佛山科学技术学院食品与园艺实验教学示范中心建设

聂呈荣, 王蕴波, 杨 明, 何丽烂, 胡文娥, 黄志青, 刘文国, 黄耀威, 刘富来, 陈礼培

(佛山科学技术学院 食品与园艺学院, 广东 佛山 528231)

佛山科学技术学院是一所省市共管、以市为主的地方性本科大学,2015年被确定为广东省高水平理工科大学建设单位。食品与园艺学院源于华南农学院佛山分院农学系,于2012年从生命科学学院分离出来。为了最大限度地实现资源共享,促进实验课程的改革,提高实验教学质量和管理水平,2012年食品与园艺学院整合学院各类实验实践教学资源,组建食品与园艺实验教学中心,以功能实验室建设模式带动整个中心的整体建设,建立起完善的实验教学体系。2013年,食品与园艺实验教学中心建设成为校级实验教学示范中心；2014年获得省级实验教学示范中心立项建设,2017年完成省级验收认定；2012—2017年，食品与园艺实验教学中心在学校实验室年度工作考核中连续6年成绩名列前3名。

1 实验教学理念与实验教学中心建设思路

1.1 实验教学定位

根据学院各专业人才培养目标,食品与园艺实验教学中心重点建设15个功能实验室,使之成为一个环境优雅、设备先进、管理到位、资源共享、服务一流、效益显著的实践教学平台[1]。实验教学中心以培养学生掌握基本实验方法和实践动手能力为主线,以培养学生创新精神为目的,按分层次、模块化的方式整合全院实验教学资源,成为满足各专业实验教学需要以及培养生产第一线所需的实践能力强、综合素质高的“一专多能”的应用型人才的教学基地,成为对广大学生开放、为各层次学生进行自主设计与创新研究的创新教育基地。

1.2 实验教学规划

实验教学中心的总体规划是：按照国家级实验教学示范中心的建设标准,逐步完善各硬件平台,加快软件建设,改进管理模式,培养一支师德高尚、作风务实、结构合理的高水平实验教学队伍；建立一套系统的、适应于创新型人才培养需求的实验教学体系；实现实验教学中心的高效率运行和开放式的教学模式；培养基础扎实、实践能力强、综合素质好,满足地方和区域经济需求的创新型人才,使实验教学中心真正成为实验教学的“示范点”、创新人才的“训练场”和建设成果的“辐射源”[2-3]。

1.3 实验教学中心建设思路

贯彻教育部实验室建设和实验教学改革的有关精神,整合全院实验教学资源,建设功能实验室，构建知识运用与能力提升的综合实验教学平台,从根本上改变实验教学依附于理论教学的管理模式,建设不同学科的实验课程群,形成与理论教学既有结合又相互独立的实验教学体系,独立开设的实验课程具有单独的教学大纲、学时和学分。

实验教学体系设计以培养学生持续学习能力、实践能力、研究能力、创新能力为主要目标,注重实验教学内容、实验方法手段和实验考核方式的更新与改革,建立多种实验教学方式,采用提问式、互动式、体验式、研讨式、模拟实践等多种形式,提高实验教学质量和水平[2]。这种改革旨在尽可能创造条件使学生早日参加综合性、设计性实验项目以及各类科技创新活动,完全符合新工科应用型人才培养目标的要求。

2 实验教学中心建设内容

2.1 设置功能实验室和独立的实验课程群,构建科学合理的实验教学体系

实验室是实验教学的载体。实验不仅是为了验证学科理论、掌握实验操作的基本技能,更重要的是,通过实验培养学生的逻辑思维、开拓意识、创新能力和动手能力[3-4]。为了达到这样的目标,改变了过去那种以各系为单元管理实验室、分散开设实验课的方式,组建由学院主管的实验教学中心,并投入资金改造、建设与更新实验室场所,明确功能分块,建设功能实验室,提高各功能实验室的使用效益。同时,创新实验教学内容和形式,建立和健全实验室的各项规章制度,加强实验技术人员的配置,充分发挥实验技术人员的作用,采用开放式管理实验室,通过建设实验教学资源库与构建网上实验教学环境等,成功地把学院实验室承担的实验课程,全部集中在实验教学中心的平台上实施教学。中心建设与使用同步进行,使实验室的人、财、物的使用效率大大提升,提高了学生实践能力与创新能力。

食品与园艺学院园艺、园林、食品科学与工程、食品质量与安全各专业具有实践性和技能性非常强的特点,因此要求学生能够进行熟练的操作和具有很强的动手能力[5-6]。改革后的实验教学体系由课程实验、实验课程、课程实习实训、科研训练等4个模块组成。

为了突出实践教学的地位,实验教学中心鼓励教师在实践环节开设独立的实验课程,该独立的实验课程拥有独立的学分,使得实践环节不再是理论教学的依附。单独的实验课程仍然含有少部分的验证性实验,但更多的是综合性实验和设计性实验。若干门具有一定联系的实验课程安排在同一个功能实验室中,形成实验课程群,培养学生相应的专业核心能力[7]。经过几年探索、总结与完善,食品与园艺实验教学中心建成了特色鲜明、效果明显的实验教学体系。

(1) 学科基础实验课程群。包括各专业独立开设的基础实验课程,有生物学基础实验、植物生产环境实验、生物化学实验、食品微生物基础实验、食品物性测定实验、食品微生物安全检测实验、动物食品工艺实验、植物食品工艺实验、食品化学检测实验、园艺产品贮藏加工实验、食品分析实验、食品保藏实验、食品化学检测实验等。学科基础实验课程群主要要求学生掌握基本的实验方法,了解生物科学、食品科学的基础知识和规律。

(2) 专业实验课程群。包括各专业独立开设的专业实验课程,有园艺植物栽培学实验、园艺植物育种学实验、食品工程与机械实验、食品微生物应用实验、食品感官评定实验、食品质量检测实验等,主要培养学生的专业基本技能。

(3) 科学创新实验课程群。包括实验室开放创新基金、学术基金、大学生创新创业训练计划项目等,主要依托生物分析检测室、分子生物学研究室、病原学研究室、细胞工程研究室、酿造实验室、烘焙实验室等功能实验室,以开放实验的形式训练学生的科研能力和创新素质。

2.2 健全和完善实验室管理体制和运行机制,构建资源共享的综合实验教学平台

食品与园艺实验教学中心按照功能划分实验室,优化仪器设备资源,归类管理,提高仪器设备利用率,分别建设基础实验平台、课程综合实验平台、专业综合实验平台和创新实验平台等4大类平台,充分体现食品与园艺专业、学科之间的相互渗透与交叉,构建符合高水平理工科大学的实验教学体系[8]。

(1) 实现实验教学模块化、实验室开放预约化。实验教学中心鼓励学生充分利用实验室资源,倡导各个功能实验室采取多种形式向学生开放,实现实验教学模块化、实验室开放预约化。凡是纳入人才培养方案的实验项目,全部由实验教学中心统一安排教学时间和场所。实验教学中心所有功能实验室利用学校实验室综合管理系统进行预约,全天候面向学生开放,如食品机械实验室有超过50 m2的空间和实验仪器设备,就是专门为毕业生做毕业论文实验设置的。全天候开放实验室,使学生的实验系统化、连续化,不受时间干扰,实验数据完整、可信。

(2) 健全管理制度,完善考评办法。2012年以来,实验教学中心制定并实施了多项管理制度。推进实验课程负责人制度,完善课程负责人选拔与培养机制,鼓励具有教授职称和博士学位的教师担任实验课程负责人，加大实验课程的考核力度,引导教师高度重视实验课程的教学环节。

实验教学中心严格按照“统一计划→科学预算→招标采购→集中管理”的方式使用学校实验室与设备管理处下拨的实验运行费。凡未按照要求及时报送预算计划及相关材料的功能实验室,将被视为无计划而不予安排经费使用,如果因此而影响了正常教学的,将以发生教学事故为由追究当事人责任。

为促进实验室建设和管理的标准化、规范化、制度化,使实验室与设备管理的各项规章制度落到实处,推动实验室各项工作任务的顺利开展,实验教学中心加强了对各功能实验室的考评办法,主要涉及实验教学、实验室开放、实验室建设与管理、实验队伍管理、仪器设备管理及使用效益、环境安全等主要内容,并实行实验室安全责任一票否决制。

2.3 不断更新和优化实验教学内容

近10年来,实验教学中心多次修订实验教学大纲(2008版、2010版、2013版和2017版)。目前的实验教学内容主要由基础性实验、综合性实验、设计性实验和创新性实验等4个层次组成,在各实验类别中,逐渐减少验证性实验的内容,而相应增加综合性、设计性和创新性实验的内容。按食品与园艺专业和学科特点及内在规律,开发集成性大实验，根据学科的发展不断更新实验内容,促进实验教学质量的稳步提高。

2.4 改革实验教学方法与手段

2.4.1 改革实验教学方法

采用引导式、启发式实验教学。现代教学理念提倡学生学习的主体性,教师的主要职责在于组织、引导、激发、矫正、释疑,上实验课时,主讲教师讲解时结合提问的方式,启发学生的思维,告诉学生相关的科学思想与技术方法,而不是“告诉”学生如何做实验,这样有利于培养学生的独立思维能力,引导学生科学思维和科学操作素养的形成[7]。

以科研促进实验教学。利用教师各类课题和经费的支撑,促进学生开展科研型的实验。实验教学中心充分发挥科研、学科实力强的优势,积极鼓励学生参加教师的科研项目,提高学生的实验创新能力,大力培养高素质应用型人才；积极推行“导师负责制”,要求讲师以上的教师必须带4、5名本科生,在各专业学生进入2年级下学期后,组织学生参与教师的科研课题,以教师的研究方向为基础指导学生申报各类基金、竞赛项目,以教师的科研课题作为毕业论文选题等,培养学生的实践操作能力和初步的科研能力。

2.4.2 改革实验教学手段

多媒体教学设备的普及为实验课教学提供了巨大的提升空间。实验教学中心在实验室安装了2台固定投影仪和投影屏幕,另有4台移动投影仪,各专业的学生都能够体验到图文并茂、形象直观的现代多媒体实验教学画面。采用多媒体教学,配合实物演示、现场操作演示和播放录像资料,整个实验过程更加生动形象,极大地提高了实验课堂的教学效率和质量,增加了实验课程的信息量、严密性和正确性[9]。

建立了实验教学网站,采用虚拟仿真软件进行实验教学。通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学生操作有机地融为一体,进行预习和实验仿真、仪器测试、数据处理、课件制作等。对于大量涉及学科前沿的现代实验,由于设备昂贵、实验条件苛刻等原因往往很难开展，而通过虚拟仿真实验,可以拓展实验教学空间,扩充实验教学内容,降低实验教学成本,提高教学效率和教学效果[5]。

2.4.3 改革实验教学考核

完善实验课程考核体系。在强调改革实验教学方式基础上,逐步建立较完善的实验考核体系。实验课程单独设课并计算学分,促使学生对实验予以足够重视,把实验当作一门课去学,每门课程在期末由学生对教师教学质量进行评估,也使得实验课教师对实验给予高度重视。未单独设课并计算学分的实验课,实验考核成绩以20%～30%计入课程总分,且以实验考核成绩合格以上方可获得学分。

实验教学的考核充分考虑到实验课的特殊要求和实验教学改革的核心内容,注重实际操作能力和解决问题能力的培养,实验课程考核体系包括实验态度及实验预习、实验过程及实验结果、实验报告、实验课表现等,要求全面、客观、公正地以各部分所占百分比例评定出学生的实验成绩。具体的考核方法由各课程根据具体情况而定,并在实验教学大纲中明文规定。

2.5 实验教材建设

严格执行科学的实验教材选用和评估制度,有重点地支持特色实验教材编写。必修实验课程均要求选用规划教材、面向21世纪教材或近3年出版的教材；选修课程多采用近3年出版的新实验教材。近5年,食品与园艺实验教学中心教师自编实验课程教材34部。

2.6 实验教学队伍建设

制定政策,引导和激励高水平师资积极投入实验教学工作,逐步形成一支结构合理、教学水平高、科研能力强,以兼职教师为骨干的实验教学队伍和以专职实验技术人员为主的教辅队伍[10]。以岗位聘任制为杠杆,吸引教授、副教授上实验课,鼓励实验教师积极开展科研及实验室设备改造,不断提高实验室教学内容层次和学术水平,从而保证实验教学内容的科学性与先进性。实验教学中心的实验教学工作大部分是由教学经验丰富的理论课教师承担,理论教学与实验教学相互融合、相互促进,学科带头人和学术带头人成为实验教学的骨干,他们站在学科前沿,把握实验室建设和教学改革的方向,有力地提高了实验教学的质量[11]。

引入激励机制和竞争机制,重视实验教学骨干教师的培养与提高。重视实验教学骨干教师的培养和教学改革的可持续发展,提倡与鼓励以教学为主的教师参加科研工作、在职攻读学位,鼓励中青年实验教师以教学研究、提高学术水平为目的到外地调研或进修[12]。近5年,实验教学中心制定了实验技术人员培训计划,定期进行学科前沿知识和技术讲座；与仪器设备厂家合作,不定期举办仪器保养、维修和使用座谈会；此外,还派专人去外地参加大型仪器使用的短期培训。不定期举办实验教学研讨会,进行实验教学内容、方法和理论的探讨,不断提高实验指导教师和实验技术人员的业务水平，提升实验教学人员的知识层次和结构。

加强实验教学研究。近5年实验教学中心教师主持省级教改项目8项,在研或完成校级教学研究项目15项,获校级教学成果奖6项,获各类专业奖5项,获教学质量评估优秀(优秀奖)31人次,在各类期刊上发表教研论文28篇,主编或参编公开出版教材6部,获校级精品课程、优质课程、重点课程7门。

2.7 加强实验教学与科研、工程等实际应用结合

一方面,注意把教师的科研课题以及实际应用成果及时转化成实验项目,使更多的学生受益；另一方面,组织学生参加各级挑战杯、大学生创业创新项目、生化实验大赛等。鼓励学生积极申报学校实验室开放创新基金和学术基金项目,促使实验项目和内容不断更新,增强了学生解决实际问题的能力。

本着开门办学的原则,聘请了19位校外导师,使学生尽早熟悉社会、了解社会、适应社会；建立了55个校外(产学研)实习实训基地。在食品工程与机械实习基地、食品工艺实训中心、园艺实习基地等3个校内基地,开展了小型啤酒发酵生产线、面包制作与营销实训、高速离心喷雾干燥设备、超临界流体萃取装置小型化生产设备和园艺园林专业实践等创新创业训练计划项目,学生可在课余时间参与各种竞赛以及实践技能训练。

2.8 实验室安全建设

食品与园艺实验教学中心含有大量化学类和生物类实验室,因此如何建立有效的实验室安全管理制度,加强化学安全和生物安全,是安全管理工作的重中之重。近年来,食品与园艺实验教学中心在实验室安全管理方面的工作主要有以下几个方面：

(1) 开设学生安全培训课程及建立实验室安全水平准入模式,提高学生安全意识；

(2) 健全实验室安全管理制度及责任体系,加强学生的实验过程管理,规范学生的实验操作；

(3) 建立健全实验室应急管理机制,有效地应对各种突发事故；

(4) 依托学校化学品管理系统平台,对化学品实行分级信息化管理和报销审核制度,确保管控化学品的来源可靠和可追溯，危险化学品实行贴标管理，使用易制毒、易制爆化学品必须严格遵守“五双”制度，实验废弃物处置实行标准化管理；

(5) 重视安全防护,做好安全标识、安全监控和安全装备等基础设施建设。

3 实验教学中心建设效果

3.1 创新了实践教育观念

食品与园艺实验教学中心赋予实践教学和理论教学同等重要的地位,提升实践教学的效果、效率和效益。建设理论教学与实践教学同等地位关系,构建相对独立的实践教学体系,既不忽视、不削弱理论教学,又从根本上理顺了整个教学体系中理论教学与实践教学二者之间既相对独立、又密不可分的整体关系[10-13]。设置以独立实验课程为主要标志的实践教学体系,充分体现了以“宽口径、厚基础、重实践”为内涵的专业实践培养模式。

3.2 创新了实验教学管理模式

食品与园艺实验教学中心对实验教学运行费严格按照“统一计划→科学预算→招标采购→集中管理”的方式使用。实验用房按照功能性质划分,打破各系课程的界限,按实验室的功能把相关课程纳入相应的功能实验室。同类仪器设备集中存放,避免重复建设,达到了资源共享、仪器设备使用效率高的目标。实验教学队伍统一组织,统一管理，实验技术人员做好“三个服务”。

科学合理地提高实践环节的比重,创设了“三层次、四模块、六环节”实践教学课程体系。“三层次”即基础实验、专业实验、创新研究实验；“四模块”即课程实验、实验课程、课程实习、科研训练模块；“六环节”即实验、课程实习、毕业实习、毕业论文(设计)、专业实习(生产实践)和社会实践等六个教学环节。加大实验室的开放力度，创设理论联系生产实际，集知识传授、能力培养、素质教育于一体的新型的校内外实践方式。增设了“大学生素质拓展”综合性实践环节,课程体系体现了厚基础、宽口径、重实践的内涵及地方性特色。

3.3 学生创新创业能力显著提升

2012年以来,学生在食品与园艺实验教学中心完成的实验室开放基金项目、学术基金项目以及创新创业训练计划项目在全校各学院中一直名列前茅。2013—2014年,学生参加“挑战杯”等竞赛获省级奖励12项,校级奖励15项；2014—2015年,学生发表论文21篇(核心9篇),获专利4项,创建公司4个,显示出超强的科技创新能力。2016年,本中心获大学生创新创业训练项目国家级立项17项(全校共40项,本中心立项数占全校立项数的42.5%)、省级立项19项(全校共76项,本中心立项数占全校立项数的25.0%)；大学生专利申请数88项,超额完成倍增计划；在校学生注册公司3家、正在孵化4家,均运营良好；食品质量与安全专业李颖诗同学创办“六奇”公司取得显著成绩,荣获中共中央政治局委员、时任广东省委书记胡春华、佛山市委书记鲁毅等的接见。2013届食品科学与工程专业的庄旭槟同学和2013届园艺专业的冯子欣同学分别成为佛山市和肇庆市的创业先锋。

3.4 辐射作用

深化改革实验教学内容与体系,建立了课内与课外相结合、网络与面授相结合、选修课程与实践相结合等多层次开放实验教学体系,形成了具有鲜明特色的综合开放实验教学模式和管理模式,并产生了良好的示范效应。主要可概括为以下几个方面：

(1) 已经与华南农业大学等多所兄弟院校建立了业务联系。

(2) 接待了多所兄弟院校实验教师来中心参观,他们均对实验教学中心的整体规模和取得的成果表示了极大的兴趣,大大提高了实验教学中心的声誉。

(3) 设立“教授论坛”“名师讲坛”,邀请校外知名教授、学者作专题报告或讲座。鼓励学生在导师指导下,申请学校学术基金和实验室开放基金,参与科学研究,并就教授讲授基础实验课的体制、实验室建设、实验教学的改革等方面进行了广泛的交流,引发强烈的共鸣。