工程教育背景下“葡萄酒分析检测综合实验”课程的“成果导向”研究

魏 娟，王 毅，李霁昕

(甘肃农业大学 食品科学与工程学院，甘肃 兰州 730070)

随着社会经济的高速发展，生活水平的不断提高，人们对食品营养提出了更高的要求。而葡萄酒由于具有良好的营养保健功能，包括预防心血管疾病、延缓衰老等功效[1-2]，近年来在国内的需求不断增长，我国已经成为名副其实的葡萄酒生产和消费大国[3]。因此，葡萄酒产业是朝阳产业，市场潜力巨大。而葡萄酒分析检验专业人才的培养是葡萄酒产业建康发展的关键环节。“葡萄酒分析检测综合实验”课程是葡萄与葡萄酒工程专业的主要专业基础课程，其主要教学目的是让学生掌握葡萄及葡萄酒中主要营养成分、理化指标的分析检测方法[4-5]，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力，为学生毕业后独立开展葡萄酒检验工作奠定基础，从而培养高素质的葡萄酒分析检验人才。

葡萄与葡萄酒工程是一类重要的工程类专业，而工程类专业教育的核心是培养合格的工程师，使学生具备解决复杂工程问题的能力[6]。随着社会的发展，科技的进步，我国的工程教育也发生了巨大的变化。现阶段我国工程教育规模居世界第一位，但是教育质量仍有待提高[7]。因此工程教育急需改革，在此背景下工程教育认证被提出。我国工程教育认证的目标是首先通过工程认证提高工程教育的质量，促进教育改革，另外为建立专业的工程师注册和认证体系奠定基础，同时加强工程教育领域与工业领域的相互联系[8-9]。工程教育认证的核心是“成果导向”，即通过专业的认证机构对工程类本科教育实施认证评估，为工程类专业毕业生就业提供教育质量保证[10]。同时将培养目标转化为具体的毕业要求，从而指导日常的教学活动[11]。本文以本校近期开展的工程教育认证为指导思想，结合社会实际需求及本人的教学实践经验，总结出了现阶段本学院“葡萄酒分析检测综合实验”课程存在的主要问题，并提出了相应的解决措施，形成了以“成果导向”为指导的教学改革方案，以期为葡萄酒分析检验人才的培养提供参考。

1 现阶段“葡萄酒分析检测综合实验”课程教学中存在的问题

1.1 未以产业发展为指导，实验内容选择与实际应用脱节

本实验课程共32个学时，现阶段共设置7个实验，具体实验内容及学时安排见表1。其中，因为学时安排的限制，实验内容中缺少实验样品的制备、采集和预处理等重要环节。每个实验样品的选择随机、缺少连贯性，导致学生缺乏对葡萄酒理化指标进行完整分析的能力。例如，对于葡萄酒中总酸含量的检测需要用到酚酞作为指示剂，酚酞的变色终点是红色，而红葡萄酒本身呈现红色，为了节省样品处理的时间，我们选择了白葡萄酒进行实验。而学生仅仅是通过教材了解了对红葡萄酒进行脱色的实验步骤，无法亲自操作，严重影响了实验教学的效果，与生产实际脱节，不利于葡萄酒分析检测人才的培养。另外，在现阶段关于葡萄酒中糖的检测，为了减少样品的预处理时间，仅安排了还原糖的测定，而在生产过程中我们需要对总糖进行检测。尽管总糖的检测原理与还原糖的检测原理相同，仅需要进行一定的预处理，但是长期的应试教育导致大部分学生仅从理论知识角度理解实验原理、完全按照实验室操作步骤进行实验，而不能联系生产实际理解所测指标的意义，因此在后续生产实习过程中很少有学生能够根据还原糖的检测原理及步骤自行进行总糖的测定。

表1 现阶段教学过程中实验项目设置

1.2 实验内容和方法的选择未能紧密衔接国标，教学模式单一化

目前“葡萄酒分析检测综合实验”教学内容主要以开设验证性实验为主。某些指标的检测方法是直接根据教材选择，未能与时俱进地衔接国标方法。例如关于葡萄酒中酸的检测，仅选择了总酸的检测方法让学生进行练习。而现行国标(GB15037-2006)中要求检测的挥发酸、柠檬酸、苯甲酸和山梨酸并未安排检测。同时，未设置国标中规定的关于重金属元素(铁、铜)的检测。另外，在现阶段实验项目中虽然安排了游离二氧化硫和总二氧化硫的检测，但是实验方法是根据葡萄酒分析检测教材中的直接碘量法进行检测。该方法与国标中规定的方法(GB 5009.34-2016)不同，导致实验结果也有较大差距。

另外，教学模式单一化，每个实验基本都是在实验开始之前要求学生进行预习，并提交预习报告。但是学生仅仅是把实验指导书中的实验目的、方法和原理抄写一遍，并没有真正理解。而在实验开始前，实验指导教师讲解实验原理，准备好实验材料、药品及仪器，介绍详细的实验步骤、数据处理方式等。学生只是按照教师的讲解进行实验操作，自己不需要去查阅资料、分析问题。在整个教学过程中，由于是被动地接受，学生参与度不高，导致很多学生在听讲的过程中思想不集中，不能仔细观察老师的演示，在实验的时候不知从何下手。往往一个实验都结束了，学生对实验原理都没有理解透彻，对某些实验步骤也似懂非懂，更谈不上探索创新了。这种实验教学过程忽视了学生独立思考的能力，减弱了其学习的主动性，降低了创造性，因此无论是学生的动手能力还是综合运用知识解决问题的能力都得不到很好地锻炼与提高，无法适应当今企业发展对人才的需求。

1.3 考核形式单一，未能以成绩考核带动学生学习的积极性

目前，实验课的考核成绩主要是由预习报告成绩(20%)、平时成绩(30%)和实验报告成绩(50%)3部分组成。其中预习报告成绩如前所述，同学们基本都是照抄实验书上的实验原理、材料和方法，成绩不易区分。平时成绩主要根据出勤情况打分。最后，实验过程中3-4人为一小组，很多学生对待实验课程的态度不够认真，有些同学很多时候是在“看实验”，而没有动手操作，在撰写实验报告时只是照抄本组同学的数据，甚至编造实验数据。有些同学无故不参加实验课，却同样有实验报告。总之，存在非常严重的互相抄袭实验报告的情况，实验步骤、实验结果和思考题等内容相似度极高，实验报告仅仅是流于形式，不能体现学生的真实水平。这样的考核形式不仅达不到实验教学的目的，而且对学生科研诚信素质的养成也是非常不利的。

2 依据“成果导向”理念，采取多种改革措施提升“葡萄酒分析检测综合实验”课程的教学效果

华盛顿工程教育认证协议指出：“以学生为中心”“成果导向”“持续改进”是工程教育认证的基本理念[12-15]。在教学改革时需要将这些基本理念贯穿于整个改革过程中。

2.1 以产业需求为依据，紧密衔接国标，重新选择实验项目，立足解决实际问题

遵循工程教育认证中“以学生为中心”和“成果导向”的基本理念[13-14]，实验内容的选择要综合考虑现代葡萄酒产业发展对葡萄酒分析检验类人才的需求、对学生基本实验技能的训练以及对所学知识的巩固及综合应用等因素。既要针对一些食品成分检验设计验证性实验，也要设计综合性实验，重新设置实验内容，具体实验内容见表2。例如通过设置对市售葡萄酒中还原糖和总糖检测的验证性实验，让学生充分了解斐林试剂法检测葡萄酒中还原糖和总糖的原理，并通过对实验现象的观察，充分理解在实验过程中发生的每一步化学反应，最终能够准确地判断实验终点，为同类以颜色变化确定终点的实验打下坚实的基础。同时熟悉葡萄酒样品的水解方法，并且获取实验数据后可以将自己计算所得的糖含量与葡萄酒瓶商品标签上标注的糖含量进行比对，看检测是否准确，分析实验成败的原因。另外，通过设置“红葡萄酒和白葡萄酒中蛋白质、多酚含量的对比研究”等综合性实验，让学生通过实验理解红葡萄酒和白葡萄酒在品质方面的区别，在此过程中有利于学生系统性地掌握相关知识，并对红、白葡萄酒生产过程的差异有更深入的理解。

表2 改革后教学过程中实验项目设置

以工程教育认证核心即“成果导向”为指导[14]，按照学生毕业培养目标和企业需求，在设置新的实验教学内容时应该和葡萄酒国家标准紧密相连。例如根据葡萄酒国家标准(GB15037-2006)中的要求，设置葡萄酒中重金属元素铁、铜的检测，通过对比红葡萄酒及白葡萄酒中铁、铜元素的差异，让学生充分理解铁、铜含量对葡萄酒品质带来的不同影响。同时添加对低泡葡萄酒和高泡葡萄酒中二氧化碳的检测项目，以便让学生掌握如何通过理化指标对葡萄酒进行分类。最后，需要在国标中规定检测的山梨酸、苯甲酸、柠檬酸中选择一个指标设置实验项目进行检测，通过这些指标的检测使同学们熟悉高效液相色谱等精密仪器的使用方法，为日后从事葡萄酒分析检验的工作奠定实验技能基础。在这个过程中，既锻炼了学生运用理论知识解决实际问题的能力，使学生充分意识到本课程的实际意义，又有利于增强学生对本专业的认知和热爱，并为未来的职业规划提供了思路。

2.2 改变教学方法、引入线上教学、借助“虚拟仿真”教学手段，提升教学效果

遵循“以学生为中心”的工程教育认证基本理念[13]，改变了过去每个实验的预习报告在作业纸上书写、然后实验开始之前单独上交、由老师批改的模式。让学生准备一个“实验预习”笔记本，由学生根据观看教师录制并发布在网络教学平台上的微课堂短视频内容，并且自行查阅实验指导书和相关资料后将实验原理、试剂和操作步骤整理在“实验预习”笔记本上。在实验课一开始让学生以小组为单位进行讨论后制定本组最终实验方案。实验过程中，由学生自行挑选实验所需试剂和耗材，按照本小组制定的实验方案进行试验。将以教师为主体的传统教学模式转变成以学生为主体的新型模式，提高学生的积极性。如此既能让学生注意到每个实验之间的关联性，又能将实验过程中发现的问题记录在预习内容的空隙处，同时有利于学生长期保存，以备在大学生科研训练项目、毕业论文实验、生产实践甚至是工作中遇到相关类似实验时可以方便查阅参考。

坚持工程教育认证中“持续改进”的基本理念[15]，结合现代科技手段采用多种多样的教学方法。例如对一些实验，教师可以录制成小视频，以微课的形式上传到网络教学平台，供学生在实验过程中反复观看，加深对实验的理解。另外，对于一些耗时而原理非常简单的实验，比如葡萄酒中干浸出物、pH的检测也可以采取这种微课堂的形式让学生自行观看，而不在实验课上安排时间，充分节省了学时，以便开展更多的综合性和设计性实验。同时，对于某些所需仪器昂贵或者有毒而无法开展的实验可以采取虚拟仿真实验教学法，例如苯甲酸、山梨酸、柠檬酸、二氧化硫、铁、铜等指标的检测需要用到高效液相色谱仪、二氧化硫测定仪和原子吸收分光光度计等仪器，这些仪器价格昂贵、操作相对复杂，对于首次使用的学生来说具有难度，针对这类实验可以让学生先通过虚拟仿真操作软件进行反复练习，练习熟练后再用仪器进行检测，这样可以有效提高实验效率，并且有利于维护仪器的正常运行。

2.3 以“成果导向”为指导建立过程性考核评分标准

实验成绩的考核应该是综合性考核，应该能够全面反映学生对待实验课程的态度、责任心、查阅获取资料的能力、动手能力、数据处理能力和分析解决问题的能力。评分标准是否公正、合理和客观将反过来影响到教学效果。所以建立一套完善的评分标准非常有必要。表3是我们制定的“葡萄酒分析检测综合实验”课程考核评分标准。该表充分考虑出勤、预习、小组协作、课堂表现、实际操作能力以及分析讨论能力。根据该表对本门课程成绩进行打分将更加科学、合理、全面，有助于调动学生学习的积极性，培养学生思考及解决问题的能力。

表3 课程考核评分表

2.4 对学生进行实验室安全教育、培养学生科研诚信，强化职业道德意识

“葡萄酒分析检测综合实验”属于化学类实验课程，在实验过程中经常会使用一些有毒有害的化学试剂。因此，在该门实验课程的教学过程中要注重对学生进行实验室安全和环保教育。对实验室仪器设立台账，在使用前和使用结束后均要进行登记，培养学生维护实验仪器的良好习惯。对有毒有害试剂实行使用登记，要做到用多少取多少，谨防有毒有害化学试剂流出实验室。对于实验产生的废弃物要严格按照实验室管理规定处理，不得随意倒入下水道或垃圾箱，而是要分类倒入回收桶中保管，并定期送学校实验室废弃物管理中心进行处理。在此过程中培养学生良好的实验室安全意识和环保意识，以顺应现代社会对安全环保的要求。

在实验过程中逐渐培养学生的科研诚信意识，要求学生如实记录实验数据，严格禁止编造数据，在提交实验报告时要求一并提交原始数据，原始数据不得有涂改现象。在实验过程中我们要不断对学生进行职业道德教育，增强学生的职业使命感和责任心。教育学生认识到食品类分析检测人员承担的食品安全责任，检验操作过程中的不规范操作和小的失误均可能导致检验结果显著改变，会将不合格产品检验为合格产品，超标组分检验为不超标。

3 结语

总之，社会和市场对人才的需求是工程类专业人才培养的基本目标。以“成果导向”为核心的工程教育认证鼓励打破以教师为中心的传统教学模式，强调学生的主体地位。因此，在葡萄酒产业不断升级的今天，在“工程教育认证”背景下，培养具有扎实的理论知识和实践技能的应用型葡萄酒分析检验人才是“葡萄酒分析检测综合实验”课程的主要任务和最终目标。因此作为该门课程的任课老师要跟踪葡萄酒检测领域的最近进展，并充分了解葡萄酒产业需求，立足产业实际，以“工程教育认证”核心为指导，持续对本门课程的教学内容和方法进行改革，以培养高素质的葡萄酒分析检验人才，为葡萄酒产业的发展贡献力量。