基于工程認證背景下的“食品營養與安全學實驗”課程教學改革探析

張小燕，楊 悅，陳義倫，李大鵬

（山東農業大學食品科學與工程學院，山東 泰安 271018）

工程教育是我國高等教育的重要組成部分，對國家工業化進程的發展發揮了不可替代的作用[1]。工程教育專業認證是一種以培養目標和畢業出口要求為導向的評價，其核心是確認畢業生達到行業認可的既定質量標準要求，并強調建立持續改進機制，為相關工程技術人才進入工業界提供質量保證[2]。近年來，工程教育專業認證的實施極大地推動了我國工程教育的改革，一方面，提升了高校學生的培養質量和整體競爭力；另一方面，切實加強了高校人才培育與產業對接的聯系。

山東農業大學食品科學與工程專業于2020 年順利通過工程教育認證，對照專業認證的要求，學院從專業培養目標、人才培養體系、課程設置、師資隊伍配備及辦學條件等方面進行全面梳理、尋找差距。如何做到提高學生專業知識與實驗技能的同時具備創新思維與解決實際工程問題的能力，以符合“學生中心、成果導向、持續改進”的工程認證理念[3]，是當前學院面臨的重大挑戰。“食品營養與安全學實驗”是學院針對食品科學與工程及質量與安全專業本科生開設的一門專業核心課，分析現有課程存在的問題，基于工程認證的要求，加強學生實踐能力的提升，實現培養目標的達成，深化實驗教學改革勢在必行。其結果可為相關實驗課程的改革提供一定的借鑒。

1 “食品營養與安全學實驗”課程教學現狀及存在問題

1.1 實驗類型固定，設計相對單一

現有的“食品營養與安全學實驗”涉及8 個操作性實驗和3 個實踐性實驗項目（膳食調查、食譜編制與營養咨詢）。其中，操作性實驗多為驗證性實驗，其設計多以食品中營養素檢測為目的，實驗方法固定、內容設計簡單，靈活性和拓展性不夠，往往一個實驗結束僅能獲得正向實驗結果，不利于對比性地、深入地進行驗證實驗，學生對實驗原理的了解及規律的探索不足，嚴重限制了創新思維和創新能力的培養，與工程認證解決實際工程問題能力的培養理念相悖，致使大多數學生實驗課按部就班，不利于其創新型思維的發展。

1.2 教學組織方式不靈活，教學模式形式化

課程目前的教學模式主要是課堂講授方式，組織形式以實驗教師為主導，學生被動接受的方式。這種教學模式需要實驗教師提前準備實驗材料、配制實驗試劑、撰寫實驗步驟、課堂講解并演示實驗過程。學生在課堂上需要參與的是實驗流程的模仿與測定，雖然這個過程學生也能得到一定的鍛煉，但對其認知和實踐能力的提高作用非常有限。學生無法做到根據問題查閱文獻，無法進行自主設計實驗步驟，無法掌握判斷實驗手段的可行性等問題，而這些認知與學識，恰恰是當前階段學生最需要得到提高和改進的地方，是學生培養目標達成的關鍵點，是學生步入社會后能否與企業對接的關鍵能力標準。基于學院工程認證的大背景，迫切需要改變當前實驗教學過程形式化的問題。

1.3 實驗缺乏過程評價，課程目標的達成度情況有待改進

現有實驗過程中，對學生全程學習情況掌握不充分，未能對其到課率、實驗操作、預習報告、實驗報告情況進行及時的反饋，造成課程結束后達成度不高。在學院2018 版本科生培養方案中，實驗課程有2 個課程目標，通過對2017 級食科專業4 個班學生實驗課程達成度結果進行分析，發現課程目標1和課程目標2 的達成度分別為0.76 和0.81，說明該課程目標總體達成；但仍有部分學生課程目標1 的達成度低于合格值0.7，甚至有3 名學生達成度低于0.6，未達到設定合格值；課程目標2 雖然全部學生均高于合格值0.7，但高于0.9 的學生所占比例不高，說明學生對對食品質量及膳食調查結果做出合理評價的情況有待于加強。

1.4 教師工程素養欠缺，課程考核和評價方式不夠完善

工程認證對教師提出了更高的標準和要求[4]，目前實驗課程任課教師的工程實踐經歷相對欠缺，主持項目中涉及工程項目的比較少。此外，實驗課程成績評定過于簡單，主要根據實驗報告和考試成績，沒有具體的量化指標，無法客觀、全面反映學生實驗過程掌握情況，會導致學生課堂參與度低、實驗報告抄襲等現象，不利于學生綜合能力的提升。

2 “食品營養與安全學實驗”課程教學改革手段與措施

2.1 以人才培養目標為基礎，優化課程教學內容，進一步完善課程質量體系建設

工程教育認證強調以人才培養目標為導向，因此課程目標必須緊密貼合專業認證要求，以提升學生能力和人才質量為導向[5]。該課程有2 個培養目標有：一是要求學生能夠根據不同食品的特點，正確選擇食品成分的分析測定方法，設計實驗方案；通過食譜編制、營養咨詢，針對不同人群提出合理化膳食建議。二是要求學生能夠熟練進行實驗操作和膳食調查，采集實驗數據，科學分析實驗結果。針對教學目標及實驗開設的項目，應適當增加綜合性和設計性的實驗，豐富實驗類型，從基礎性實驗變為基礎性、綜合性和設計性3 個層次的實驗。基礎性實驗要求學生掌握基本的原理和技能，綜合性實驗旨在培養學生綜合利用知識解決實際問題的能力，而設計性實驗重在培養學生的創新意識。

在課程中，可將牛乳的感官評價及酸度測定、果蔬黃酮含量的測定與食品中脂肪含量的測定等3個項目作為基礎性實驗，要求學生掌握滴定法、分光光度計比色法和索式提取法測定牛乳的酸度、黃酮含量及脂肪含量的方法。果蔬中還原型抗壞血酸的測定、食品中亞硝酸鹽含量的測定及膳食調查、食譜編制和營養咨詢等5 個項目可設計為綜合性實驗。以果蔬中還原型抗壞血酸含量測定為例：①為學生們準備不同類型的水果和蔬菜樣品，新鮮的獼猴桃、冬棗、橙子、蘋果、西紅柿及小白菜等，讓學生進行測定，通過滴定消耗2,6 - 二氯靛酚的量比較待測樣品中還原型抗壞血酸含量的高低，試驗結果表明，不同樣品消耗2,6 - 二氯靛酚的量不同，以冬棗消耗量最高，蘋果最低；再讓學生查詢食物成分表，根據表中蔬菜水果中維生素C 含量的高低，結合自己測定結果進行分析，明確不同水果和蔬菜中還原型抗壞血酸含量的差別。②可將水果、蔬菜樣品進行沸水燙漂處理，然后將處理的樣品與新鮮的樣品進行比較，試驗結果表明，熱處理后抗壞血酸含量降低，表明熱處理使得樣品中抗壞血酸發生氧化，從而失去抗氧化性質。③通過實驗測定與結果分析發現，抗壞血酸的含量的高低與果蔬的種類有關，還與加工條件有關。因此，可引導學生課后設計一款抗壞血酸含量高的飲料，并寫明注意事項。通過對該實驗進行設計，可以讓學生利用已學知識解決企業生產的實際問題，既可實現基礎性實驗的驗證目的，又讓學生掌握解決工程問題的知識及技能，符合工程認證能力培養的理念。此外，“食品中纖維素含量的測定”和“多酚抗氧化性的測定”這2 個實驗可作為設計性實驗。以食品中纖維素含量測定為例，讓學生查閱文獻，了解提取纖維素的多種方法，選擇其中2~3 種設計實驗方案，并對其提取率進行比較分析，可提高學生學習積極性和探索創新能力。

2.2 豐富教學方法，革新教學手段，改進教學組織方式，采用混合式教學提升教學效果

好的教學方法和手段是提升學習的重要途徑[6]。由于“食品營養與安全學實驗”課堂時間有限，采用傳統的講授方式，課堂上教師無法做到充分與每位學生進行溝通。因此，可以借助多媒體和“雨課堂”教學平臺，采用混合式教學方式進行授課，將實驗內容以文字、圖片和視頻的形式表現出來，讓學生更為直觀地感受實驗過程。

（1） 課前，通過雨課堂將每個實驗的視頻和PPT 發送至平臺，要求學生在實驗前做好預習，撰寫預習實驗報告，提出實驗過程的注意事項及存在的問題，確保實驗課能做到有的放矢。

（2） 建立“食品營養與安全學實驗”課程實驗測試及操作題庫，并公開發布在雨課堂教學平臺上，學生可以隨時隨地練習。

（3） 上課時，教師針對學生在雨課堂練習過程中出錯較多的問題，著重分析講解；而對未參與預習及練習的學生，課堂重點加以關注與指導，確保每位學生不丟隊、不掉隊。

2.3 對學生實驗過程進行跟蹤與評估，建立形成性教學評價機制

實驗課程以學生實驗過程考核為目標，根據實驗過程中表現及練習，反向進行課程設計，實施形成性教學評價。教師可通過手機雨課堂平臺掌握學生實驗預習情況、練習得分情況，結合批改實驗報告和課堂授課情況，掌握學生對實驗原理、實驗參數選用、基本流程與設備原理的學習情況，然后對學生的實驗能力進行評估，連續3 次在全班后20%的，可將這部分學生定義為“學困生”，即課程目標達成度有困難，對這部分學生進行預警，進一步詳細了解學生學習情況后，進行有針對性的幫扶，建立一個學習預警群，并制定幫扶措施，一是雨課堂平臺讓學生練習實驗原理與操作步驟，二是發送相關實驗文獻，并幫助其分析實驗結果。幫扶后進一步了解學生的學習情況，并隨時調整預警學生群體。實驗考試結束后，如還有學生達不到課程目標，可通過再練習實驗、考核等方式，最終確保所有學生完成課程目標的達成。形成性評價機制的建立，可及時發現課程教與學中存在的問題，并隨時調整和改進，是一種動態測量和評估方式，成果體現持續改進的理念，有助于學生能力的不斷提升。

2.4 提升教師的工程經驗和實踐能力，建立多元成績考核方法

工程教育認證背景下，對任課教師亦提出更高的標準和要求[7]。“教”和“學”是教育的中心內容，教師對于提升、促進、確保和評估學生的學習負有主要責任。要求教師改變教育理念、轉變教育范式、轉變教育角色，不斷擴充自己的知識面、豐富工程實踐經歷，提高自身的教學能力。體現以學生為中心，從關注教師的“教”到關注學生的“學”，上課不僅是簡單地灌輸給學生，而是引導學生獨立自主思考、對自己學習負責，成為終身學習者[8]。綜上所述，提高教師的工程素養，建立多元考核辦法，應做到以下幾點：

（1） 為進一步提升食品營養與安全學實驗教師團隊素質，有計劃地組織課題組青年教師到企業參加科研合作、掛職鍛煉和工程實踐。

（2） 參加國內外相關的培訓，并從企業將有豐富實踐經驗的人員請到學院舉辦講座, 與教師和學生進行充分交流，提高教師的實踐能力。

（3） 通過引進具有豐富工程實踐經驗的技術人員補充到實驗教學團隊或聘請企業人員擔任兼職實驗指導教師，進一步優化師資隊伍結構，打造一支既有扎實理論基礎又有較強工程實踐經驗的實驗教學團隊。

（4） 為了保障對學生成績的評價客觀和公正，應建立多元成績考核方法。考核內容包括平時成績、實驗報告和實驗考試等3 個方面內容。平時成績占總成績的40%，主要包括課堂出勤、雨課堂預習、雨課堂練習、現場考核實驗操作規范、實驗習慣等5個方面；實驗報告占30%，包括報告的撰寫、實驗原理及實驗結果的分析；實驗考試占30%，考試內容包括實驗原理、實驗操作步驟和注意事項。

3 教學改革實施成效

為了檢驗實驗課程教學改革后的成效，通過課程考試與考核成績、雨課堂平臺數據分析[9]。對比了2018 級食品科學與工程4 個班級（140 名學生，未實施教學改革） 與2019 級食品科學與工程專業4 個班級（118 名學生，實施一年教學改革） 學生的課程達成度與課程學習情況，并以2 個年級的學生為調查對象，對其實驗滿意度與教師實驗參與度進行問卷調查，分別發放調查問卷140 份和118 份，問卷全部回收。

“食品營養與安全學實驗”課程改革成效評價見表1。

表1 “食品營養與安全學實驗”課程改革成效評價

由表1 可知，課程改革提高了課程目標1 和目標2 的達成度，且課程目標2 的達成情況更好，118名學生的達成度均高于合格值0.7，說明新的教學方式方法能提高學生的學習效果、創新能力和實踐能力，保證教學目標的順利實施。就課程學習情況來看，2018 級學生參與課前預習的人數僅有7.8%，說明主動學習的積極性比較低，改革后，86.4%的學生均能參與課前預習，提前熟悉實驗原理和操作，且在課堂參與教師互動的比例大大增加，由原來的37.9%提高到83.1%，課后對實驗結果進行合理分析的人數也由原來的6.4%增加到56.8%。可見，實驗課程改革增強了學生實驗課的參與度，學習的積極性和主動性均明顯提高。

通過課后對學生調查可知，2019 級學生對課程的教學設計滿意度較高，為82.2%，顯著高于2018級學生的滿意度；對于課程提升其解決實際問題的能力的認可度與考核方式的滿意度均較高，分別為61.9%和75.4%。2019 級學生認為教師有足夠時間指導學生實驗的比例為38.1%，高于2018 級的認可比例。而認為教師能一般性參與課堂的比例與2018 級差不多，表明改革后的實驗課程不但提高了學生的課堂參與度，同時提高了教師的課堂參與度，師生實驗過程的合作與溝通更為有效。

4 結語

基于工程認證背景，以食品科學專業學生為具體實施對象，通過優化教學內容、完善課程體系，采用科學合理的混合式教學方法，并對學生實驗過程表現進行跟蹤與評估，提高教師團隊的工程經驗和職業能力，體現工程教育認證以學生為中心的理念，提升了學生課堂的主體地位，培養其學習的主動性、創新性和實踐能力，實現了工程認證持續改進的目的。