“新工科”背景下“食品化学实验”课程教学改革探索

徐 霞，蔡燕萍，陈玉峰，聂小华，崔蓬勃，张建友

（浙江工业大学 食品科学与工程学院，浙江 杭州 310014）

食品科学与工程专业致力于培养能解决复杂工程问题的复合型人才，目前专业人才培养中仍在理论与实践脱节、工程实践创新能力不足等问题。2017 年2 月以来，教育部为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略，提出积极推进新工科建设的要求，从而提升国家硬实力和国际竞争力。现代食品行业的升级亟需富有创新、创业意识的创造型人才。这对食品科学与工程专业人才培养提出了更高的要求，既要求有扎实的专业基础理论，又要在该学科及交叉学科有一定的研究能力与创新能力，推动新技术应用和科技成果转化的能力[1]。

“食品化学实验”课程作为食品科学与工程专业主干基础课“食品化学”的重要组成部分，主要面向食品科学与工程类本科专业3 年级开设，是强化和加深理解食品化学的理论知识、培养学生的创新能力和实践操作能力，以及解决实际问题能力的重要途径。国内外高校食品相关专业都单独开设有“食品化学实验”课程，其教学方法的改革已成为当前众多高校特别是重点院校改革最迫切的任务之一[2-4]。当前“新工科”背景下，对于该课程的教学改革以适应食品科学与工程专业人才培养的需求的研究仍处于探索和实践阶段[5-6]。以“新工科”建设及人才培养为背景，结合浙江工业大学食品科学与工程专业工程教育认证的要求，分析了目前“食品化学实验”课程存在的问题，提出优化课程教学内容和实验体系，改革教学方式使学生由被动学习变为主动实践，细化课程考核评价标准，提高教学质量和效果，提升研究型和创新型人才的培养质量。

1 目前存在的问题和不足

1.1 实验内容缺乏综合性、探索性

“食品化学实验”课程内容多从食品各种主要营养成分、基本性质及其贮藏加工过程中的变化规律出发，可使学生从直观上对食品化学的有关理论尤其是一些食品化学重要的反应机理、反应条件及重要化学变化的影响因素有进一步理解。但课程设置大多以验证性实验为主，注重规范性而综合性、研究性不足，如水分活度的测定、果胶的提取和果酱的制备、食品的褐变、蛋白质的功能性质测定等，教学内容缺乏探索和创新，与食品工业生产实践结合较少。

1.2 教学模式固化，创新研究能力培养不足

实验课程的教学模式固化，注重培养操作能力，但对学生综合能力的培养不足。如常见的美拉德反应速度影响因素实验，美拉德反应是所有学习“食品化学”学生的学习重点和难点，这种以科学研究为基础的实验可以帮助学生理解在理论课中所遇到的难点，掌握实验操作的技巧。但是学生依据步骤按部就班通过提前预习、完成实验及撰写实验报告的教学模式往往无法调动学生的积极性和探索新知识的主观能动性。以目前教学模式，培养学生考虑复杂科学问题，如何将美拉德反应应用于生产实践中去，恐怕难以实现。

1.3 课程考核评价方法较为单一

实验课程教学的考核评价方式往往较为单一，主要以实验报告为指标，对于学生的实践操作能力和技巧的考核不足。教师也不容易判定分数，不能真实反映学生的水平。除此之外的知识很少有学生会主动学习，既不能对学生的创新能力和思维锻炼起到积极的作用，也不能对学生的综合素质提高有助益。

2 围绕“新工科”建设需求设置自主设计实验环节

针对上述问题和不足，围绕“新工科”建设需求，通过引入自主设计实验项目环节，创新课程的实验内容体系，实现验证性实验—综合性实验—自主设计实验三层次不同维度实验内容的设计，满足食品化学基础理论和实验技能、食品实际加工生产以及研究型思维等不同的教学需求。重新修订课程的教学大纲，结合其他优势院校调研结果和学科目前的实验教学条件，对32 学时的课程实验安排进行了调整。目前，课程实验内容包括多糖的辨别（4 学时）、淀粉类食品α -化度的测定（4 学时）、蛋白质功能性质（5 学时）、酶促褐变的影响因素（4 学时）、美拉德反应速度的影响因素（4 学时）、维C 在食品加工中保存率的影响因素（4 学时）等验证性、综合性实验，以及自主设计实验（7 学时）。

为避免实验准备的杂乱和仓促，保证实验教学效果，在实践过程中对首次增设的自主设计实验的内容和主题进行了限制，后续可根据实践效果增加实验主题。选择食品化学与食品加工生产实践过程中比较重要的色素相关主题作为实验设计内容，主要包括绿色蔬菜中叶绿素的稳定性和护色方法；果蔬中花青素的性质、稳定性及保护。绿色蔬菜在加工过程中的色泽保持是产品感官质量评价的关键，但在加工过程中失绿现象却非常严重，护绿一直是生产和研究的难点；花青素可作为食品着色剂应用于平常饮料和食品,符合人们对食品添加剂天然、安全、健康的总要求，但是花青素不稳定，在食品保鲜、加工和贮运过程中易出现褪色、变色、沉淀等现象。通过自主设计实验研究叶绿素和花青素的性质，学生可理论联系实践，探索并提出在加工过程中如何利用这些特性为食品行业生产实践服务。

3 探索主动实践的自主设计实验教学模式

自主设计实验环节的引入，变被动学习为主动实践，首先须调动学生的积极性。一方面，在实践中通过与生活、生产实践相关联，或者通过与学科的科学发展前沿相结合来设置实验，注重知识的趣味性和学生能力的培养；另一方面，自主设计实验的实践中，充分体现学生的自主地位，发挥学生的主观能动性。在课程的验证性、综合性实验教学环节，采用课前预习及课后自学和辅导的方式，主要通过学生完成实验报告、课外资料查询完成思考题进行，旨在培养学生的试验研究、总结归纳和问题分析思辨、自主学习能力等。

新增设的自主设计实验要求学生以小组为团队（3～5 人）完成整个环节，包括查阅文献资料、设计和制定实验方案、合作完成实验，提交小组实验报告。除了培养学生主动学习、研究和创新能力，还可以培养学生的团队合作精神，提高分工意识。其中实验方案的制定非常关键，要求学生在查阅相关资料的基础上，掌握相关理论知识并有一定的实验设计和研究能力，因此需要教师的全程参与和指导，对方案的可行性做出评估，指出存在的问题及不足并提出改进的意见，突出主动学习的研究性、开放性、实践性。让学生独立思考在自主设计实验中用到了哪些实验方法，原理是什么，如何服务于食品行业生产实践？激发学生的学习兴趣，对实验技能和综合创新能力培养有积极的作用。虽然在实验设计和开展过程中会出现各种问题，但总体的改革实践还是收到了预期的效果。

4 细化课程评分标准完善课程考核方式

该课程为考查课，改革后成绩根据验证性实验报告、综合性实验报告、自主设计实验、实验操作及结果、课堂考勤及表现这5 个部分进行综合考核与评定，并对每部分成绩的评分标准进行细化。其中，验证性及综合性实验报告（48%）主要根据实验报告完成情况，包括书写规范、实验数据记录完整性、实验结果分析讨论及思考题的准确性来进行分数评定；自主设计实验（12%）则根据实验自主设计方案及实验报告完成情况综合评分，包括实验方案的合理性、书写规范，实验报告的书写规范、实验数据记录完整性、实验结果分析讨论及思考题的准确性进行评定；实验操作及结果（30%）主要以操作技能和实验结果为主，包括正确使用各种常用仪器设备、实验操作完成及实验台的整理等；课堂考勤及表现（10%）主要以考勤和课堂交流情况等表现为主。这种过程性考核评价强调实验项目实施中对学生的综合评价。此外，在实验报告中进一步明确要求学生对实验结果进行分析，能够解释在实验过程中出现的现象，弄清楚产生的原因，引导学生培养理性思维，分析问题和解决问题，以达到自主设计实验建设的目标。

5 结语

在“新工科”背景下，对食品科学与工程专业“食品化学实验”课程进了行教学改革探索，通过创新实验教学体系，增加了自主设计实验环节，重新修订了教学大纲，探索主动实践的教学模式，并细化了考核评分标准，增强实践教学的效果，激发学生自主学习能动性，培养食品科学与工程专业学生的实践应用能力，提升食品与工程专业人才研究能力、创新能力与发展潜力。