“新工科”背景下师范院校“食品化学”实验课程的设计与实践

廖敏，赵秋月，解红霞

绵阳师范学院（绵阳 621000）

为主动拥抱新科技革命和产业变革的机遇与挑战，教育部、中央政法委、科技部等部门于2019年在天津联合启动“六卓越一拔尖”计划2.0，全面推进新工科、新医科、新农科、新文科（简称“四新”）建设，以提高高校服务经济社会发展能力[1]。同时，四川省为引导我省地方普通本科高校向应用型转变，提出了要创新人才培养模式，建立专业链与产业链对接、课程内容与职业标准对接、教学过程与生产过程对接的协同育人机制，积极推进项目教学、案例教学、工作过程导向教学等教学模式[2]。

近年来，绵阳师范学院立足地方、服务地方、积极融入地方经济社会发展，不断加大办学体制、人才培养模式等方面的改革与创新。人才培养模式的改革与创新关键所在就是课程改革。作为师范院校中非师范专业的必修课程“食品化学”如何提升教学质量，培养学生实践能力和创新能力，使学生成为高层次的技术应用型人才，需要改变原有教学思维，重新设计教学内容，调整教学方法和教学手段[3]。

“食品化学”课程内容包括：研究食品材料（原料和产品）中主要成分的组成、结构和性质；食品在贮藏、加工和包装过程中可能发生的化学和物理变化；食品成分的结构、性质和变化对食品质量和加工性能的影响等[4]。因此“食品化学”相关实验课程除了强化理论知识、培养实验技能之外，更重要的在于让学生在实验过程中直观了解到食品在贮藏、加工过程中的各种现象，掌握这些现象发生的基本原理，在具体的“食品化学”实验项目中锻炼出发现问题并分析、解决问题的能力同时激发学生对专业学习的热情。此次研究综合考虑了后续课程“食品加工原理与技术”“食品工艺学”实验课程的需要，主要从教学理念、教学内容、考核方式等方面对“食品化学”实验课程进行了改革创新，旨在提高教学质量、促进课程教学目标的达成。

1 “食品化学”实验教学现状分析

1.1 学生学情

绵阳师范学院是一所以师范生培养为主的二本院校，生物技术专业是在学校响应国家关于地方高校向应用型转变的政策下开始招生的。生源质量比师范生略低，部分新高考地区的学生高中选科没有学习化学，导致生物技术专业学生化学相关知识基础薄弱甚至是零基础。

1.2 教学方法

实验课堂上，教师先讲授实验目的、实验原理、实验步骤，并对相关实验仪器进行简单的演示操作，然后学生按部就班操作仪器完成实验。受实验室条件限制，实验课一般2～3人小组进行，部分学生浑水摸鱼不认真预习，实验课堂中因动手能力差不愿意上手操作，实验报告用同组同学的结果敷衍了事，久而久之对实验课乃至理论课都失去兴趣和积极性。实验项目大多以验证性实验为主，以验证实验目的、观察实验现象为主，无法调动学生探索新知识的主观能动性，对新工科背景下培养学生的创新思维和创造力极为不利。

1.3 教学内容

从之前的“食品化学”实验课教学安排来看，主要还是集中在食品各组分的含量分析方面，实验项目与食品分析课程有大量的重合，并没有让学生直观了解到食品组分在食品加工、贮藏过程中经历的物理及化学变化，以及这些变化对食品品质及加工、贮藏有何影响。实验课与理论课内容脱节，实验内容与食品工业生产实际情况结合太少，无法培养学生理论联系实际，探索如何将理论知识应用于生产实践中。

1.4 考核方式

“食品化学”实验课考核分为三个部分：考勤、实验报告、实验操作考试。单纯只考核学生出勤情况，学生人来心不在，没有参与感。实验报告完成情况也不理想，预习报告就是机械性抄写实验讲义，缺乏独立思考，没有通过预习提出疑问并带着问题进行实验，通过实验解决问题的过程，学生无法获得成就感进而对课程不能产生兴趣。结果报告存在杜撰、篡改、抄袭等现象，对培养学生严谨求实的科研作风有恶劣影响。实验操作考试只是考察如移液管、分析天平等基础仪器的使用，严重影响了对学生的综合能力的培养。

2 “食品化学”实验教学改革实践

2.1 课程内容改革

“食品化学”是应用转型的生物技术专业基础课程，与“生物化学”“食品加工原理与技术”“食品工艺学”“食品感官评定”“食品质量与安全”等课程密切相关。因此，“食品化学”实验课程内容更倾向于培养学生：能够应用食品化学相关知识解释民众关注的食品安全问题；能够利用食品化学相关技术改善食品品质、开发新的食物资源、革新食品加工工艺和贮运技术、科学调整膳食结构、改进食品包装、加强食品质量控制及提高食品原料加工和综合利用水平[5]。因此，在“食品化学”的实验项目设计时，课题组充分考虑各相关课程的重合，选择适合的实验项目，更好地与后续专业课程衔接融合，培养学生将理论知识应用到食品生产、生活实际中去，最大程度的调动学生对食品专业的兴趣和积极性[6]。“食品化学”与其他课程实验项目的相关性见表1。

表1 “食品化学”与其他课程实验项目的相关性

开设与社会热点和科研动态相结合的开放创新性实验项目，激发学生对于课程知识点探索的热情。选择食品安全相关的社会热点与“食品化学”实验课程相结合，学生通过实验分析相关食品化学原理，大家一起来“辟谣”，进而使学生在之后的见习、实习、工作、生活中，能够高度重视和自觉承担社会责任，坚守职业道德、秉持食品安全意识、遵守食品国家标准和法规，如发现食品安全隐患时，学生能小心求证并积极向有关部门反映，杜绝食品安全事故的发生。例如，某自媒体博主发布了大量短视频声称食品中有“科技与狠活”[7]。课题组密切关注该博主，选择“一点肉没有的科技淀粉肠”“明胶片混合糖浆，制作即食燕窝”这两个视频推送给正在上课的2021学生观看，让学生分析相关的食品化学原理并在实验室复刻该视频，有效加深了学生对相关理论知识的掌握。并且通过开放创新性实验项目，极大地提升了学生分析、解决问题的能力，培养了学生的创新思维和创造力[8]。

2.2 教学方法改革

产出导向教育（Outcome-Based Education，OBE）是基于成果导向的创新教育模式，是目前工科专业教学改革的前沿方向。OBE模式主要是以学生学习产出为导向，主张一切教学活动应围绕学生预期的学习成果来展开并进行持续改进[9]。“食品化学”实验教学内容与其他专业课程密切相关，因此课题组选用一些食品加工过程内容作为学习产出导向来进行教学[10]。例如，过氧化物酶的测定和酶促褐变的抑制这两个实验项目，课前，学生在“学习通”平台上观看水果罐头的加工过程的视频[11]，并思考回答相关问题：“为什么梨去皮后要泡在水里？”“泡梨块的水是自来水吗？”“为什么梨块装罐前要投入沸水中？”。课中，学生观测到卷心菜投入沸水后经不同的时间捞出，再与试剂反应后呈现出不同的现象，得出过氧化物酶的活性随热烫时间的延长而降低这一结论，回答水果罐头制作过程为什么要把梨块投入沸水中的问题，并且基于此原理可以在其他课程实验“水果罐头的制作”调整热烫的时间以取得更好的效果。

鼓励学生提出设想，设计方案，通过实验解决疑问，显著提高学生参与“食品化学”实验课程的热情。同学们会带着自己想要探索研究的食品或者原料来实验室上实验课。如前文提到的酶促褐变的抑制这个实验项目，学生带到实验室的材料有苹果、香蕉、枇杷、树叶、草叶等，他们发现水果热烫之后虽然褐变问题得到解决，但是香蕉等不呈块状、软烂、不堪食用。同学们通过深刻理解理论课程内容、查阅资料、小组讨论、请教老师等方式终于对此现象做出了合理的解决办法。通过这样的实验课，培养了学生理论联系实际的能力，并且掌握了如何将理论知识应用于生产实践中，提升学生创新思维和创新能力。

2.3 考核方式改革

“食品化学”实验课程采用产出导向教育OBE模式进行教学，需要全面改革考核方式[12]。改革后的“食品化学”实验课程总评成绩=课前“学习通”问题回答（20%）+实验报告成绩（50%）+实验操作（30%）。

课题组以培养方案中的毕业要求为产出导向，要求学生以毕业论文的版式来完成实验报告，如：实验原理、实验目的与意义类比于毕业论文的文献综述；实验步骤类比于毕业论文的材料与方法；实验结果类比于毕业论文的结果与分析；误差分析、实验总结类比于毕业论文的结论与讨论，特别是实验结果，不仅要求必须如实报告数据，还要求根据实验原理来分析得出这些数据的原因；实验总结要求各小组之间进行比较，为什么采用相同的试剂会出现不同的结果？采用不同的材料为什么会导致结果出现差异？从而避免了同学们抄袭实验报告、交差了事的行为，调动学生积极主动思考问题，更好地掌握理论知识。如果出现与预期不符合的实验结果，要求学生也必须如实报告结果，但要分析实验过程中哪个环节出了问题，这样既培养了学生严谨求实的科研作风，又提高了学生探索知识的积极性。

实验操作不再单独考试，而是在整个实验课进行过程中，通过指导老师观察和实验现象、数据反馈得出实验操作分数。对于浑水摸鱼不动手的学生，指导老师会在一旁引导监督、即时纠正不规范操作，充分调动学生参与实验的积极性，培养学生综合能力。

3 教学改革成效

通过引入OBE模式进行“食品化学”实验课程改革，使课程目标与毕业要求实现对标完成[13]。通过改革后的“食品化学”实验课程学习，学生能够掌握食品中主要成分在贮藏、加工过程中可能发生的化学和物理变化，能熟练应用食品化学及相关知识和技术设计实验并能独立实施，初步具备创新思维方式和运用该课程知识和研究方法分析问题、解决问题的综合能力，让学生理解理论知识与生产实践的关系，具有食品安全、环境保护和可持续发展等社会意识。

通过“食品化学”实验课程改革实践，学生在后续专业课程的学习中继续完善，使学生打下了坚实的实验理念和技能基础，拥有严谨求实的科研作风，培养了创新思维意识及小组协作能力。学生在完成毕业论文时，选题、设计方案基本能独立完成，毕业论文实验进行中遇到问题也能找到切入点进行分析、反复探究，论文撰写符合科技论文的逻辑、条理清楚。

通过“食品化学”实验课程改革实践，显著增强了学生对食品专业的学习热情，培养了学生的学习主观能动性，学生积极参与各类科研创新实践活动，如“挑战杯”、“生命之星”、“互联网+”、大学生创新创业训练计划等，全面提升了学生的综合能力。

4 结语

目前，绵阳师范学院处于向应用型转变的关键时期，学校通过不断加大办学体制、人才培养模式等方面的改革与创新，以提高高校服务经济社会发展能力[14]。“食品化学”课程先后被批准为校级一流课程、课程思政示范课程加以建设，在新工科背景下的“食品化学”实验课程尝试从教学内容、教学方法、考核方式等方面进行了改革，取得了良好成效，将在建设省级一流课程方向继续努力，推动课程内容与职业标准对接、教学过程与生产过程对接的协同育人机制完善，培养高层次的技术应用型人才[15]。