工程教育理念在《食品分析实验》教学方法中实施路径探讨*

许青莲 刘 平 黄玉坤 邢亚阁

(西华大学食品与生物工程学院 四川 成都 610039)

《食品分析》是高校食品科学与工程、食品质量与安全专业的一门专业必修课程，是一门应用性和实践性很强的学科。本课程是利用食品科学相关知识来研究和评定食品品质并保障食品安全的一门科学，是食品科学应用研究领域的基本技术和手段。“食品分析实验”作为“食品分析”的实践教学环节，系统扎实的实验教学可以促进学生深化理解专业理论知识、掌握操作技能，激发学生积极主动思考，学会运用知识分析问题、解决问题，提供职业道德修养，养成科学严谨的思维习惯和求真务实的工作作风[1]。党的十九大报告中提出了健康中国战略，其中食品安全战略也包含在该战略之中，此项战略的实施要依靠大量的食品类专业人才来保驾护航[2]。

工程教育认证(Engineering ed-ucation accreditation，EEA)是我国作为《华盛顿协议》的会员之后实施的一项针对我国高校理工科专业的国际化认证措施[3]，旨在为理工科领域人才培养把关，确保工程类人才的培养质量。西华大学食品与生物工程学院食品专业包含食品科学与工程(国家级一流专业)、食品质量与安全(四川省一流专业)两个专业。2018年，食品科学与工程专业就已通过EEA专业认证，食品分析教师团队在进行工程教育认证的准备阶段，对工程认证的毕业要求进行仔细研读、认真讨论，依据专业特点最终确定出符合工程认证的教学目标。现就基于工程教育理念《食品分析实验》教学方法创新实践实施路径进行初步探讨，以期为我国高校食品专业领域人才培养提供新的思路。

1.“食品分析实验”教学方法与工程教育理念融合思路设计

工程教育认证倡导的以学生为中心、产出为导向和持续改进的3大基本理念逐步深入到工程人才培养的各个环节，并引发了人才培养机制的深层次改革。“食品分析实验”的课程目标是以培养学生应用所学知识去检测实际样品的实践动手能力为基础，在实验教学过程中，逐步锻炼学生自主学习能力、终身学习能力、团队协作能力、创新实验能力，及时掌握国内外分析方法的创新发展趋势，初步具备系统性、全局性的把握与思考能力，为后期培养和加强工程实践和解决复杂工程能力打下坚实的基础。

现结合实际教学经验，不断创新与改进，将工程教育理念与“食品分析实验”教学深入融合，设计实施路径。首先，明确该课程对应的毕业要求与详细的指标点，分析该门课程应当培养的主要能力。以西华大学食品科学与工程专业“食品分析实验”教学为例，分别完成毕业要求二级指标点1.2(能将数学、自然科学、工程科学的语言工具用于工程问题的表述，并针对具体的对象建立数学模型并求解)；二级指标点2.1(能够应用数学、自然科学和工程科学等基本原理和数学模型方法、工程经验基础，识别、判断和表达食品复杂工程问题)和二级指标点3.2(能够在设计中考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素)等相关培养要求。第二，将该门课程需要完成对学生主要能力的培养要求分解到相应的教学项目与实施过程中。在开设实验之前，提前召集学生讲解课程的教学目标和与之对应的毕业指标点，要求学生领会应该达到的能力和目的。在教学实施过程中，使学生和教师逐步适应并实施角色翻转，通过本地的校外实训基地资源，设置实际案例，由学生自行组建团队，自己设计实验方案，指导老师联合专业教师审核方案，学生认真执行方案，项目总结汇报。第三，构建实验教学学习效果多维度考评体系。考核方式按照实验方案的制订和执行情况、团队默契度、规范操作能力和数据采集能力、实验报告的分析讨论和操作考核进行比例分配，摒弃了原来只重视实验态度，简单依据预习报告和实验结果来判定实验成绩的状况。最后，建立并实施持续改进工作机制。在总结创新实践教学效果与经验的基础上，继续以学生为中心，充分调动学生积极性，融合创新教学模式与工程教育理念于教学全过程，优化教学评价与持续改进机制。

2.“食品分析实验”指导教材内容优化与建设

教学大纲是保证课程教学顺利实施的指导性文件，是保证人才培养质量的重要基础。我国近年来对食品分析方法标准进行了大量的修订。在这样的背景下，原有的食品分析实验指导书已经无法满足教学和社会的需求。鉴于此，在2018年，长江师范学院李敏教授和郑悄然老师联合西华大学、重庆师范大学、重庆海关技术中心、遵义医科大学、广西科技大学鹿山学院一线从事食品分析实验教学的老师重新编著了《食品分析实验指导》，笔者有幸参加了本书部分章节的编著，作为普通高等教育“十三五”规划教材，本书突出了权威性和标准性、以最新国家标准为准绳。其次，本书突出对学生基本技能、应用性和创新性的培养。基础实验部分涵盖了食品常规质量分析、食品营养品质、食品安全品质分析的几乎所有实验项目、突出对学生基本技能的训练。综合实验主要针对食品品质进行分析和评价、培养学生的食品质量意识和综合应用能力。设计性实验培养学生的创新能力、建立科学研究的基本方法。再次，本书通用性更强。在以后进行教材建设时，每个高校依据当地特色食品，增加“食品分析实验”综合性和设计性的实验，学生可以选择自主开发的产品，也可以选择当地特色产品进行品质分析。根据实验学时的多少，选取部分指标或多指标检测分析。经过这样的教材改革，学用结合，增加了实验项目的灵活性，也激发了学生的创新性思维以及参与实验的积极主动性，提高了应用型人才分析问题和解决实际问题能力。

3.基于工程教育理念与指标点要求对“食品分析实验”教学项目创新性改革

长期以来，食品分析实验课主要以开设验证性实验为主，运行过程以教师为主导，课前确定实验内容、并做好各项实验准备工作，学生来到实验室只是机械地、按部就班地验证实验方法。这种实验教学过程限制了学生独立思考的空间，学生创新设计思维与动手实践能力很难得到强有力的培养和锻炼。很多高校有关“食品分析实验”课程的改革创新工作一直在进行，各高校实验教师根据自身的教学实践对该课程进行了改进、完善[4-7]。现基于工程教育理念与指标点对“食品分析实验”实施项目提出如下创新性改革：

3.1 改革教学方式，以学生为主体，团队协作，设计、实施实验项目。在实际教学过程中，采取“学生主导、教师指导”的模式，学生选择自由组合进行分组，每组2-3人，根据课程学时查阅文献拟定实验项目，设计详细实验方案，指导老师审核确认实验方案，每组根据确认的实验方案完善实验设计，书写详细实验步骤，统计药品试剂及设备清单，配制试剂，进行实验操作，对实验现象、结果、实验中出现的问题和解决问题的思路、方法、效果进行记录、总结和讨论，完成实验报告。指导教师全程参与，了解实验进度，观察实验操作的规范性并及时进行技术指导，根据学生实验操作及技能的掌握情况进行评估打分。这一过程，不但培养了学生自主学习的能力、分析问题解决问题的能力，更培养了学生的实践能力和工程思维能力。

3.2 改革实验内容，增设综合设计性实验。以西华大学“食品分析实验”教学为例，在2015版教学大纲中，食品分析实验属于课带实验，食品科学与工程专业实验学时24，安排了8个实验项目，食品质量与安全专业实验学时只有16，安排了5个实验项目。均为验证性实验项目，实验样品简单，分析方法单一，学生对实验没有选择性，在实验操作过程中主观能动性较差，这就对《食品分析实验》实验教学内容有了更高的要求。鉴于此，在2019版教学大纲中，将本门课程划为独立的一门实验课，增加实验学时，两个专业实验学时均为32，包含16学时的验证性实验和16学时综合性实验，验证性实验着重要求学生掌握水分、酸度、脂肪、碳水化合物、蛋白质等食品基本组分含量的分析方法与基本实验操作技能，培养学生独立进行食品分析检验工作的能力。综合性实验侧重使学生掌握气相色谱、液相色谱、紫外可见吸收光谱、原子吸收光谱等仪器分析的原理、分析条件的设定、定性定量分析方法及分析操作，掌握仪器的使用方法，学会对图谱进行解析。培养学生能够使用精密仪器设备对食品工业生产中原料、成品、半成品的进行分析检测工作的能力。整合优化后的实验综合性、系统性更强，使学生能够进行连贯、系统性的学习。

3.3 基于地方特色食品，设计综合性分析实验。综合设计性实验结合工程实践能力对人才的培养要求，面向地方需求、深入调研、挖掘本地特色产业等方式获得。实验项目的设置保证了学生能够在有限的实验学时中掌握关键实践技能，有利于培养学生初步的科研能力和创新精神。西华大学作为四川省属应用型本科院校，为地方输送人才就要面向地方需求，培养创新型应用人才。食品分析实验可以结合四川特色食品，以郫县豆瓣为例，学生自主设计实验方案，制订实验项目，书写完整实验指导书，分组协作，完成对该产品感官指标、理化指标、卫生学指标等各项指标的分析检测。通过完整而系统的综合性设计性实验，实验者了解并熟悉科研设计的基本思路，并能够掌握食品分析检测的基本技能，为今后毕业论文的开展及科研工作奠定坚实的基础。

3.4 基于多课程多应用的融合实验设计。“食品分析实验”作为食品专业的专业核心课程，在制订设计性和综合性实验的时候可以融合多学科知识。其一，将综合实验与食品工艺学实验以及新产品研发结合起来，以泡菜为例，选择传统工艺制作的泡菜和新型泡菜为实验材料，根据产品检测指标进行综合分析，评价产品质量，并依据产品质量来评价工艺配方及加工、处理过程，找出存在问题的原因，进一步提出改进措施。其二，将食品分析实验与检测技术创新结合起来，例如为了监测果蔬储运过程中品质变化，开发无损检测技术；为了快速定量测定豆瓣中黄曲霉毒素的含量，设计开发快速便捷的检测设备等。其三，将食品分析实验与食品科学、营养学研究热点结合起来。目前，食品科学和营养学的研究热点之一是功能性食品的研发，其中尤为重要的是活性成分功能评价方法，在食品分析综合与创新性实验中可以增加产品相关活性成分的提取及抑菌、抗氧化活性、免疫活性测定评价等实验项目[8]。其四，将食品分析实验与思政教育进行有机结合。食品不同于一般商品，其质量好坏直接影响到消费者的身体健康和生命安全，保障食品安全离不开食品分析检测技术，食品分析实验“课程思政”内容主要集中在食品分析教学过程中必须加强职业道德教育，使学生在校期间形成良好的职业道德修养，增强社会责任感，促进大学生正确的世界观、人生观和价值观的形成[9]。

4.“食品分析实验”教学方法创新实施路径探索

4.1 验证性项目实施路径。学生可以利用教材、电脑、手机对实验项目基本原理和操作步骤进行学习，观看相关操作视频，查阅标准文献，书写预习报告，明确实验操作中的关键点及注意事项，进行项目答辩。实验开始前进行实验准备，配制所用到的试剂，例如对食品中还原糖的测定，通过配制试剂，知道菲林试剂甲液和乙液的组成，为什么这两种试剂临用前再混合，在样品预处理时，加入一定浓度的乙酸锌和亚铁氰化钾的目的是什么？在整个滴定过程中有哪些注意事项？经过课前充分的预习及答辩环节，学生对实验项目才会做到心中有数，保证实验顺利进行。

4.2 综合设计性题目实施路径。学生自主选题，团队协作，在学校提供的范围内自主选择合作公司或单位去完成，也可以选择感兴趣的食品安全案例，制定详细实验方案，老师审核方案，对方案进行修订完善，执行方案，项目总结汇报，完成实验报告。综合设计性题目的实施可以将碎片式学习和系统式学习有机融合，这种模式使学习氛围变得灵活有趣，也增加了学生的自主参与性。

4.3 筛选优秀项目及团队参加各类学科竞赛。为培养具有创新精神和实践力相结合的应用型人才，提升学生对食品分析实验的学习兴趣，在每次食品分析实验课程结束时，指导老师可以联合食品专业其他授课教师，筛选优秀设计项目及团队参加食品专业相关的学科竞赛，例如全国大学生生命之星竞赛、大学生创新创业项目、挑战杯等权威性的学科竞赛和创业计划，进一步激发学生对本门课程的学习热情，提升部分优秀学生的专业素养，为食品行业储备人才打下基础。

5.实验教学学习效果多维度评价考评体系构建

我校在2015版教学大纲中，食品分析实验属于课带实验，实验成绩占课程成绩的30%，成绩评定以实验态度和实验报告为主要内容，评价方式简单，为了科学、合理地评价实践教学过程，在2019版教学大纲中对考评体系进行了相应调整，课程考核包括三部分。

5.1 预习效果评价：占总成绩的20%。主要考核学生查阅文献、对实验项目内容预习和准备情况、预习报告的书写是否全面规范等。在开实验前以小组为单位进行实验项目答辩，旨在考察学生对食品行业发展现状、最新食品分析检测手段、基础理论掌握情况。

5.2 实验过程和实验报告评价：占总成绩的50%。这部分内容为课程考核的主要部分，既要考核学生的实际操作技能，如学生参加实验的情况、实验过程中操作的主动性和规范性、团队协作性等。也要考核其对相关知识的灵活运用情况，除了依据相关标准，对检测指标或产品进行评价外，学生还要站在一个高度纵观该实验方法与同类分析方法的优缺点，并全面深入分析实验方法自身对测定结果造成影响的关键因素及改善措施[10]。

5.3 操作考核：占课程总成绩的30%。这一环节主要对实验者进行单独考核，根据其参与的实验项目，随机抽签，考核方式为回答问题和仪器设备演示性操作为主。通过此环节的考评，使实验者对基础理论知识、实验操作要点进行巩固学习，另外通过对仪器设备的演示性操作，学生对设备的构造、原理、操作技巧等也得到了巩固提高。

6.基于工程教育理念推进“食品分析实验”教学方法持续改进

因为食品分析实验多安排在大三学习段，在大四阶段将开展综合性实验和毕业论文。基于工程能力要求，可以制定跟踪反馈评价机制，主要包括在校生跟踪反馈机制、参加学科竞赛活动情况和培养目标达成评价机制。并建立基于OBE(Outcome based education)过程为基础的人才培养持续改进模式，以教学环节质量监控结果、在校生反馈信息和社会评价反馈结果作为评价依据，为“食品分析实验”教学方法持续改进提供改进的方向，为大四开展毕业论文工作做好准备。

基于工程教育理念对“食品分析实验”课程教学方法进行创新性改革，学生操作相关仪器设备机会明显增多，对仪器的基本原理认识也更加清楚。学生对食品相关知识涉猎更多，创新设计能力、团队协作、语言表达、工程实践等综合能力得到了培养和锻炼，更加深入了解行业发展状态和最新的分析测试方法。