食品化学实验在应用型高校中的教学建设研究

张静怡，张 蕊，刘春燕，付晓艳，曲春波

（上海健康医学院 健康与公共卫生学院，上海 201318）

食品化学课程是将理论与实际联系较紧密的课程，该课程从化学角度和分子水平研究了食品材料中的结构、性质、功能、各组成成分之间的相互影响及在工业化生产中发生的化学、物理变化。由于食品的组成较复杂，在加工及贮藏过程中发生的变化主要涉及化学成分的变化及各组成成分之间的相互影响，均需要在实际操作过程中研究发现，从而能够用化学实验解决食品加工和贮藏中发生的实际问题。实验是食品化学课程的重要教学内容，是不可或缺的实践教学设计的宝贵环节，学生可以在实践的过程中理解消化理论知识、培养综合操作能力和提升职业素养。

近年来，食品工业持续保持底盘大、发展稳的态势，生产、原料、添加剂和检验企业及监管检测部门对相关专业的毕业生需求量保持恒定。但是，中小企业在自主创新能力和工程技术核心上缺乏相关人才，自主研发水平和成果转化能力亟待进一步提升。为加快推进我国食品产业由低端化向高端化前进，在技术人员需求方面需要具有食品开发、工艺设计、保藏保鲜、安全检测和资源综合利用等方面基本能力的相关专业毕业生加入。

食品化学实验课程的建设是为相关专业的学生学习专业课程及从事相关行业的工作奠定基础。为开拓学生创新的思维和国际视野，培养学生实事求是、严谨的科学作风和良好的工作态度，要紧密结合行业，在食品化学课程的理论知识传授和实验操作中提高学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。同时，树立学生客观公正、以人为本的工作理念。

1 食品化学实验课程建设的不足

食品化学实验课程在既定教学观念的指引下，一定程度上受到了局限于书本的知识和能力的机械性训练，受到了客观实验因素和主观教学观念的局限和制约。

1.1 客观实操条件的制约

实验教学条件是影响学生知识掌握程度和学习状态的因素。良好的实验环境条件和教学氛围可以对师生的情绪状态、学习体验和技能掌握产生有益影响。同时，安全人性化的实操条件是经过时间打磨和受到资金投入双重条件影响的，安全性和有效性是实验室工作环境建设的首要任务。

在工业类院校、医学院校及农业类院校中，食品化学课程均可能会开设。但各类院校对该课程的重视度不同，所以课程的实验条件受到了相应的环境影响。多媒体教学在实验室的实现、仪器设备的更新迭代、实验场地的扩大化、配套人员的能力提升都会给实操环境带来影响。尤其是现阶段，现代科学技术不断发展，技术更新进步与实操环境相互成就，老旧的仪器和老套的实验方法对学生的实操能力的培养有一定的限制，也对学生的科研实践有一定影响。

1.2 实验教学设计的局限

从实验内容上看，传统的食品化学实验课程中验证性实验偏多，设计性、综合性实验偏少。从学习程度上来看，基础性实验偏多，包含新技术和方法的能够结合实际问题解决食品行业遇到的困难的实验偏少。学生在该教学环境下，很容易出现枯燥无味感觉，在操作时进行无思考的机械化实验操作，对实验的目的、原理和实验中遇到的问题不容易产生兴趣[1]。教学方法方面，传统实验教学方法已经和现阶段食品行业发展脱节，可能出现学生对课程的重视度降低，不利于学生的实操能力的培养[2]。一般情况下，教师为主导，学生只按教师的实验讲授的步骤和注意事项做实验，不需要查阅文献，没有发现问题、思考问题和解决问题的过程[3]。实验评价考核方面，形式较为单一。期末实验考试一般仅包括一种实验操作的考核，不能全面体现全课程实验的能力，不利于学生实践能力的培养。

2 食品化学实验课程建设的改革

随着应用型本科高校教育的进一步要求，实验教学在此类院校的教学中发挥越来越重要的作用。理论与实践相结合的实践论证需要由实验课程实现。衡量高校包含实验的专业学生综合素质的指标之一就是实验能力的高低[4]。学生在既有基础课程的理论基础上，在实验课程中可以掌握更加详细的实验室制度、化学知识、特定实验的仪器操作和国家标准中的实验方法。学生通过实验课程，培养对实际操作的积极性和兴趣，实操能力得到锻炼，科学素养得到提升，激发了创新思维，提高了创新能力。

在教学设计时需要将包括实验理论知识的教学、实际操作技能的学习和生产应用能力的培养融入整体的课程建设中，将食品化学实验课程制作成为一门集合实验理论、实验操作和适应食品工业发展为一体的课程。

2.1 课堂思政的加入

食品化学是根据物质的化学变化的科学规律，进行深入科学探索的课程[5]。食品化学是食品卫生与营养学专业的必修课程。食品化学实验课以专业实践能力培养为载体，落实思政教育[6]。将思政教育和食品化学实验操作知识进行有效融合，在课堂上的几页PPT，几段话，无需花费很多时间，就可以激发责任与担当，培养学生成为有思想、有品德、有文化、有专业的社会主义接班人。让学生在学习运用思政思维思考实践过程中的文化和历史，让学生未来工作中能够明辨是非、处变不惊，为食品化学行业发展提供思路，为中国屹立于世界强国之林贡献自己微薄之力。

2.2 突出应用型教学特色

在现实生产和工作中，应用型本科院校可以发挥作用的位置是生产技术型、安全监测型和质量控制性岗位[7]。所以在食品化学课程整体设计思路中突出行业引领为指导、培养动手能力为主要目的和产教融合的思路。

食品生产企业需要按照质量标准体系要求对原料采购、加工、运输和检验进行系统的监管。尤其是要规范对有毒有害化学物残留的检测，包括重金属残留、药物残留及其他物质残留。如实验教学中加入利用气相色谱仪对食品农药残留进行检测。食物中的农药残留问题是公众关注的食品卫生中的焦点，利用检测手段防控农药残留是食品安全工作中不可缺少的环节。该方法是最常见的农残检测手段，方法灵敏度高，速度快，能够适应现阶段食品检测任务[8]。在实验项目食品中还原糖的测定时选用GB 5009.7—2016，该方法是直接滴定法测定食品中的还原糖含量。食品化学实验课程正是培养企业技术人员所具备技能的载体，在建设中引入国家标准，在实验方法选择上与企业和监管部门的要求对接。

2.3 食品化学实验教学的内容设计

实验教学是理论教学的补充，食品化学课程作为有课内实验的一门课程，教学中改变传统实验展示的枯燥环节，增添设计性实验，引导学生对科学问题进行处理。通过实验操作，培养学生的实践能力和创新精神，为未来学生的职业发展提供有利帮助[9]。对于应用型高校相关专业学生而言，毕业后进入食品加工、食品原料和食品化工企业的需求很强。日常教学中按照实用和精准的原则设计发散性实验课题，以满足学生在基础知识上进行知识有效补充的需求。

2.4 食品化学实验教学方法改革

实践出真知，在食品化学实验教学建设时，设计好的教学内容和方法总体要求在实际教学过程中实践后进行了进一步的要求制定。

按照实验类型可以应用不同的教学方法匹配。验证性实验部分，将经典实验的教学方式改变为由学生独立搭建实验装置，采集实验数据，分析实验结果。以往的验证性实验一般从实验前准备到实验操作再到实验结束，全部由教师主导，学生参与感较低。所以以学生为主体，让同学们参与到整个实验的试剂配制、仪器准备、测试等准备工作中。并在此过程中进一步掌握经典实验的原理、操作步骤和注意事项。综合性实验部分，以问题为导向，应用PBL教学法结合实际教学，使学生可以将食品化学实验课中学到的实验方法设计一整套可以解决实际问题的综合性实验。设计性实验部分，应用TBL教学法和LBL教学法联合，使学生在实践中培养团队合作能力及实验项目讲述能力[5]。比如可以在实验中要求学生以团队形式完成全程，食品化学实验课程提供3个以上设计性实验条件，将可能用到的实验技术简要介绍给学生，并为学生讲解查实验设计资料的方法。设计性实验中尤其鼓励学生结合实际生活，为解决某一个食品化学问题设计制定实验任务。实验前进行实验方法的讨论、汇报和修改，以学生自主实验和教师辅助引导的方式进行实验及实验报告。经过设计性实验的资料查询、实验设计、数据分析及实验报告撰写和汇报等实践过程，培养综合实操能力和团队协作精神[6]。

3 食品化学实验课程建设的实施

3.1 设计和改进

在实验设计和改进时，要进行实验课时分配的优化，按照验证性、综合性和设计性实验重新分配实验学时和精选实验内容。并对实验内容进行优化，根据预实验结果和实验室的具体情况，在保留经典验证性实验内容设计基础上，为学生提供适量的综合性实验和设计性实验的选题范围，要求学生结合自己的学习兴趣和知识掌握情况进行选题[10]。

以下为具体实施举例，在综合性实验中选用凯氏定氮法检测食品蛋白质含量的实验，对该实验进行实际教学的安排如下。

课前：要求学生进行课前实验预习，让学生通过查找资料的方式并通过小组讨论对实验背景和实验内容进行整理。主要重点在于测定蛋白质含量的检验史、检验使用到的仪器及检验注意事项。让学生参与实验仪器的准备，使其对实验使用的仪器有更加深入的了解。

课中：①以食品安全事件案例为实验导入，引起学生学习兴趣；②组织学生在课堂上就实验重点进行互问互答和梳理，引导学生确定最终的完整的实验方案完成实验验证；③教师教学时仅对实验过程进行讲解和关键实验步骤的演示操作，其余环节发挥学生主动性，让学生自主进行实验搭建；④教师在不同实验阶段进行及时总结，对学生的表现进行评议，帮助学生梳理实验要点；⑤遇到对某些实验环节存在问题，先引导学生发散思维，进行讨论解决，之后对个别学生进行指导，答疑解惑。教师可以以此来锻炼学生解决问题的能力和理性思维能力，也激发了学生与人沟通时的勇气。在学生实验操作不规范时，教师进行及时纠正，让每位学生都能发挥主观能动性。

课后：实验报告书写，包括实验目的、实验原理、实验仪器和试剂、实验步骤、实验结果和实验注意事项等，对课上的实验操作步骤进行总结，对发生的问题进行讨论与思考，并通过线上网络课程及互动加强学生对实验的理解。实验课程的考核包含课堂实验表现、实验报告和期末实验技能考核。

教学方法与思政建设：应用在本实验教学中的教学方法有案例分析、启发性提问、分小组研讨、TBL教学法等多种教学方式结合。在互联网背景下，教师还可以运用多媒体技术手段，线上线下相结合、网络和课程互补充等途径为课程的学习提供多角度交流模式，为学生提供教学资源，加强学生对实验原理方法、仪器操作的认识和理解。同时，在凯氏定氮法原理和检测步骤的教学中，通过介绍涉及蛋白质含量检验的“大头娃娃”“三聚氰胺”等食品安全事件案例让同学们从中吸取教训，引导同学们养成良好法律意识和职业道德。当下努力学习，为未来严谨的工作打好基础。凯氏定氮法测定蛋白质的含量是食品中检测蛋白质含量的最基础和简单的方法，掌握该方法的基础上，学生可以发散思维，学习掌握其他检测方法。

应用型高校中，学生职业核心能力的培养是重中之重[11]。实验教学可以通过实践能力的培养进行对应岗位技能的培训，以使毕业生符合技术岗位的需要。学校与企业建立实践教学基地，通过多渠道关注产教合作，将学生的培养与企业的发展相结合，加强校企联系，发挥校外导师作用和学生主体作用。

3.2 教学效果

从课前、课中到课后，学生自主行为能力表现较强，参与性较高，较于未改进前有了很大的改善。对于课堂上产生的疑问，学生在自行查找资料、小组讨论后得到了正确的答案，这个过程学生自我成就感较强，能够在锻炼中获得自信。本实验在实际工作中应用较强，是基础性实验，为进一步检测食品成分和含量奠定基础。学生主动完成课后网络课程的学习，对相关检验方法有了更多认识。

学生的收获具体体现在以下方面：习得检验技术方法，大部分学生通过前期的查阅资料及课堂中的自己动手操作，对相关检验技术有了深刻了解；激发科学研究的兴趣，学生对于各个不同实验的使用范围和可操作性有了更多了解，能够适应相关检测工作环境和技术要求；提升创新创业能力，提高了学生的动手创新能力，学生根据所学技能申请立项了如国产与进口预包装食品钠含量现状调查研究、生鲜销售营养化和校园零食成分研究等大学生创新项目，实现了从课堂到课外的有效拓展。

4 结语

从食品化学实验课程的教学现状入手，对食品化学实验课程的教学思路、教学设计和教学方法进行建设。初试发现学生的实验积极主动性有所提高，学习效果有所提升。在实践过程中发现，教学中仍存在思政元素融入不够，学生在自主学习环节的设计还需进一步改进。本课程教学团队将针对已发现的问题在今后的教学建设过程中不断更新和完善，发挥以学生为主体的应用型高校特色，为行业培养更多的创新型人才奠定实操能力和实验技能基础，为提高食品科技自主创新力和产业支撑力，实现行业的高效能转变做好准备。