食品科学与工程类专业课程中综合性及设计性实验的教学设计与实施——以“食品安全与质量管理学”为例

吴小勇，黄建蓉，王志江，谈伟君，钟南京

（广东药科大学食品科学学院，广东中山528453）

“民以食为天”，食品提供人体生长发育所必需的营养，是人类赖以生存、繁衍的必需品。食品的质量与安全关系到消费者的生命健康，是食品的重要属性。控制好食品的质量，保证食品安全，是食品从业人员必须坚守的职业准则。为加强食品质量安全专业人才培养，2001年教育部批准食品质量与安全专业作为编外目录专业率先在西北农林科技大学设立，2002年食品质量与安全专业正式成为教育部批准的高校本科专业，并批准了中国农业大学等16所高等院校开办此专业。截至2020年9月，教育部批准设立及备案的食品质量与安全专业的高等院校共213所，其中农林类高校34所，占总数的16%；轻工、理工、科技类及综合性高校156所，占73%；医药学类院校23所，占11%。

“食品安全与质量管理学”是食品质量与安全专业本科生的一门专业必修课，课程主要目的是讲解食品安全、质量等基本概念，分析在食品生产、加工、储运和销售过程中可能出现的影响食品质量与安全的各种因素，介绍常见食品质量、食品安全控制技术及其基本原理和具体实施方法等。

综合性实验是指实验内容涉及课程综合知识或与课程相关知识的实验。综合性实验主要有以下3种类型，第一类是涉及课程多个章节知识点的综合性实验，第二类是涉及多门课程多个知识点的综合性实验，第三类是多项实验内容的综合类实验。

设计性实验是指结合课程教学相关内容进行的一种由学生自主完成的探索性实验。设计性实验一般由教师指定实验目标和要求，给出实验项目，由学生在参考相关文献资料的基础上自行设计实验方案，运用已掌握的基本知识、基本原理和实验基本技能实施实验项目。实验基本技能主要是通过验证性实验习得。验证性实验侧重于验证某一定律、某一个结论或单一的基本操作、基本训练，综合性实验和设计性实验都是建立在验证性实验的基础上。

综合性实验、设计性实验通过实验内容、实验方法和实验手段的综合，激发学生的参与性、合作性和创造性，使学生灵活应用所掌握的知识，形成综合考虑问题的思维方式[1]。通过开设综合性、设计性实验，可以调动学生的学习兴趣，增加学生与教师之间的互动，对改善教学效果、提高教学质量具有重要作用。因此，综合性、设计性实验在专业课程教学中的实施，成为专业素质和创新思维培养的关键性教学环节之一[2-6]。

“食品安全与质量管理学”课程综合性很强，涉及到“食品微生物学”“食品化学”“食品工艺学”“食品检验”“食品加工保藏原理”“毒理学”“营养学”“标准与法规”“管理学”等多门课程，实验课程教学内容的设置应考虑多学科知识的综合应用。在借鉴同行相关经验和方法的基础上，学校的“食品安全与质量管理学”设置了以下2个综合性、设计性实验，经过多年的教学实践，在人才培养方面取得了一定成效，现分析总结如下。

1 泡菜的制作及其质量安全控制综合性实验

泡菜是一种以蔬菜为主要原料的传统发酵食品，因来源广泛、风味特别而市场越来越大。泡菜的制作主要是“食品工艺学”“食品加工与保藏学”的课程知识，泡菜产品的感官评价、理化检验属于“食品分析”课程知识，泡菜产品的质量安全控制属于“食品安全与质量管理学”的范畴[7]。

泡菜的制作及其质量安全控制综合性实验教学设计见表1。

泡菜感官评价体现了产品质量指标中感官指标的监管，同时包含了食品感官科学的理论知识。泡菜理化指标（亚硝酸盐、总酸、食盐含量）涉及检测技术的应用，通过实验让学生理解食品中亚硝酸盐污染物的来源及控制方法，以及泡菜产品质量标准中总酸和食盐这2个指标对于质量管理的意义。

危害分析与关键控制点（Hazard Analysis and Critical Control Point，HACCP）体系是一种能有效降低食品安全风险的食品安全管理体系，可应用于食品供应链的各个环节，在国际上被广泛应用。泡菜HACCP体系建立的案例讨论课，采取情景模拟的方式，学生组成HACCP小组，按照建立HACCP的步骤，制定HACCP计划书。每个小组派出代表上台发言，将本组讨论结果与其他组分享，并进一步互相讨论，成功地将课程抽象的理论知识应用在实际的产品中。完成整个实验后，学生的专业知识得到了巩固，专业综合素质和能力得到了锻炼。

2 新型冰激凌的制作及品质控制综合性设计性实验

冰激凌是人们喜爱的冷冻饮品之一，冰激凌的配方对产品感官品质和理化指标具有决定性的影响。实验要求学生根据自己所学专业知识，查阅相关文献资料，设计一款新型冰激凌产品，并完成产品制作、产品感官评价和理化指标检验等内容。此实验是一个综合性、设计性实验。

新型冰激凌的制作及品质控制综合性、设计性实验教学设计表2。

表2 新型冰激凌的制作及品质控制综合性、设计性实验教学设计

冰激凌的配方中经常用到的食品添加剂有乳化剂、增稠剂、甜味剂、着色剂和香精等，乳化剂和增稠剂是满足冰激凌加工工艺所必需的添加剂，对于产品的质构起着重要作用；通过甜味剂、着色剂和香精的使用可以使得成品的色香味等感官品质更加完美。根据食品设计的基本思路和方法，在主体骨架、调色、调香、调味、品质改良、功能营养设计各阶段，选择适宜的原辅料和食品添加剂，配合恰当的工艺流程，生产出优质的产品。学生在进行实验设计前，首先要理解食品添加剂使用安全标准的规定，以及不同类别食品添加剂对于食品加工的作用，以保证制作出来的冰激凌符合食品安全的要求和产品质量标准要求。

通过对自己设计、制作的新型冰激凌进行感官评价及理化指标（包括膨胀率、总固形物、总糖、粗脂肪等）检测，并与市售类似产品进行比较，学生对自己设计、制作的产品的优缺点有更清楚的认识。根据试验结果，结合相关理论知识，应用质量控制工具（调查表法、分层法、相关图法、直方图、控制图法、因果分析图法）对影响产品品质的因素进行全面分析评价。经过探索总结，将产品设计开发、生产、指标检测和食品安全与质量监管等方面结合起来，将综合性设计实验教学模式应用在该课程中，让学生通过实验理解在实际生产过程中食品安全与质量管理的理论是如何贯穿在食品生产全过程中的。完成整个实验后，学生对食品新产品开发流程有了更深入的理解，学生的专业知识得到了巩固，专业综合素质和能力也得到了提高。

3 实施成效

课程通过泡菜的制作及其质量安全控制综合性实验，帮助学生掌握HACCP原理及其实施方法；通过新型冰激凌的制作器品质控制综合性、设计性实验使学生熟悉食品标准在食品生产经营中的重要性；并帮助学生理解配方、工艺对食品品质的影响，掌握分析影响产品质量的原因。通过实施上述2个综合性、设计性实验项目，学生对课程知识的理解进一步加深，对专业技术问题的理解和思考也更加全面和深入，分析问题、解决问题的能力得到明显提高，为学生毕业后从事专业技术工作打下了坚实的基础。

4 结语

综合设计性实验在学校食品专业课程中应用虽然取得了一定成效，但仍存在一些问题。部分学生查阅文献制定方案的能力和实验基本技能比较薄弱，对综合设计性实验显得无所适从，不能合理安排实验方案并顺利实施。综合设计性实验对带教教师也提出了更高的要求，需要教师具备对专业知识融会贯通的能力，对实验过程中学生出现的问题能及时发现，并提出整改意见，在最后的总结汇报时能全面评价学生的实验过程和实验结果。教师应加强自身业务能力，在理论授课和验证性实验实施的过程中，应注意培养学生的基本技能，进而通过综合设计性实验的反复训练提高学生的专业素养和创新思维能力。

课程开设综合性、设计性实验没有配套的实验教材，需要根据教学目标自编实验指导书。实验指导书在实验原理、实验方案、实验步骤、实验结果及数据处理、结果讨论等方面应有别于验证性实验，体现综合性设计性实验的特点。应注意知识点之间的关联，主要以提示性的指引为主，既要给学生创新性思考留下足够的空间，又要确保学生经过训练达到预期的教学目标。

综合设计性实验涉及的内容比较多，首先要强调学生能够充分理解实验目的和基本理论；指导教师向学生提供相关的文献资料来源（如中国知网的学术文献、食品伙伴网上提供的相关标准），帮助学生提高查阅文献资料的能力；并针对每个实验项目给出相关的思考题，引导学生讨论的思路。设计性实验环节对学生创新能力的培养非常有益，先分组查阅文献，讨论确定实验方案；分析检测实验需自行配制实验所需的试剂，做好实验准备工作，使用仪器设备前需熟悉仪器设备的使用方法和注意事项；实验结束后分小组汇报实验过程和实验结果，并进行分析，各小组互相分享和评价各自制作的产品，最后由教师进行总结。教师在整个实验过程中主要起引导作用，激发学生主动参与的热情。