基于工程教育認證的食品化學實驗教學改革探索

劉衛華,于文龍,米 思,王向紅，李慧玲,張蘊哲

(河北農業大學食品科技學院，河北保定 071000)

工程教育認證是高等學校工科專業實施的專門性認證，也是國際通行的工程教育質量保證制度，是工程教育和工程師資格的國際化認可。教育部對食品科學與工程專業推行工程教育專業認證，以期實現與國際標準接軌。工程教育認證的三大理念包括以學生為中心、產出導向、持續改進。“以學生為中心”是指以學生為本、以學生的發展為中心，教學活動要符合畢業要求和培養目標，這是專業認證的基礎。“產出導向”是專業認證的核心。教育產出指的是學校培養人才所具有的能力，即“畢業要求”，是實現培養目標的關鍵所在。“持續改進”是指對專業人才培養活動進行跟蹤，評價培養目標的合理性和達成度，并將評價結果應用于人才培養的改進工作(培養目標、畢業要求等)，建立質量保障機制，不斷提升人才培養質量，這是專業認證的保障。工程教育認證要求所有畢業生達到行業認可的質量標準，課程達成度評價是國家工程教育認證的評價課程新要求。達成度反映學生的學習成果和產出情況,可以最終反饋課程教學效果。

食品化學實驗是食品科學與工程專業開設的一門專業基礎課，是食品化學教學的重要組成部分，在河北農業大學已單獨設課多年。食品化學實驗課程的教學任務不僅包括驗證、鞏固和加深課上所學的基礎理論知識，而且包括培養學生的實驗操作能力、綜合分析問題和解決問題的能力，培養學生自主設計實驗的能力，養成嚴肅認真、實事求是的科學態度和嚴謹的工作作風。筆者基于專業工程教育認證的思想，結合食品行業人才培養需求，針對食品化學實驗課程教學過程中存在的問題，對課程達成度評價體系和評價結果進行了分析，并提出了改進措施，優化了教學內容、改革了教學模式、完善了考核方式，以持續提高教學效果和人才培養質量。

1 基于工程教育認證的食品化學實驗教學要求及課程達成度評價方式

基于專業人才培養目標與畢業要求對人才培養全過程中的各項教學活動應起導向作用的思想，從工程教育認證的三大理念出發，明確了人才培養目標與畢業要求，修改并完善了食品化學實驗課程目標，即熟練掌握實驗的基本操作、基本技能；在掌握食品化學原理的基礎上，采用科學的方法進行基礎性實驗研究，學會觀察實驗現象，處理數據，撰寫實驗報告，培養發現問題、分析問題以及解決問題的能力。

若要達成課程目標，需要對整個教學過程進行質量監控。具體做法如下：考核前，需要填寫《非閉卷考核試題申報表》，并經過逐級審核、批準。審核的主要內容包括考核是否合理、考核辦法是否可行等。要規定實驗報告和實驗設計的上交時間，學生必須按時上交，否則會影響成績。

食品化學實驗課程達成度評價方式如下：課程達成度評價由平時成績和實驗設計成績2個部分構成，分值各占總分的50%。①平時成績由實驗操作規范性、數據準確性、結果正確性、實驗報告內容完整性、寫作水平、分析和解決問題的能力等方面構成，確定了5個評分等級，具體評分標準如表1所示。②實驗設計是由教師先指定實驗設計的題目，學生分小組查閱文獻資料、研究討論、進行實驗設計、撰寫實驗指導方案。實驗設計主要考核學生設計的實驗方案內容是否全面、科學、合理。實驗設計考核評分包括5個等級，具體評分標準見表2。

表1 平時成績評分標準Table 1 Scoring standards of usual performance

表2 實驗設計評分標準Table 2 Scoring standards of the experimental design

2 食品化學實驗課程達成度評價結果

從平時考核和實驗設計考核2個方面來評價學生對食品化學實驗課程的知識掌握和運用能力，全面考核課程目標。

為了考查學生對食品化學實驗課程的學習效果和課程達成度，平時考核包括6次實驗，主要考查學生是否掌握實驗的基本操作和基本技能；在掌握食品化學原理的基礎上，能否采用科學方法進行基礎性實驗研究，觀察實驗現象，處理數據，撰寫實驗報告；在實驗過程中是否能發現問題、分析問題、解決問題。

平時考核內容合理，基本按照教學要求進行考核，達到了教學大綱中的課程目標所要求的水平。

食品化學實驗課程實驗設計部分主要考查實驗設計是否全面、科學、合理，分值為100分。

為了考查學生對食品化學實驗課程的學習效果及課程達成度，安排學生分組進行“花青素的提取、純化及穩定性研究”實驗方案設計，內容覆蓋了課程目標，主要考查學生是否能在掌握食品化學原理的基礎上進行簡單的實驗設計、是否能將所學理論知識應用于實踐中。

實驗設計考核內容合理，基本按照教學要求進行了考核，達到了教學大綱中的課程目標所要求的水平。

食品科學與工程專業食品化學實驗課程評價的合格標準如下：平均分值大于等于60，課程通過率大于等于80%，課程目標達成度大于等于0.6。

對食品化學實驗課程平時考核和實驗設計考核分別進行學生學習效果評價。①平時考核評價：食品科學與工程專業4個班學生平時考核的平均分值分別為87、87、88和86分，總平均分值為87分。②實驗設計考核評價：食品科學與工程專業4個班學生實驗設計考核的平均分值分別為94、93、94和93分，總平均分值為93.5分。食品科學與工程專業4個班學生的課程考核總成績平均分值分別為91、90、91和90分，總平均分值為90.5分。課程當年通過率為100%。

食品化學實驗課程目標達成度平均值大于0.9，這說明課程目標已經達成，該課程可以達到相應的畢業要求。

學生對食品化學實驗課程的評價分數為93分。綜合考慮平時考核合理性評價、實驗設計考核合理性評價、學生學習效果評價、學生對課程的評價，食品化學實驗課程目標達成度評價結果為“達成”。

3 食品化學實驗課程教學改革措施、效果及展望

持續改進是工程教育認證三大理念之一。它要求對通用標準要求的各個方面均有明確認識和信息獲取途徑以及可行的改進機制和措施，能跟蹤改進后的效果、收集信息并能反饋于“持續改進”。教學團隊在評價期內和評價期之后進行了教學改革。

在評價期內，進行了食品化學實驗課程的教學改革。

改革之前的實驗課一直采用傳統的教學模式，上課前由實驗員將試劑、實驗材料及用品、儀器設備等都提前準備好、擺放好；上課時，任課教師依次講解實驗原理、方法、步驟、注意事項等內容，然后學生2人一組、按照實驗指導上的實驗步驟進行操作即可，操作過程中遇到問題后找教師解決；課后，學生寫實驗報告并上交。這種教學方式已采用多年，其問題主要在于學生上課時基本不用動腦筋，按圖索驥即可，因此學生學習的積極性、主動性較低，實驗報告缺乏新意，無法提高學生的思維能力。實施改革前，原有的實驗項目為8個驗證性實驗，即水分活度測定、淀粉糊化及酶法制備淀粉糖漿、果膠的提取、蛋白質的鹽析和透析、蛋白質的功能性質、明膠的制備、綠葉中色素的提取、酶促褐變及其預防。驗證性實驗相對簡單，起到了驗證、鞏固和加深課堂所學基礎理論知識的作用，也訓練了學生的基本實踐動手能力，但是在培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力方面就顯得效果甚微，不能達到課程目標要求。

針對存在的問題，對食品化學實驗課程的教學方式進行了改革探索并付諸實踐，將原有的8個實驗項目加以整合，減少了驗證性實驗，最終確定了4個基礎性驗證性實驗，并增加了1個綜合性實驗和1個設計性實驗。基礎性驗證實驗包括水分活度測定、果膠的提取、蛋白質的功能性質、酶促褐變及其預防；綜合性實驗是從茶葉中提取咖啡堿；設計性實驗為花青素的提取、純化及穩定性研究。綜合性實驗在基礎性驗證性實驗的基礎上提高了實驗的難度和綜合性。設計性實驗是將學生分組，先在課下查閱文獻資料、經過小組討論之后設計出整個實驗，包括實驗目的、原理、材料、儀器設備、步驟、注意事項等內容，由教師批閱、最終確定實驗步驟后再進行操作，完成整個實驗并撰寫實驗報告。

同時，增加了對課程過程性考核的重視程度，注重對學生學習過程的評價，將學生的平時成績占總成績的比例提高到50%，實驗設計過程及設計內容作為期末考核的范圍，使課程的考核指標、成績構成比例更加合理、科學。

通過這些改進措施的實施，提高了學生學習的積極性和主動性，鍛煉了學生的實踐動手能力，培養了學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，取得了良好的效果。

為了使食品化學實驗的課程目標達成度逐步提高，需要進行持續改進。

在以后的第一個學年，鼓勵并引導學生查閱、收集與課程有關的視頻、文獻及其他資料，比如收集了水分活度對羊奶粉貨架期的影響、水分活度對冰淇淋品質的影響、低糖果脯的研制、低能量果醬的加工、化學抑制劑對果蔬食品多酚氧化酶性質影響的研究進展、采后果實內部酶促褐變機制研究進展、無核綠葡萄干清洗干燥期間防褐變技術研究、板栗褐變控制方法研究現狀、草酸對鮮切山藥貯藏保鮮的影響、紫薯花青素提取工藝的研究進展等資料；酸奶的加工、肌肉的嫩化、豆腐的制作、果醬及山楂糕的制作、花生油的現代加工工藝、紅薯淀粉的提取及粉條粉絲加工、花青素的生理功效等視頻資料。通過課程有關資料的查閱和收集，可以開闊學生的眼界，培養學生的學習興趣和學習熱情，也鍛煉了學生查找、收集、整理、歸納、閱讀文獻資料的能力，培養了學生良好的學習習慣。此外，還組織學生參與實驗課前的準備工作，包括配制試劑、準備實驗用品和儀器等，從而使學生對開展科學實驗的過程有了較為全面、系統的了解，并逐步熟悉、掌握，鍛煉學生的動手能力以及獨立思考、分析問題和解決問題的能力，培養學生的團隊合作精神，提高學生對知識的理解、掌握和應用能力。

在以后的第二個學年，依托教學團隊中各位教師的國家級、省級科研課題以及生產實踐研究課題，安排學生加入不同科研課題的研究工作，利用課余時間進行創新性實驗，比如裙帶菜多糖的提取、純化及降脂作用、蓮藕多酚的提取及生物活性研究、某品種辣椒的降糖作用研究、生姜的功能成分提取及其在魚類保鮮中的應用、蓮藕加工制品的研發、山楂果膠的制備及應用等。在創新性實驗過程中，鼓勵學生多思考、多實踐，做一些突破性的改變和嘗試，并與教師和研究生進行交流和討論。創新性實驗的開展可以使學生接觸到本學科和專業的研究前沿以及生產實踐中的科學技術問題，了解學科和專業的發展動態，開闊了視野，拓寬了思路，強化了實驗操作，使科研成果支撐教學改革，教學與科研相互促進，大大地提高了學生學習的自覺性和主動性，培養了學生的創新意識、創新能力和實事求是、堅忍不拔的科學精神，使學生們深深感受到理論指導實踐的魅力、知識的力量以及學以致用的獲得感和成就感，對知識的應用也有了更好、更深、更恰當的把握，以后遇到類似的情況就能馬上與這些知識點建立起聯系，由原來的被動學習變為主動學習、主動思考、主動構建知識體系。

在以后的第三個學年，利用“雨課堂”等智慧教學工具，在平臺上建立授課班級，將課前、課中、課后聯系起來，及時反饋學生的相關數據。上課前幾天發布預習內容，督促學生進行預習，并收集預習中發現的問題；課上，教師根據學生的反饋問題進行重點、難點的講解，并設置測試題目來檢驗學習的效果。這樣就使學生真正掌握實驗的原理、步驟及注意事項，減少盲目性，增強學習的自覺性和主動性，培養良好的自學能力。

今后應篩選和利用網上的慕課、公開課等資源，結合學校的實際情況，以學習進階為理論基礎，進一步探索和開展混合式教學，采用多元化的教學方法，實現線上、線下混合教學，構建教學新模式。從學習者的角度發現問題，并結合專業實際情況和現有條件，錄制實驗教學視頻，尤其要將實驗中的易錯內容錄制成視頻，構建視頻庫或電子字典，供學生反復觀看學習，使學生學會正確的操作方法、防止出現錯誤操作。這樣既可以提高實驗的成功率，增強學生的信心，培養學生的綜合分析問題、解決問題的能力和科學思維，又可以提高學生的安全意識，提高實驗的安全性。

今后可將食品化學創新性實驗與大學生創新創業大賽等活動有機地結合在一起，發揮“以賽促教、以賽促學”的作用，激發學生的創新熱情，更好地培養學生的創新意識、創新精神和創新能力，鍛煉學生的實踐動手能力。

此外，應設立校外實驗基地，開展校外實驗教學。教師可以根據學生的興趣愛好，將他們安排到不同的校外實驗基地，使學生能與生產實際相結合，也讓學生深刻體會到課程的學習目的及培養目標。

4 結語

工程教育認證是國際通行的工程教育質量保證制度，能促進工程專業建設、提高工程專業人才培養質量。食品化學實驗作為食品科學與工程專業的一門重要專業基礎課，其教學任務除了驗證、鞏固和加深課堂所學的基礎理論知識外，更重要的是培養學生實驗操作、自主設計實驗、綜合分析問題和解決問題的能力，養成實事求是的科學態度和嚴謹作風。基于專業工程教育認證的“以學生為中心、產出導向、持續改進”理念和課程達成度評價，結合食品行業人才培養需求，針對課程教學過程中存在的一些問題，對食品化學實驗課程進行持續改進，優化了教學內容，減少了驗證性實驗，增加了綜合性實驗和設計性實驗，開展了創新性實驗，改進了教學模式，完善了考核方式，使課程的教學效果得到不斷提高，持續提升人才培養質量。