基于信息技术与产学研融合的“食品化学”教学改革与实践

杨玥熹，黄建颖，陈 杰，房 升，施永清

（浙江工商大学 食品与生物工程学院， 浙江 杭州 310018）

0 引言

“食品化学”是食品科学与工程专业的主干课程和核心课程，也是食品相关专业的一门重要基础理论课，主要阐述食品中各主要化学成分的结构、性质及相互作用，从化学反应角度研究食品的加工、贮藏、包装、运输等因素对食品质量、营养价值、货架寿命、安全性等方面的影响[1]。“食品化学”是多学科互相渗透的一门新兴学科，食品、化学、生物学、农业、医药和材料科学都在不断向食品化学输入新鲜血液，也都在利用食品化学的研究成果，是食品科学与工程各个学科中发展很快的一个领域[2]。该课程为进一步学习“食品工艺学”“农产品贮藏与保鲜”“食品添加剂”“食品安全学”等专业课程提供了必要的基础知识，同时也为学生日后从事食品的研发、品质控制、质量监督相关工作提供了较为宽广的理论基础和研究方法，具有集理论性、技术性、应用性、多学科交叉性、综合性、实践性、创造性、职业性等为一体的特点。

在食品化学研究领域，新的研究方法和成果不断涌现，使得“食品化学”课程的知识内容和体系不断扩充，其所涉及的知识点与食品“从农场到餐桌”的多个环节紧密联系，在食品专业整个教学体系中发挥着举足轻重的作用。“食品化学”教学范围需要在过去“食品中重要成分结构表征及化学反应”的基础上向“食品研发中的食品化学问题”拓展和转变，不仅需要学生掌握食品中主要成分的结构与性质，及其在加工和贮藏等过程中物理、化学、生物化学变化及相互作用等基础知识点，还需要理解这些变化和作用对食品感官品质、营养品质及贮藏稳定性的影响，进而培养学生发现和解决食品产业链中化学问题的能力，使其能在食品行业各种岗位（如研发、品控、供应链、督查） 中实际应用，并系统集成为食品创新的能力。在信息化时代，尤其是后疫情时代，传统的LBL（Lecture-based Learning） 教学及考核模式对于完成“食品化学”的教学目标比较困难，需要进行教学改革。

1 学情及教材分析

该课程开课时间一般在大学二年级，授课对象已经具备一定的大学化学（“有机化学”“无机化学”“分析化学”“物理化学”“生物化学”） 基础知识[3]，以及相关实验操作技能，大多数有志向从事食品研发/生产相关工作，对该课程有一定的兴趣；但尚缺乏对已有知识的融汇贯通能力及应用能力，并存在知识遗忘的问题，缺乏食品研发/生产相关经验，学习积极性有待提高。“食品化学”教材多以食品中主要成分划分章节，如水和冰、蛋白质、碳水化合物、脂质、维生素、矿物质、酶、色素，每个章节独立性较强，机械地按章节教学很难促进学生融会贯通。酶和色素与“食品添加剂”课程教学内容有交叉，食品风味化学章节与“食品感官分析”课程教学内容有交叉、食品中的有害成分章节与“食品安全学”课程教学内容有交叉。

2 基于信息技术与产学研融合的教学理念及策略

2.1 教学理念

在信息化大背景下，教学内容紧跟食品产业新技术新工艺中的食品化学问题，确保授课内容实现“基础”和“前沿”相结合，教学重心向应用型拓展和转变，挖掘产学研的结合点。教师需要利用信息化技术优化课程内容[4]，利用有效的信息化教学手段与方法，在师生互动中培养学生分析、联想与比较能力，促进学科专业知识的融会贯通，促进师生共同学习、共同进步。通过该课程教学，使学生在掌握先进的系统的“食品化学”知识的同时，理解食品品质变化的本质原因，并能在一定程度上反思食品加工工艺、配料、设备的合理性，培养学生客观、全面的食品工程与食品安全融合性思维模式，培养学生自学能力和一定的探索性学习研究的能力，使学生具备一定的科学思维和实验工作能力，并激发学生的创新精神与发散思维。

2.2 教学策略

采用指导性和生成性相结合的教学策略，“以生为本”，培养学生自主学习能力。对于理论性强的内容，如冰晶结构、蛋白质结构等，采用指导性教学策略，多运用PBL（Problem-Based Learning） 教学方法，通过实物演示、动画展示等形象地提出问题，并引导学生回答问题[5]。对于食品成分的功能性质及其在加工及贮藏中的变化等实际应用性强的内容，则应用CBL（Case-based learning） 教学方法，引导学生讨论、联想、类比，进而培养学生学习兴趣和积极性，明确学习目的和应用领域。对于拓展型前沿性知识，则应用TBL（Team-Based Learning）教学法，通过组织兴趣小组讨论，引入翻转课堂教学模式，指导学生自学。

3 基于信息技术与产学研融合的教学实践

3.1 信息化为背景的课堂有效沟通体系构建

在信息化背景下，课堂有效沟通机制构建主要包括师生双向的多维化信息传递体系构建和系统化评价/ 反馈体系构建。该课程依托中国大学MOOC（慕课）、学习通教学平台[6]、对分易小程序、“食思汇”微信公众号，搭建多层次多维度的课程沟通网络，可实现O2O（Online To Offline） 混合式教育[7]模式，最大程度合理利用空间和时间。通过课慕课和学习通教学平台，教师可布置预习及复习任务，进行分组讨论和小组任务，进行师生交互式讨论，实现教师点评、学生自我评价和小组互评，并可及时收集学生意见反馈。通过对分易小程序和“食思汇”微信公众号，鼓励课程兴趣小组和实践小组可及时汇报及展示自学成果，使得学生能在发现日常生活中食品化学问题，思考食品化学物质及反应的分子本质，提升食品科学的综合素养。

3.2 基于产学研的“食品化学”信息化教学资源库的构建

随着教育体制改革的深入，我国高等教育正朝着教学与社会实践相结合的方向发展，提倡学生创新精神的培养和实践能力的提高[8]。近年来，食品研究与开发高新技术的发展日新月异，国内外食品质量与安全问题层出不穷，为高校“食品化学”教学改革带来了机遇，也提出了挑战。基于此，课程内容需要横向拓展和纵向拉伸，引导学生在信息化时代适应产业需求和研究需要，不断提升自主学习能力，培养优秀的创新型、科研型、应用型、复合型人才[9]，以满足社会对食品专业人才的需要。

3.2.1 教学资料库

教学资料库的建设具有促进主动式、协作式、自主型学习的作用，是形成开放、高效的新型教学模式的重要途径。为实现“食品化学”教学资源的多元化[10-11]、规范化和系统化，增进“食品化学”课程教学的互动性和实践性，该课程教学资料库在不断扩充原有教具/ 图片库、Flash 分子结构动画库、试题库基础上，增加了实景短视频库、横向课题库、SCI 前沿论文库建设。学校食品专业有近60 年的人才培养历史，已有的毕业生遍布省内外知名食品企业，主要分为食品工业（食品原料及配料、食品生产、食品物流等） 和食品工业+（添加剂、厨房小家电、中央厨房等）。实景短视频库中的视频资料主要在校友企业和横向项目合作企业采集，并征得企业授权。例如，豆腐柴果胶凝胶过程、大豆蛋白组织化过程、油脂精炼过程、乳液微胶囊形成过程、藕淀粉沉降过程、披萨速冻过程等，激发学生兴趣。SCI 前沿论文库主要结合授课教师团队所承担的科研基金项目而建立，主要涵盖植物蛋白（大豆蛋白、豌豆蛋白、小麦蛋白等）、动物蛋白（猪肉蛋白、牛肉蛋白、血红蛋白等）、碳水化合物（抗性淀粉、结冷胶、低聚糖等）、植物提取物（茶多酚、胡萝卜素等）、维B12等） 前沿研究论文，供学生下载学习、讨论和实践应用。在教学中融入上述新的科学研究课题和成果，可引导学生了解一些前沿科学知识和动态，从而开阔眼界，拓宽视野，激发学习兴趣，培养创新意识和创新能力。在学生导师制的指引下，鼓励学生参与教师主持的横向项目，并部分衍生为大学生创新创业训练项目、“挑战杯”竞赛、“互联网+ 创新创业竞赛”等[12]。让以学生走进科研实验室常态化，充分让学生体会“学以致用”，调动学习积极性和自信心，实现教学内容和生产实际的无缝对接[13]。最大限度地提升学生对基本理论知识的掌握程度，提高理论教学实用性，提高学生分析和解决实际问题的能力，增进学生学科综合素质的培养。

3.2.2 学生学习过程档案库

在课程建设顶层设计的OBE（Outcome-based education） 理念指导下，尝试把学生能力培养效果和学生的学习反馈指标化，并进行分项记录和数据分析，进而建立每个学生的学习过程档案库。主要包括学生课堂讨论、课堂检测、课后习题、学生意见反馈、小组学习、参加科研项目、参加竞赛项目、考试各分项分记录和数据分析。通过上述系统化的过程性记录和分析，可进行即时性学情分析，有助于及时调整教学进度，进行“递进式”的课程安排[14]，重点关注后进学生，对于应用课程内容的竞赛进行相关的靶向性指导。根据学生学习过程档案，进行教学反思，提出持续改进的个性化建议和方案。

4 结语

课程组在近5 年“食品化学”课程教学过程中，结合中国大学MOOC（慕课）、学习通网络教学平台，进行教学策略和评价方法创新，对教学重点和难点进行信息化重构，产教融合，科研反哺，不仅满足了“工商融合”的高素质创新型食品专业人才培养需要，也推进了学院的信息化、专业化、共享性、优质数字化资源建设，提高了学院食品学科教师的教学水平。在食品专业工程认证达成度评价体系下，2015 级、2016 级、2017 级、2018 级食品科学与工程专业及食品创新班学生的“食品化学”课程完成度都超额达标，并逐年提升。