基于工程教育认证的食品化学实验教学改革探索

刘卫华,于文龙,米 思,王向红，李慧玲,张蕴哲

(河北农业大学食品科技学院，河北保定 071000)

工程教育认证是高等学校工科专业实施的专门性认证，也是国际通行的工程教育质量保证制度，是工程教育和工程师资格的国际化认可。教育部对食品科学与工程专业推行工程教育专业认证，以期实现与国际标准接轨。工程教育认证的三大理念包括以学生为中心、产出导向、持续改进。“以学生为中心”是指以学生为本、以学生的发展为中心，教学活动要符合毕业要求和培养目标，这是专业认证的基础。“产出导向”是专业认证的核心。教育产出指的是学校培养人才所具有的能力，即“毕业要求”，是实现培养目标的关键所在。“持续改进”是指对专业人才培养活动进行跟踪，评价培养目标的合理性和达成度，并将评价结果应用于人才培养的改进工作(培养目标、毕业要求等)，建立质量保障机制，不断提升人才培养质量，这是专业认证的保障。工程教育认证要求所有毕业生达到行业认可的质量标准，课程达成度评价是国家工程教育认证的评价课程新要求。达成度反映学生的学习成果和产出情况,可以最终反馈课程教学效果。

食品化学实验是食品科学与工程专业开设的一门专业基础课，是食品化学教学的重要组成部分，在河北农业大学已单独设课多年。食品化学实验课程的教学任务不仅包括验证、巩固和加深课上所学的基础理论知识，而且包括培养学生的实验操作能力、综合分析问题和解决问题的能力，培养学生自主设计实验的能力，养成严肃认真、实事求是的科学态度和严谨的工作作风。笔者基于专业工程教育认证的思想，结合食品行业人才培养需求，针对食品化学实验课程教学过程中存在的问题，对课程达成度评价体系和评价结果进行了分析，并提出了改进措施，优化了教学内容、改革了教学模式、完善了考核方式，以持续提高教学效果和人才培养质量。

1 基于工程教育认证的食品化学实验教学要求及课程达成度评价方式

基于专业人才培养目标与毕业要求对人才培养全过程中的各项教学活动应起导向作用的思想，从工程教育认证的三大理念出发，明确了人才培养目标与毕业要求，修改并完善了食品化学实验课程目标，即熟练掌握实验的基本操作、基本技能；在掌握食品化学原理的基础上，采用科学的方法进行基础性实验研究，学会观察实验现象，处理数据，撰写实验报告，培养发现问题、分析问题以及解决问题的能力。

若要达成课程目标，需要对整个教学过程进行质量监控。具体做法如下：考核前，需要填写《非闭卷考核试题申报表》，并经过逐级审核、批准。审核的主要内容包括考核是否合理、考核办法是否可行等。要规定实验报告和实验设计的上交时间，学生必须按时上交，否则会影响成绩。

食品化学实验课程达成度评价方式如下：课程达成度评价由平时成绩和实验设计成绩2个部分构成，分值各占总分的50%。①平时成绩由实验操作规范性、数据准确性、结果正确性、实验报告内容完整性、写作水平、分析和解决问题的能力等方面构成，确定了5个评分等级，具体评分标准如表1所示。②实验设计是由教师先指定实验设计的题目，学生分小组查阅文献资料、研究讨论、进行实验设计、撰写实验指导方案。实验设计主要考核学生设计的实验方案内容是否全面、科学、合理。实验设计考核评分包括5个等级，具体评分标准见表2。

表1 平时成绩评分标准Table 1 Scoring standards of usual performance

表2 实验设计评分标准Table 2 Scoring standards of the experimental design

2 食品化学实验课程达成度评价结果

从平时考核和实验设计考核2个方面来评价学生对食品化学实验课程的知识掌握和运用能力，全面考核课程目标。

为了考查学生对食品化学实验课程的学习效果和课程达成度，平时考核包括6次实验，主要考查学生是否掌握实验的基本操作和基本技能；在掌握食品化学原理的基础上，能否采用科学方法进行基础性实验研究，观察实验现象，处理数据，撰写实验报告；在实验过程中是否能发现问题、分析问题、解决问题。

平时考核内容合理，基本按照教学要求进行考核，达到了教学大纲中的课程目标所要求的水平。

食品化学实验课程实验设计部分主要考查实验设计是否全面、科学、合理，分值为100分。

为了考查学生对食品化学实验课程的学习效果及课程达成度，安排学生分组进行“花青素的提取、纯化及稳定性研究”实验方案设计，内容覆盖了课程目标，主要考查学生是否能在掌握食品化学原理的基础上进行简单的实验设计、是否能将所学理论知识应用于实践中。

实验设计考核内容合理，基本按照教学要求进行了考核，达到了教学大纲中的课程目标所要求的水平。

食品科学与工程专业食品化学实验课程评价的合格标准如下：平均分值大于等于60，课程通过率大于等于80%，课程目标达成度大于等于0.6。

对食品化学实验课程平时考核和实验设计考核分别进行学生学习效果评价。①平时考核评价：食品科学与工程专业4个班学生平时考核的平均分值分别为87、87、88和86分，总平均分值为87分。②实验设计考核评价：食品科学与工程专业4个班学生实验设计考核的平均分值分别为94、93、94和93分，总平均分值为93.5分。食品科学与工程专业4个班学生的课程考核总成绩平均分值分别为91、90、91和90分，总平均分值为90.5分。课程当年通过率为100%。

食品化学实验课程目标达成度平均值大于0.9，这说明课程目标已经达成，该课程可以达到相应的毕业要求。

学生对食品化学实验课程的评价分数为93分。综合考虑平时考核合理性评价、实验设计考核合理性评价、学生学习效果评价、学生对课程的评价，食品化学实验课程目标达成度评价结果为“达成”。

3 食品化学实验课程教学改革措施、效果及展望

持续改进是工程教育认证三大理念之一。它要求对通用标准要求的各个方面均有明确认识和信息获取途径以及可行的改进机制和措施，能跟踪改进后的效果、收集信息并能反馈于“持续改进”。教学团队在评价期内和评价期之后进行了教学改革。

在评价期内，进行了食品化学实验课程的教学改革。

改革之前的实验课一直采用传统的教学模式，上课前由实验员将试剂、实验材料及用品、仪器设备等都提前准备好、摆放好；上课时，任课教师依次讲解实验原理、方法、步骤、注意事项等内容，然后学生2人一组、按照实验指导上的实验步骤进行操作即可，操作过程中遇到问题后找教师解决；课后，学生写实验报告并上交。这种教学方式已采用多年，其问题主要在于学生上课时基本不用动脑筋，按图索骥即可，因此学生学习的积极性、主动性较低，实验报告缺乏新意，无法提高学生的思维能力。实施改革前，原有的实验项目为8个验证性实验，即水分活度测定、淀粉糊化及酶法制备淀粉糖浆、果胶的提取、蛋白质的盐析和透析、蛋白质的功能性质、明胶的制备、绿叶中色素的提取、酶促褐变及其预防。验证性实验相对简单，起到了验证、巩固和加深课堂所学基础理论知识的作用，也训练了学生的基本实践动手能力，但是在培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力方面就显得效果甚微，不能达到课程目标要求。

针对存在的问题，对食品化学实验课程的教学方式进行了改革探索并付诸实践，将原有的8个实验项目加以整合，减少了验证性实验，最终确定了4个基础性验证性实验，并增加了1个综合性实验和1个设计性实验。基础性验证实验包括水分活度测定、果胶的提取、蛋白质的功能性质、酶促褐变及其预防；综合性实验是从茶叶中提取咖啡碱；设计性实验为花青素的提取、纯化及稳定性研究。综合性实验在基础性验证性实验的基础上提高了实验的难度和综合性。设计性实验是将学生分组，先在课下查阅文献资料、经过小组讨论之后设计出整个实验，包括实验目的、原理、材料、仪器设备、步骤、注意事项等内容，由教师批阅、最终确定实验步骤后再进行操作，完成整个实验并撰写实验报告。

同时，增加了对课程过程性考核的重视程度，注重对学生学习过程的评价，将学生的平时成绩占总成绩的比例提高到50%，实验设计过程及设计内容作为期末考核的范围，使课程的考核指标、成绩构成比例更加合理、科学。

通过这些改进措施的实施，提高了学生学习的积极性和主动性，锻炼了学生的实践动手能力，培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，取得了良好的效果。

为了使食品化学实验的课程目标达成度逐步提高，需要进行持续改进。

在以后的第一个学年，鼓励并引导学生查阅、收集与课程有关的视频、文献及其他资料，比如收集了水分活度对羊奶粉货架期的影响、水分活度对冰淇淋品质的影响、低糖果脯的研制、低能量果酱的加工、化学抑制剂对果蔬食品多酚氧化酶性质影响的研究进展、采后果实内部酶促褐变机制研究进展、无核绿葡萄干清洗干燥期间防褐变技术研究、板栗褐变控制方法研究现状、草酸对鲜切山药贮藏保鲜的影响、紫薯花青素提取工艺的研究进展等资料；酸奶的加工、肌肉的嫩化、豆腐的制作、果酱及山楂糕的制作、花生油的现代加工工艺、红薯淀粉的提取及粉条粉丝加工、花青素的生理功效等视频资料。通过课程有关资料的查阅和收集，可以开阔学生的眼界，培养学生的学习兴趣和学习热情，也锻炼了学生查找、收集、整理、归纳、阅读文献资料的能力，培养了学生良好的学习习惯。此外，还组织学生参与实验课前的准备工作，包括配制试剂、准备实验用品和仪器等，从而使学生对开展科学实验的过程有了较为全面、系统的了解，并逐步熟悉、掌握，锻炼学生的动手能力以及独立思考、分析问题和解决问题的能力，培养学生的团队合作精神，提高学生对知识的理解、掌握和应用能力。

在以后的第二个学年，依托教学团队中各位教师的国家级、省级科研课题以及生产实践研究课题，安排学生加入不同科研课题的研究工作，利用课余时间进行创新性实验，比如裙带菜多糖的提取、纯化及降脂作用、莲藕多酚的提取及生物活性研究、某品种辣椒的降糖作用研究、生姜的功能成分提取及其在鱼类保鲜中的应用、莲藕加工制品的研发、山楂果胶的制备及应用等。在创新性实验过程中，鼓励学生多思考、多实践，做一些突破性的改变和尝试，并与教师和研究生进行交流和讨论。创新性实验的开展可以使学生接触到本学科和专业的研究前沿以及生产实践中的科学技术问题，了解学科和专业的发展动态，开阔了视野，拓宽了思路，强化了实验操作，使科研成果支撑教学改革，教学与科研相互促进，大大地提高了学生学习的自觉性和主动性，培养了学生的创新意识、创新能力和实事求是、坚忍不拔的科学精神，使学生们深深感受到理论指导实践的魅力、知识的力量以及学以致用的获得感和成就感，对知识的应用也有了更好、更深、更恰当的把握，以后遇到类似的情况就能马上与这些知识点建立起联系，由原来的被动学习变为主动学习、主动思考、主动构建知识体系。

在以后的第三个学年，利用“雨课堂”等智慧教学工具，在平台上建立授课班级，将课前、课中、课后联系起来，及时反馈学生的相关数据。上课前几天发布预习内容，督促学生进行预习，并收集预习中发现的问题；课上，教师根据学生的反馈问题进行重点、难点的讲解，并设置测试题目来检验学习的效果。这样就使学生真正掌握实验的原理、步骤及注意事项，减少盲目性，增强学习的自觉性和主动性，培养良好的自学能力。

今后应筛选和利用网上的慕课、公开课等资源，结合学校的实际情况，以学习进阶为理论基础，进一步探索和开展混合式教学，采用多元化的教学方法，实现线上、线下混合教学，构建教学新模式。从学习者的角度发现问题，并结合专业实际情况和现有条件，录制实验教学视频，尤其要将实验中的易错内容录制成视频，构建视频库或电子字典，供学生反复观看学习，使学生学会正确的操作方法、防止出现错误操作。这样既可以提高实验的成功率，增强学生的信心，培养学生的综合分析问题、解决问题的能力和科学思维，又可以提高学生的安全意识，提高实验的安全性。

今后可将食品化学创新性实验与大学生创新创业大赛等活动有机地结合在一起，发挥“以赛促教、以赛促学”的作用，激发学生的创新热情，更好地培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，锻炼学生的实践动手能力。

此外，应设立校外实验基地，开展校外实验教学。教师可以根据学生的兴趣爱好，将他们安排到不同的校外实验基地，使学生能与生产实际相结合，也让学生深刻体会到课程的学习目的及培养目标。

4 结语

工程教育认证是国际通行的工程教育质量保证制度，能促进工程专业建设、提高工程专业人才培养质量。食品化学实验作为食品科学与工程专业的一门重要专业基础课，其教学任务除了验证、巩固和加深课堂所学的基础理论知识外，更重要的是培养学生实验操作、自主设计实验、综合分析问题和解决问题的能力，养成实事求是的科学态度和严谨作风。基于专业工程教育认证的“以学生为中心、产出导向、持续改进”理念和课程达成度评价，结合食品行业人才培养需求，针对课程教学过程中存在的一些问题，对食品化学实验课程进行持续改进，优化了教学内容，减少了验证性实验，增加了综合性实验和设计性实验，开展了创新性实验，改进了教学模式，完善了考核方式，使课程的教学效果得到不断提高，持续提升人才培养质量。