學(xué)生獨(dú)立完成，教師只發(fā)揮指導(dǎo)作用。下面以大豆蛋白肽抗氧化功能飲料的研發(fā)為例，介紹具體的實(shí)施措施。

（一）實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備

1.實(shí)驗(yàn)原料選擇與方向的確定。學(xué)生自由組合，5～6

人為1個(gè)小組，合作開展實(shí)驗(yàn)。通過查找資料，學(xué)生發(fā)現(xiàn)從大豆、乳清和魚等多種食物蛋白中提取的生物活性肽產(chǎn)品已在多個(gè)國家上市，且多肽具有抗氧化性、免疫調(diào)節(jié)、輔助降血壓、輔助降血糖、降膽固醇、調(diào)節(jié)腸道菌群、抗癌、抗炎等生理功效[5]。大豆是黑龍江特產(chǎn)，學(xué)生在“食品加工工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”中學(xué)習(xí)過大豆分離蛋白的制備，所以選擇大豆分離蛋白作為制備植物活性肽的原料。在眾多的生理功效中，學(xué)生選擇了他們感興趣的抗氧化性作為研究內(nèi)容，進(jìn)行大豆蛋白肽抗氧化性功能飲料的研發(fā)實(shí)驗(yàn)。

2.功效成分的制備、分離和純化。通過文獻(xiàn)檢索，學(xué)生了解到常用的多肽制備方法中有化學(xué)降解法、酶解法、微生物發(fā)酵法，綜合考慮各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，學(xué)生決定采用酶解法制備大豆蛋白肽，并且查找了多種可以用于蛋白水解的酶。分離與純化部分則根據(jù)理論課學(xué)過的“蛋白質(zhì)分離純化方法”，擬采用凝膠過濾層析進(jìn)行分離與純化。

3.功效成分功能評(píng)價(jià)。關(guān)于大豆蛋白肽抗氧化功能的評(píng)價(jià)，學(xué)生根據(jù)理論課所學(xué)將此內(nèi)容分為兩部分：一部分為體外抗氧化研究;另一部分為體內(nèi)抗氧化研究。體外抗氧化研究，學(xué)生根據(jù)文獻(xiàn)及人體自由基產(chǎn)生情況選擇超氧陰離子、羥基自由基、DPPH清除能力和總還原能力作為大豆蛋白肽體外抗氧化能力驗(yàn)證實(shí)驗(yàn);體內(nèi)抗氧化實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)“國食藥監(jiān)保化[2012]107號(hào)文件，《抗氧化功能評(píng)價(jià)方法——試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)原則及結(jié)果判定》”，制定了詳細(xì)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方案。

4.產(chǎn)品制備及評(píng)價(jià)。在飲料設(shè)計(jì)上，由于大豆蛋白肽特有的苦味和臭味，必須進(jìn)行調(diào)味，學(xué)生查找國家標(biāo)準(zhǔn)，包括大豆肽粉（GB/T 22492-2008）、食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)飲料（GB 7101-2015）、飲料通則（GB/T 10789-2015）、運(yùn)動(dòng)飲料（GB 15266-2009）、食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)（GB

14880-2012）、食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)（GB 2760-2014）等，最終確定飲料的配方并進(jìn)行了感官評(píng)價(jià)。傳統(tǒng)感官品評(píng)普遍采用加權(quán)平均法、總分法等數(shù)學(xué)方法，這些方法若不使用受過專業(yè)訓(xùn)練的感官評(píng)價(jià)員進(jìn)行評(píng)價(jià)很難得到準(zhǔn)確結(jié)果，為克服傳統(tǒng)感官評(píng)價(jià)方法的缺陷，學(xué)生根據(jù)模糊數(shù)學(xué)中的模糊綜合評(píng)判理論，根據(jù)產(chǎn)品感官質(zhì)量品評(píng)的特點(diǎn)建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量定級(jí)進(jìn)行有效評(píng)估。

（二）實(shí)驗(yàn)開展

實(shí)驗(yàn)開展過程中，賦予學(xué)生更多的自主權(quán)，團(tuán)隊(duì)成員都有自己的分工，獨(dú)立工作的同時(shí)更講究團(tuán)隊(duì)合作，尤其是長達(dá)30天的動(dòng)物喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。在大豆蛋白肽的制備實(shí)驗(yàn)中，酶的選擇需要考慮哪些因素，確定最佳酶解條件，是用正交實(shí)驗(yàn)法還是響應(yīng)曲面法，學(xué)生都要經(jīng)過仔細(xì)探討后決定。在功效成分分離、純化實(shí)驗(yàn)中，凝膠層析系統(tǒng)的搭建（包括凝膠的選擇、凝膠用量計(jì)算、凝膠溶漲、灌膠裝柱、系統(tǒng)平衡）、上樣、洗脫、樣品收集、檢測(cè)都由小組合作完成。在抗氧化功效評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要考慮樣品本身物理化學(xué)性質(zhì)（如水溶性、脂溶性、樣品本身顏色等）對(duì)檢測(cè)的影響，對(duì)檢測(cè)方法進(jìn)行改進(jìn)，以保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確;體內(nèi)抗氧化實(shí)驗(yàn)中動(dòng)物模型的建立、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物操作、最終實(shí)驗(yàn)結(jié)束各種指標(biāo)的測(cè)定不僅要求學(xué)生熟練進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，更要求團(tuán)隊(duì)成員之間的合作。飲料感官評(píng)價(jià)，需要進(jìn)行問卷調(diào)查等工作，這需要學(xué)生具備良好的溝通能力。

（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)束

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生還要學(xué)習(xí)使用專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件，如SPSS、R語言等對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，感官評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析鼓勵(lì)學(xué)生使用matlab編程解決復(fù)雜的矩陣問題。

總之，通過一個(gè)完整的功能性食品自主研發(fā)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能夠掌握功能性食品研發(fā)的全過程，為將來從事保健品研發(fā)奠定基礎(chǔ)，更重要的是在這個(gè)過程中學(xué)生的研發(fā)能力、創(chuàng)造能力、團(tuán)隊(duì)合作能力都得到了有效的鍛煉。

三、“功能性食品”實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革探究

（一） PBL教學(xué)模式的應(yīng)用

1969年，美國Barrows教授首次引入了基于問題的學(xué)習(xí)（Problem-based Learning，PBL）教學(xué)模式，廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域[6]。PBL教學(xué)模式采用了以學(xué)生為中心，以問題為導(dǎo)向，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)理念，能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)和分析解決問題的能力，被實(shí)驗(yàn)教學(xué)所采納。PBL教學(xué)模式核心環(huán)節(jié)是任務(wù)設(shè)計(jì)，教師在教學(xué)過程中，要求學(xué)生完成一個(gè)自己感興趣的功能性產(chǎn)品的研發(fā)，對(duì)于學(xué)生來說很有吸引力，想要完成這個(gè)項(xiàng)目會(huì)產(chǎn)生一系列的問題，比如，開發(fā)什么產(chǎn)品，如何進(jìn)行功效成分提取、分離、純化，如何進(jìn)行功效評(píng)價(jià)等。要解決這些問題，學(xué)生必須投入大量精力去研究，實(shí)驗(yàn)過程中也會(huì)有很多創(chuàng)新的想法和嘗試，遇到問題也會(huì)主動(dòng)想辦法去解決。在PBL教學(xué)模式中，學(xué)生組成若干小組，通過共同協(xié)作、提出解決問題的最佳方案，教師的角色僅作為一個(gè)引導(dǎo)者，在這個(gè)過程中，教師會(huì)提供給學(xué)生必要的幫助，培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新等能力。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用

互聯(lián)網(wǎng)的普及和計(jì)算機(jī)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，使翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式變得可行，但大部分應(yīng)用在理論教學(xué)中，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用較少[7]。在“功能性食品”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中嘗試使用翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，利用各種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提高自己的學(xué)習(xí)能力。教師將各類實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)操作視頻、大型儀器操作視頻、實(shí)驗(yàn)安全注意事項(xiàng)等通過在線學(xué)習(xí)平臺(tái)共享，方便學(xué)生實(shí)驗(yàn)的開展。比如，大型儀器的使用、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的開展，學(xué)生都要觀看視頻自學(xué)后，通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能考試才能實(shí)施。

結(jié)合PBL教學(xué)模式與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，開展功能性食品自主研發(fā)產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)，取得了良好的教學(xué)效果。通過實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系;激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性;培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)創(chuàng)性思維能力和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型的高素質(zhì)人才奠定了基礎(chǔ)。

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編輯∕丁俊玲