“新工科”教育理念下的“食品化学”教学改革探析

杨晓雪，张华江，迟玉杰，李晓东，马艳秋，崔立雪，夏 宁

（东北农业大学食品学院，黑龙江哈尔滨 150030）

1 “食品化学”与“新工科”教育理念

“食品化学”是从化学角度和分子水平上研究食品的化学组成、结构、理化性质、营养和安全性质，以及在生产、加工、贮存和运销过程中的物质变化及其对食品品质和食品安全性影响的科学。“食品化学”涉及内容广泛，介于化学与食品科学之间，偏重于食品科学，与一般化学研究方法有相同之处，即通过试验和理论从分子水平上分析、探讨和研究物质的变化；但又区别于一般化学研究方法，因为“食品化学”要将食品的化学组成、理化性质及变化同食品的品质和安全性研究相联系[1]。“食品化学”的最终研究目的是为食品的生产、贮运提供配方、工艺和参数，为人们提供安全营养的食品。在“食品化学”教学过程中，既包含理科课程中抽象复杂的内容（涉及化学的基本原理和反应过程），又涉及工科课程中与食品行业有关的工程实践问题。传统的教学方法多存在教学内容空洞、教学过程枯燥、课堂气氛不活跃等问题，特别在涉及到运用食品化学知识去分析和解决实际问题方面，是课程教学中普遍存在的难题，导致很多学生在学习过程中感觉“食品化学”理论复杂、难理解、难记忆，相关知识点太多，难以准确把握学习的方法，进而在学习过程中缺乏积极性和主动性。

自从2017 年教育部发布了《教育部高等教育司关于开展“新工科”研究与实践的通知》 以来，“新工科”教育理念引起许多高校的广泛关注[2]。新工科，顾名思义，指新的工学学科或工程学科[3]。其根本目的是为了适应新时期经济发展需要，培养新型的工程技术人才，特别强调对传统工科的转型升级。加强对我国“新工科”教育理念的研究，既有利于校正传统工程教育中的偏差，又有利于规范“新工科”教育的改革与发展，是“新工科”教育理论体系必须解决的问题[4]。

“新工科”理念的实践离不开核心课程的改革。核心课程的建设需要学生在学习过程中掌握核心知识体系的同时了解经验结构，是把自然科学与人的生存、发展相联系起来的知识与经验体系，通过核心课程的学习可让学生掌握走向社会所必需的素质与能力[5]，“食品化学”是食品科学与工程等学科的重要核心课程[6]。基于“食品化学”与食品产业的对接关系，将“食品化学”课程教学的基本架构确定在“新工科”教育理念下，完善其与人才培养模式的对应关系，构建新的质量评价体系，使相关专业与产业之间形成较好的匹配度。通过改革“食品化学”课程的教学、考核方法，试图帮助学生更好地学习和掌握专业知识，为今后顺利从事食品加工生产、食品质量检测和食品质量安全管理等工作奠定基础。

2 “食品化学”课程改革的目标与方法

为适应“新工科”建设要求，“食品化学”课程的教学改革应主要实现2 个教学目标的转变，以及教学形式的改革创新。

2.1 从理论教学到实践教学的转变

实践教学是巩固理论知识和加深对理论认识的有效途径，是培养具有创新意识高素质工程技术人才的重要环节，“新工科”教育理念对“食品化学”课程的要求是培养理论联系实际、掌握科学方法和提高动手能力的食品科学工程师。

2.2 从知识目标到能力目标的转变

通过“食品化学”课程的学习，不仅要使学生掌握有关“食品化学”的基本理论和研究方法，更需要培养学生有效利用已有理论和方法，解决实际生产中复杂工程问题的能力，把学生学习的重点从知识点记忆转变为工程实践能力的提高。

为保证教学目标的顺利实现，相关教学方法也要有针对性的调整。基于“新工科”教育理念，食品化学课程改革应突出以下2 种教学方法。

2.2.1 案例教学为基础

传统教学方式以教师讲述为主，师生之间缺乏交流互动，对于某些理论性较强的章节，可能会导致学生学习兴趣下降，课堂教学效果滑坡。对于“食品化学”这种与实践联系密切的课程来说，案例教学可以极大程度地提高学生的主观能动性，帮助学生积极参与到课堂教学中来，在自主思考中加深对知识点的理解和运用。

2.2.2 工程实际为导向

基于“新工科”教育理念的要求，在“食品化学”的教学过程中，不管是课堂环节，还是实验或实践环节都要突出“以工程为导向”的基本原则。搭建一个理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的学习环境，替代原有传统教学方式对食品化学课程中割裂知识点的处理方法，实现“食品化学”课程的重要教学目标——使学生能综合运用相关知识解决实际工程问题。

2.3 从传统教学方法向信息化方法的转变

秉承“新工科”建设所要求的“应加强研究和实践，包括根据社会的实际需要应对变化、塑造未来、继承和创新、交叉和融合、协调和共享、多样化和质量创新、企业家精神和战略创新、系统、开放等内容”[7]，在“食品化学”课程的教学中引入网络信息技术。比如，建设课程教学网站，将网络信息资料、视频、图片、课件、课程音频等资源发布供学生学习使用；依托网络教学平台，丰富课堂互动形式，加强师生线上交流，以便及时为学生答疑解惑。目前，应用较多的教学平台有雨课堂、云班课、超星学习通、教学立方、学校泛雅网络教学平台等。教师借助平台不但实现了以学生为中心的线上线下融合式教学，而且解决了课程过程性数据难记录、课程成果无保留、教务管理和评价手段单一、学生学习状态难把握等问题[8]。

3 食品化学课程教学改革的具体实施方案

为保证教学改革的顺利实施，笔者将从4 个方面阐述“食品化学”课程教学改革的具体方案：

3.1 建立一个基于案例和实践教学的新授课体系

根据“食品化学”课程的特点，设计了一个新的“食品化学”授课体系（见图1）。在这个新的授课体系中，将整个授课过程分为3 个部分：①课堂讲授，案例解析和项目实践。课堂讲授部分主要是保证原有课程中对相关知识点的学习过程，这是课程的根基。②案例解析是课程改革的关键，是知识点和项目实践中间的桥梁。案例的选择要涵盖全部的知识点，同时能加深学生对知识点的理解。③项目实践的过程是在案例的基础上帮助学生转变学习方式，真正去动手解决问题，从而提高个人能力。

“食品化学”课程的授课体系见图1。

图1 “食品化学”课程的授课体系

3.2 充分利用新的教学方法，完善教学过程

为适应“新工科”教育理念，保证食品化学课程的教学效果，需要采用新的教学方法。“食品化学”课程中有大量的化学反应和物质与能量代谢内容，利用传统的静态PPT 的教学模式不能展示相关变化的全貌，无法加深学生对生僻概念和知识点的理解[9]。在教学过程中，可采取PPT 配合教学录像等手段对这些基本概念加以讲解，将原来抽象、复杂的生化反应和机理，用图像或动画的形式生动地表现出来，既能提高教学效果，又有利于激发学生的学习热情[10]。

“新工科”教育理念要求学生的学习重点从知识点记忆向知识点应用转变。为了达到这一目标，“食品化学”要打破传统的课堂教学机制，在授课体系中加入了案例教学和项目实践的授课环节。“食品化学”是一门理论和实际联系非常紧密的课程，其中涉及的水、糖、脂类、蛋白质、酶等内容与人们的生活息息相关。实验是一切自然科学研究的手段，除了熟悉基础理论之外, 还要具备较强的实践能力, 即通过实验分析、解决问题的能力。以设计型、研究型、探索型的综合性大实验代替包办式、验证性的单一实验[11]。案例教学和实践教学的关键就是要打破原有教室的概念，实行开放实验室，改变传统理论课程和实验课程分离的机制。案例教学的过程可安排在实验室内进行，可融入“设计性”和“验证性”的实验教学内容中，鼓励学生利用课余时间进行实验研究，完成预先布置的设计型学习任务，激发学生学习兴趣。学生可在实验室进行一些探索性实验，可以是自己设计的实验，也可以参与任课教师的科研项目[12]。实验室是为学生提供主动学习的平台，可以利用“食品化学”课程教学内容来培养学生的动手能力，提高教学效果和整体教学质量，实验室可发挥重要作用。

3.3 丰富考核方法，转变考核方式

“新工科”教育理念的提出不仅对传统的教学方式方法提出了新的要求，也对课程考核的方法提出了新的课题。为配合教学改革的顺利实施，如何改革“食品化学”课程的考核方式也是值得研究的内容[13]。传统的考核方式以考试为主，其中期末考试的成绩占比一般较高，平时成绩又包括课堂出勤和课程实验成绩。这种传统的考核方式能够考核学生对课程中重点知识点的记忆程度，但往往无法考核学生对其综合运用的能力。以培养应用创新型人才为目标的工程教育，在教学考核的实践环节上，应将学生的基本个人能力、团队协作能力、综合实践能力以及学科相关知识点的运用能力融入对其专业成绩的考核中。为了更全面地评价学生学习“食品化学”课程的效果，灵活多样的考核方式必不可少。根据前述“食品化学”授课体系的内容，可将考核方式分解为知识考核与能力考查2 个部分。

3.3.1 知识考核

学生对知识点的掌握是所有课程教学的基础，传统的考试方式在帮助学生强化知识点记忆方面有不可取代的作用。改革并不是对已有方法的全盘否定，而是要不断使其完善，适应新时代的要求，期末考试对加深学生掌握重点知识点，强化课程教学影响有很重要的作用，但可适当减小成绩比例。

3.3.2 能力考核

将学生从刻板的知识点记忆中解脱出来，更多地去注重对知识的运用和操作，是“新工科”教育理念中体现的重要转变。因此，对于学生成绩的考察，必须包含对其实践能力的检测，督促学生强化知识点的应用。使学生在实践过程中，真正体会到“食品化学”课程作为专业基础课的重要性，适当提高实践内容的成绩比例。

3.4 建立反馈机制，跟踪课程教学效果

“食品化学”课程的改革不应该是通过一轮或几轮教学过程就可以完成的。“新工科”教育理念的核心是可持续、可发展的社会主义核心价值观[14]，教学改革的过程也要体现这一理念。任何形式的改革都不可能是“一蹴而就”，要想完整评估教学改革的效果，需要建立一个反馈机制，需要在后续课程中持续考核学生对相关知识的理解和掌握，更好地考核教学效果，在实践过程中不断进行调整与完善，需要整个食品工程学科的课程都参与到“新工科”教育改革中来，为培养新时期的卓越工程师作出贡献。

4 结语

教学过程的改革是一项长期、艰巨的任务，需要任课教师在教研室或课程团队的组织下，在各自的教学过程中不断总结经验教训，同时要求学生在学习过程中能积极配合相关教学活动的进行。“新工科”教育理念的提出正是要打破原有的教育方式，充分调动学生的主观能动性，从原来的“要我学”改变为“我要学”。依靠基础课程的教学改革，逐步实现“新工科”建设的目的：面向地方培养工程技术应用型人才、面向产业开展技术开发[15]。多种方式相结合的教学活动不仅要求学生更积极地参与教学过程，也给任课教师提出了新的挑战。教与学是一个不断完善、彼此促进的过程，不断摸索符合“新工科”教育理念的新方法，才能使食品化学课程在食品科学工程人才培养过程中发挥更大作用。