“新工科”教育理念下的“食品化學”教學改革探析

楊曉雪，張華江，遲玉杰，李曉東，馬艷秋，崔立雪，夏 寧

（東北農業大學食品學院，黑龍江哈爾濱 150030）

1 “食品化學”與“新工科”教育理念

“食品化學”是從化學角度和分子水平上研究食品的化學組成、結構、理化性質、營養和安全性質，以及在生產、加工、貯存和運銷過程中的物質變化及其對食品品質和食品安全性影響的科學。“食品化學”涉及內容廣泛，介于化學與食品科學之間，偏重于食品科學，與一般化學研究方法有相同之處，即通過試驗和理論從分子水平上分析、探討和研究物質的變化；但又區別于一般化學研究方法，因為“食品化學”要將食品的化學組成、理化性質及變化同食品的品質和安全性研究相聯系[1]。“食品化學”的最終研究目的是為食品的生產、貯運提供配方、工藝和參數，為人們提供安全營養的食品。在“食品化學”教學過程中，既包含理科課程中抽象復雜的內容（涉及化學的基本原理和反應過程），又涉及工科課程中與食品行業有關的工程實踐問題。傳統的教學方法多存在教學內容空洞、教學過程枯燥、課堂氣氛不活躍等問題，特別在涉及到運用食品化學知識去分析和解決實際問題方面，是課程教學中普遍存在的難題，導致很多學生在學習過程中感覺“食品化學”理論復雜、難理解、難記憶，相關知識點太多，難以準確把握學習的方法，進而在學習過程中缺乏積極性和主動性。

自從2017 年教育部發布了《教育部高等教育司關于開展“新工科”研究與實踐的通知》 以來，“新工科”教育理念引起許多高校的廣泛關注[2]。新工科，顧名思義，指新的工學學科或工程學科[3]。其根本目的是為了適應新時期經濟發展需要，培養新型的工程技術人才，特別強調對傳統工科的轉型升級。加強對我國“新工科”教育理念的研究，既有利于校正傳統工程教育中的偏差，又有利于規范“新工科”教育的改革與發展，是“新工科”教育理論體系必須解決的問題[4]。

“新工科”理念的實踐離不開核心課程的改革。核心課程的建設需要學生在學習過程中掌握核心知識體系的同時了解經驗結構，是把自然科學與人的生存、發展相聯系起來的知識與經驗體系，通過核心課程的學習可讓學生掌握走向社會所必需的素質與能力[5]，“食品化學”是食品科學與工程等學科的重要核心課程[6]。基于“食品化學”與食品產業的對接關系，將“食品化學”課程教學的基本架構確定在“新工科”教育理念下，完善其與人才培養模式的對應關系，構建新的質量評價體系，使相關專業與產業之間形成較好的匹配度。通過改革“食品化學”課程的教學、考核方法，試圖幫助學生更好地學習和掌握專業知識，為今后順利從事食品加工生產、食品質量檢測和食品質量安全管理等工作奠定基礎。

2 “食品化學”課程改革的目標與方法

為適應“新工科”建設要求，“食品化學”課程的教學改革應主要實現2 個教學目標的轉變，以及教學形式的改革創新。

2.1 從理論教學到實踐教學的轉變

實踐教學是鞏固理論知識和加深對理論認識的有效途徑，是培養具有創新意識高素質工程技術人才的重要環節，“新工科”教育理念對“食品化學”課程的要求是培養理論聯系實際、掌握科學方法和提高動手能力的食品科學工程師。

2.2 從知識目標到能力目標的轉變

通過“食品化學”課程的學習，不僅要使學生掌握有關“食品化學”的基本理論和研究方法，更需要培養學生有效利用已有理論和方法，解決實際生產中復雜工程問題的能力，把學生學習的重點從知識點記憶轉變為工程實踐能力的提高。

為保證教學目標的順利實現，相關教學方法也要有針對性的調整。基于“新工科”教育理念，食品化學課程改革應突出以下2 種教學方法。

2.2.1 案例教學為基礎

傳統教學方式以教師講述為主，師生之間缺乏交流互動，對于某些理論性較強的章節，可能會導致學生學習興趣下降，課堂教學效果滑坡。對于“食品化學”這種與實踐聯系密切的課程來說，案例教學可以極大程度地提高學生的主觀能動性，幫助學生積極參與到課堂教學中來，在自主思考中加深對知識點的理解和運用。

2.2.2 工程實際為導向

基于“新工科”教育理念的要求，在“食品化學”的教學過程中，不管是課堂環節，還是實驗或實踐環節都要突出“以工程為導向”的基本原則。搭建一個理論聯系實際、培養學生掌握科學方法和提高動手能力的學習環境，替代原有傳統教學方式對食品化學課程中割裂知識點的處理方法，實現“食品化學”課程的重要教學目標——使學生能綜合運用相關知識解決實際工程問題。

2.3 從傳統教學方法向信息化方法的轉變

秉承“新工科”建設所要求的“應加強研究和實踐，包括根據社會的實際需要應對變化、塑造未來、繼承和創新、交叉和融合、協調和共享、多樣化和質量創新、企業家精神和戰略創新、系統、開放等內容”[7]，在“食品化學”課程的教學中引入網絡信息技術。比如，建設課程教學網站，將網絡信息資料、視頻、圖片、課件、課程音頻等資源發布供學生學習使用；依托網絡教學平臺，豐富課堂互動形式，加強師生線上交流，以便及時為學生答疑解惑。目前，應用較多的教學平臺有雨課堂、云班課、超星學習通、教學立方、學校泛雅網絡教學平臺等。教師借助平臺不但實現了以學生為中心的線上線下融合式教學，而且解決了課程過程性數據難記錄、課程成果無保留、教務管理和評價手段單一、學生學習狀態難把握等問題[8]。

3 食品化學課程教學改革的具體實施方案

為保證教學改革的順利實施，筆者將從4 個方面闡述“食品化學”課程教學改革的具體方案：

3.1 建立一個基于案例和實踐教學的新授課體系

根據“食品化學”課程的特點，設計了一個新的“食品化學”授課體系（見圖1）。在這個新的授課體系中，將整個授課過程分為3 個部分：①課堂講授，案例解析和項目實踐。課堂講授部分主要是保證原有課程中對相關知識點的學習過程，這是課程的根基。②案例解析是課程改革的關鍵，是知識點和項目實踐中間的橋梁。案例的選擇要涵蓋全部的知識點，同時能加深學生對知識點的理解。③項目實踐的過程是在案例的基礎上幫助學生轉變學習方式，真正去動手解決問題，從而提高個人能力。

“食品化學”課程的授課體系見圖1。

圖1 “食品化學”課程的授課體系

3.2 充分利用新的教學方法，完善教學過程

為適應“新工科”教育理念，保證食品化學課程的教學效果，需要采用新的教學方法。“食品化學”課程中有大量的化學反應和物質與能量代謝內容，利用傳統的靜態PPT 的教學模式不能展示相關變化的全貌，無法加深學生對生僻概念和知識點的理解[9]。在教學過程中，可采取PPT 配合教學錄像等手段對這些基本概念加以講解，將原來抽象、復雜的生化反應和機理，用圖像或動畫的形式生動地表現出來，既能提高教學效果，又有利于激發學生的學習熱情[10]。

“新工科”教育理念要求學生的學習重點從知識點記憶向知識點應用轉變。為了達到這一目標，“食品化學”要打破傳統的課堂教學機制，在授課體系中加入了案例教學和項目實踐的授課環節。“食品化學”是一門理論和實際聯系非常緊密的課程，其中涉及的水、糖、脂類、蛋白質、酶等內容與人們的生活息息相關。實驗是一切自然科學研究的手段，除了熟悉基礎理論之外, 還要具備較強的實踐能力, 即通過實驗分析、解決問題的能力。以設計型、研究型、探索型的綜合性大實驗代替包辦式、驗證性的單一實驗[11]。案例教學和實踐教學的關鍵就是要打破原有教室的概念，實行開放實驗室，改變傳統理論課程和實驗課程分離的機制。案例教學的過程可安排在實驗室內進行，可融入“設計性”和“驗證性”的實驗教學內容中，鼓勵學生利用課余時間進行實驗研究，完成預先布置的設計型學習任務，激發學生學習興趣。學生可在實驗室進行一些探索性實驗，可以是自己設計的實驗，也可以參與任課教師的科研項目[12]。實驗室是為學生提供主動學習的平臺，可以利用“食品化學”課程教學內容來培養學生的動手能力，提高教學效果和整體教學質量，實驗室可發揮重要作用。

3.3 豐富考核方法，轉變考核方式

“新工科”教育理念的提出不僅對傳統的教學方式方法提出了新的要求，也對課程考核的方法提出了新的課題。為配合教學改革的順利實施，如何改革“食品化學”課程的考核方式也是值得研究的內容[13]。傳統的考核方式以考試為主，其中期末考試的成績占比一般較高，平時成績又包括課堂出勤和課程實驗成績。這種傳統的考核方式能夠考核學生對課程中重點知識點的記憶程度，但往往無法考核學生對其綜合運用的能力。以培養應用創新型人才為目標的工程教育，在教學考核的實踐環節上，應將學生的基本個人能力、團隊協作能力、綜合實踐能力以及學科相關知識點的運用能力融入對其專業成績的考核中。為了更全面地評價學生學習“食品化學”課程的效果，靈活多樣的考核方式必不可少。根據前述“食品化學”授課體系的內容，可將考核方式分解為知識考核與能力考查2 個部分。

3.3.1 知識考核

學生對知識點的掌握是所有課程教學的基礎，傳統的考試方式在幫助學生強化知識點記憶方面有不可取代的作用。改革并不是對已有方法的全盤否定，而是要不斷使其完善，適應新時代的要求，期末考試對加深學生掌握重點知識點，強化課程教學影響有很重要的作用，但可適當減小成績比例。

3.3.2 能力考核

將學生從刻板的知識點記憶中解脫出來，更多地去注重對知識的運用和操作，是“新工科”教育理念中體現的重要轉變。因此，對于學生成績的考察，必須包含對其實踐能力的檢測，督促學生強化知識點的應用。使學生在實踐過程中，真正體會到“食品化學”課程作為專業基礎課的重要性，適當提高實踐內容的成績比例。

3.4 建立反饋機制，跟蹤課程教學效果

“食品化學”課程的改革不應該是通過一輪或幾輪教學過程就可以完成的。“新工科”教育理念的核心是可持續、可發展的社會主義核心價值觀[14]，教學改革的過程也要體現這一理念。任何形式的改革都不可能是“一蹴而就”，要想完整評估教學改革的效果，需要建立一個反饋機制，需要在后續課程中持續考核學生對相關知識的理解和掌握，更好地考核教學效果，在實踐過程中不斷進行調整與完善，需要整個食品工程學科的課程都參與到“新工科”教育改革中來，為培養新時期的卓越工程師作出貢獻。

4 結語

教學過程的改革是一項長期、艱巨的任務，需要任課教師在教研室或課程團隊的組織下，在各自的教學過程中不斷總結經驗教訓，同時要求學生在學習過程中能積極配合相關教學活動的進行。“新工科”教育理念的提出正是要打破原有的教育方式，充分調動學生的主觀能動性，從原來的“要我學”改變為“我要學”。依靠基礎課程的教學改革，逐步實現“新工科”建設的目的：面向地方培養工程技術應用型人才、面向產業開展技術開發[15]。多種方式相結合的教學活動不僅要求學生更積極地參與教學過程，也給任課教師提出了新的挑戰。教與學是一個不斷完善、彼此促進的過程，不斷摸索符合“新工科”教育理念的新方法，才能使食品化學課程在食品科學工程人才培養過程中發揮更大作用。