食品化學實驗在應用型高校中的教學建設研究

張靜怡，張 蕊，劉春燕，付曉艷，曲春波

（上海健康醫學院 健康與公共衛生學院，上海 201318）

食品化學課程是將理論與實際聯系較緊密的課程，該課程從化學角度和分子水平研究了食品材料中的結構、性質、功能、各組成成分之間的相互影響及在工業化生產中發生的化學、物理變化。由于食品的組成較復雜，在加工及貯藏過程中發生的變化主要涉及化學成分的變化及各組成成分之間的相互影響，均需要在實際操作過程中研究發現，從而能夠用化學實驗解決食品加工和貯藏中發生的實際問題。實驗是食品化學課程的重要教學內容，是不可或缺的實踐教學設計的寶貴環節，學生可以在實踐的過程中理解消化理論知識、培養綜合操作能力和提升職業素養。

近年來，食品工業持續保持底盤大、發展穩的態勢，生產、原料、添加劑和檢驗企業及監管檢測部門對相關專業的畢業生需求量保持恒定。但是，中小企業在自主創新能力和工程技術核心上缺乏相關人才，自主研發水平和成果轉化能力亟待進一步提升。為加快推進我國食品產業由低端化向高端化前進，在技術人員需求方面需要具有食品開發、工藝設計、保藏保鮮、安全檢測和資源綜合利用等方面基本能力的相關專業畢業生加入。

食品化學實驗課程的建設是為相關專業的學生學習專業課程及從事相關行業的工作奠定基礎。為開拓學生創新的思維和國際視野，培養學生實事求是、嚴謹的科學作風和良好的工作態度，要緊密結合行業，在食品化學課程的理論知識傳授和實驗操作中提高學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力。同時，樹立學生客觀公正、以人為本的工作理念。

1 食品化學實驗課程建設的不足

食品化學實驗課程在既定教學觀念的指引下，一定程度上受到了局限于書本的知識和能力的機械性訓練，受到了客觀實驗因素和主觀教學觀念的局限和制約。

1.1 客觀實操條件的制約

實驗教學條件是影響學生知識掌握程度和學習狀態的因素。良好的實驗環境條件和教學氛圍可以對師生的情緒狀態、學習體驗和技能掌握產生有益影響。同時，安全人性化的實操條件是經過時間打磨和受到資金投入雙重條件影響的，安全性和有效性是實驗室工作環境建設的首要任務。

在工業類院校、醫學院校及農業類院校中，食品化學課程均可能會開設。但各類院校對該課程的重視度不同，所以課程的實驗條件受到了相應的環境影響。多媒體教學在實驗室的實現、儀器設備的更新迭代、實驗場地的擴大化、配套人員的能力提升都會給實操環境帶來影響。尤其是現階段，現代科學技術不斷發展，技術更新進步與實操環境相互成就，老舊的儀器和老套的實驗方法對學生的實操能力的培養有一定的限制，也對學生的科研實踐有一定影響。

1.2 實驗教學設計的局限

從實驗內容上看，傳統的食品化學實驗課程中驗證性實驗偏多，設計性、綜合性實驗偏少。從學習程度上來看，基礎性實驗偏多，包含新技術和方法的能夠結合實際問題解決食品行業遇到的困難的實驗偏少。學生在該教學環境下，很容易出現枯燥無味感覺，在操作時進行無思考的機械化實驗操作，對實驗的目的、原理和實驗中遇到的問題不容易產生興趣[1]。教學方法方面，傳統實驗教學方法已經和現階段食品行業發展脫節，可能出現學生對課程的重視度降低，不利于學生的實操能力的培養[2]。一般情況下，教師為主導，學生只按教師的實驗講授的步驟和注意事項做實驗，不需要查閱文獻，沒有發現問題、思考問題和解決問題的過程[3]。實驗評價考核方面，形式較為單一。期末實驗考試一般僅包括一種實驗操作的考核，不能全面體現全課程實驗的能力，不利于學生實踐能力的培養。

2 食品化學實驗課程建設的改革

隨著應用型本科高校教育的進一步要求，實驗教學在此類院校的教學中發揮越來越重要的作用。理論與實踐相結合的實踐論證需要由實驗課程實現。衡量高校包含實驗的專業學生綜合素質的指標之一就是實驗能力的高低[4]。學生在既有基礎課程的理論基礎上，在實驗課程中可以掌握更加詳細的實驗室制度、化學知識、特定實驗的儀器操作和國家標準中的實驗方法。學生通過實驗課程，培養對實際操作的積極性和興趣，實操能力得到鍛煉，科學素養得到提升，激發了創新思維，提高了創新能力。

在教學設計時需要將包括實驗理論知識的教學、實際操作技能的學習和生產應用能力的培養融入整體的課程建設中，將食品化學實驗課程制作成為一門集合實驗理論、實驗操作和適應食品工業發展為一體的課程。

2.1 課堂思政的加入

食品化學是根據物質的化學變化的科學規律，進行深入科學探索的課程[5]。食品化學是食品衛生與營養學專業的必修課程。食品化學實驗課以專業實踐能力培養為載體，落實思政教育[6]。將思政教育和食品化學實驗操作知識進行有效融合，在課堂上的幾頁PPT，幾段話，無需花費很多時間，就可以激發責任與擔當，培養學生成為有思想、有品德、有文化、有專業的社會主義接班人。讓學生在學習運用思政思維思考實踐過程中的文化和歷史，讓學生未來工作中能夠明辨是非、處變不驚，為食品化學行業發展提供思路，為中國屹立于世界強國之林貢獻自己微薄之力。

2.2 突出應用型教學特色

在現實生產和工作中，應用型本科院校可以發揮作用的位置是生產技術型、安全監測型和質量控制性崗位[7]。所以在食品化學課程整體設計思路中突出行業引領為指導、培養動手能力為主要目的和產教融合的思路。

食品生產企業需要按照質量標準體系要求對原料采購、加工、運輸和檢驗進行系統的監管。尤其是要規范對有毒有害化學物殘留的檢測，包括重金屬殘留、藥物殘留及其他物質殘留。如實驗教學中加入利用氣相色譜儀對食品農藥殘留進行檢測。食物中的農藥殘留問題是公眾關注的食品衛生中的焦點，利用檢測手段防控農藥殘留是食品安全工作中不可缺少的環節。該方法是最常見的農殘檢測手段，方法靈敏度高，速度快，能夠適應現階段食品檢測任務[8]。在實驗項目食品中還原糖的測定時選用GB 5009.7—2016，該方法是直接滴定法測定食品中的還原糖含量。食品化學實驗課程正是培養企業技術人員所具備技能的載體，在建設中引入國家標準，在實驗方法選擇上與企業和監管部門的要求對接。

2.3 食品化學實驗教學的內容設計

實驗教學是理論教學的補充，食品化學課程作為有課內實驗的一門課程，教學中改變傳統實驗展示的枯燥環節，增添設計性實驗，引導學生對科學問題進行處理。通過實驗操作，培養學生的實踐能力和創新精神，為未來學生的職業發展提供有利幫助[9]。對于應用型高校相關專業學生而言，畢業后進入食品加工、食品原料和食品化工企業的需求很強。日常教學中按照實用和精準的原則設計發散性實驗課題，以滿足學生在基礎知識上進行知識有效補充的需求。

2.4 食品化學實驗教學方法改革

實踐出真知，在食品化學實驗教學建設時，設計好的教學內容和方法總體要求在實際教學過程中實踐后進行了進一步的要求制定。

按照實驗類型可以應用不同的教學方法匹配。驗證性實驗部分，將經典實驗的教學方式改變為由學生獨立搭建實驗裝置，采集實驗數據，分析實驗結果。以往的驗證性實驗一般從實驗前準備到實驗操作再到實驗結束，全部由教師主導，學生參與感較低。所以以學生為主體，讓同學們參與到整個實驗的試劑配制、儀器準備、測試等準備工作中。并在此過程中進一步掌握經典實驗的原理、操作步驟和注意事項。綜合性實驗部分，以問題為導向，應用PBL教學法結合實際教學，使學生可以將食品化學實驗課中學到的實驗方法設計一整套可以解決實際問題的綜合性實驗。設計性實驗部分，應用TBL教學法和LBL教學法聯合，使學生在實踐中培養團隊合作能力及實驗項目講述能力[5]。比如可以在實驗中要求學生以團隊形式完成全程，食品化學實驗課程提供3個以上設計性實驗條件，將可能用到的實驗技術簡要介紹給學生，并為學生講解查實驗設計資料的方法。設計性實驗中尤其鼓勵學生結合實際生活，為解決某一個食品化學問題設計制定實驗任務。實驗前進行實驗方法的討論、匯報和修改，以學生自主實驗和教師輔助引導的方式進行實驗及實驗報告。經過設計性實驗的資料查詢、實驗設計、數據分析及實驗報告撰寫和匯報等實踐過程，培養綜合實操能力和團隊協作精神[6]。

3 食品化學實驗課程建設的實施

3.1 設計和改進

在實驗設計和改進時，要進行實驗課時分配的優化，按照驗證性、綜合性和設計性實驗重新分配實驗學時和精選實驗內容。并對實驗內容進行優化，根據預實驗結果和實驗室的具體情況，在保留經典驗證性實驗內容設計基礎上，為學生提供適量的綜合性實驗和設計性實驗的選題范圍，要求學生結合自己的學習興趣和知識掌握情況進行選題[10]。

以下為具體實施舉例，在綜合性實驗中選用凱氏定氮法檢測食品蛋白質含量的實驗，對該實驗進行實際教學的安排如下。

課前：要求學生進行課前實驗預習，讓學生通過查找資料的方式并通過小組討論對實驗背景和實驗內容進行整理。主要重點在于測定蛋白質含量的檢驗史、檢驗使用到的儀器及檢驗注意事項。讓學生參與實驗儀器的準備，使其對實驗使用的儀器有更加深入的了解。

課中：①以食品安全事件案例為實驗導入，引起學生學習興趣；②組織學生在課堂上就實驗重點進行互問互答和梳理，引導學生確定最終的完整的實驗方案完成實驗驗證；③教師教學時僅對實驗過程進行講解和關鍵實驗步驟的演示操作，其余環節發揮學生主動性，讓學生自主進行實驗搭建；④教師在不同實驗階段進行及時總結，對學生的表現進行評議，幫助學生梳理實驗要點；⑤遇到對某些實驗環節存在問題，先引導學生發散思維，進行討論解決，之后對個別學生進行指導，答疑解惑。教師可以以此來鍛煉學生解決問題的能力和理性思維能力，也激發了學生與人溝通時的勇氣。在學生實驗操作不規范時，教師進行及時糾正，讓每位學生都能發揮主觀能動性。

課后：實驗報告書寫，包括實驗目的、實驗原理、實驗儀器和試劑、實驗步驟、實驗結果和實驗注意事項等，對課上的實驗操作步驟進行總結，對發生的問題進行討論與思考，并通過線上網絡課程及互動加強學生對實驗的理解。實驗課程的考核包含課堂實驗表現、實驗報告和期末實驗技能考核。

教學方法與思政建設：應用在本實驗教學中的教學方法有案例分析、啟發性提問、分小組研討、TBL教學法等多種教學方式結合。在互聯網背景下，教師還可以運用多媒體技術手段，線上線下相結合、網絡和課程互補充等途徑為課程的學習提供多角度交流模式，為學生提供教學資源，加強學生對實驗原理方法、儀器操作的認識和理解。同時，在凱氏定氮法原理和檢測步驟的教學中，通過介紹涉及蛋白質含量檢驗的“大頭娃娃”“三聚氰胺”等食品安全事件案例讓同學們從中吸取教訓，引導同學們養成良好法律意識和職業道德。當下努力學習，為未來嚴謹的工作打好基礎。凱氏定氮法測定蛋白質的含量是食品中檢測蛋白質含量的最基礎和簡單的方法，掌握該方法的基礎上，學生可以發散思維，學習掌握其他檢測方法。

應用型高校中，學生職業核心能力的培養是重中之重[11]。實驗教學可以通過實踐能力的培養進行對應崗位技能的培訓，以使畢業生符合技術崗位的需要。學校與企業建立實踐教學基地，通過多渠道關注產教合作，將學生的培養與企業的發展相結合，加強校企聯系，發揮校外導師作用和學生主體作用。

3.2 教學效果

從課前、課中到課后，學生自主行為能力表現較強，參與性較高，較于未改進前有了很大的改善。對于課堂上產生的疑問，學生在自行查找資料、小組討論后得到了正確的答案，這個過程學生自我成就感較強，能夠在鍛煉中獲得自信。本實驗在實際工作中應用較強，是基礎性實驗，為進一步檢測食品成分和含量奠定基礎。學生主動完成課后網絡課程的學習，對相關檢驗方法有了更多認識。

學生的收獲具體體現在以下方面：習得檢驗技術方法，大部分學生通過前期的查閱資料及課堂中的自己動手操作，對相關檢驗技術有了深刻了解；激發科學研究的興趣，學生對于各個不同實驗的使用范圍和可操作性有了更多了解，能夠適應相關檢測工作環境和技術要求；提升創新創業能力，提高了學生的動手創新能力，學生根據所學技能申請立項了如國產與進口預包裝食品鈉含量現狀調查研究、生鮮銷售營養化和校園零食成分研究等大學生創新項目，實現了從課堂到課外的有效拓展。

4 結語

從食品化學實驗課程的教學現狀入手，對食品化學實驗課程的教學思路、教學設計和教學方法進行建設。初試發現學生的實驗積極主動性有所提高，學習效果有所提升。在實踐過程中發現，教學中仍存在思政元素融入不夠，學生在自主學習環節的設計還需進一步改進。本課程教學團隊將針對已發現的問題在今后的教學建設過程中不斷更新和完善，發揮以學生為主體的應用型高校特色，為行業培養更多的創新型人才奠定實操能力和實驗技能基礎，為提高食品科技自主創新力和產業支撐力，實現行業的高效能轉變做好準備。