食品化学开放实验教学改革研究

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开放实验工程教育认证标准中的12条毕业要求，其重点在于要求学生具备扎实的专业理论知识和科学原理，较强的实践能力和创新能力，从而达到分析、解决和研究复杂工程问题的目标，同时还应具备良好的的人文科学素养、团队合作能力、沟通交流能力及终身学习能力等综合素质[1]。因此，在专业课程体系中需设置必要的实践教学，以达到完成学生的能力培养和素质养成的工程教育任务[2]。“食品化学开放实验”是在“食品化学理论”和“食品化学实验”开设的基础上，课外开设的一门实践技能课，依托开放的食品分析实验室和食品工艺实验室，实现课内与课外相融合、开放与创新相整合，开拓学生的科研思路，提升科学研究能力与新思维能力。齐鲁工业大学为鼓励学生参与开放实验，出台了开放实验课程可替代本专业选修课学分的办法。近5年来，学校每年为学生开设“食品化学开放实验”项目3~5个，每位学生都选修了“食品化学开放实验”。2015年以来依据工程教育专业认证标准及食品专业的补充标准，剖析了“食品化学开放实验”的课程目标，不断改进开放实验的教学模式，培养学生解决复杂工程问题的能力。

1课程教学目标

根据工程教育认证标准的毕业要求，“食品化学开放实验”课程的教学目标是学生能运用食品化学原理发现食品生产过程中的问题，并采用科学方法合理设计实验方案；能结合文献资料分析食品生产中存在的复杂工程问题，并提出解决方案；学生能选择和使用合适的实验技术和实验工具，具备食品加工及安全问题分析的能力；能主动与团队成员开展合作研究。课程的培养目标是使学生不仅能巩固、加深“食品化学”所学的理论知识，更重要的是培养学生自主设计实验、严谨的科学态度和团队合作能力。

2优化实验内容

近年来，开设过的开放实验项目有莲藕酶促褐变的抑制及保鲜藕片的制作、发酵果汁型酸奶的制作及品质鉴定、植物中有效成分的提取及提取液的浓缩、酸牛乳的主要理化指标的检测、现代仪器分析方法测定食品中有害污染物残留、地沟油鉴别检测方法探讨、食品物性的测定、酶在果汁饮料中的应用及果蔬汁饮料的制作等12项，一部分项目来源于教师科研项目，一部分来源于当前食品研究的热点，还有一部分来源于课内实验的拓展。每个实验项目设置24~32学时（1学分），每个项目限定选修人数20人。开放实验有综合性和设计性2类实验，设计性实验鼓励学生进行产品开发，最终达到能独立制定产品工艺流程，完成产品试制的目的。综合性实验以单元操作或仪器设备操作为重点，使学生综合利用所学知识，培养其提出问题、分析问题和解决问题的能力，综合操作性实验以设备或仪器的操作为重点，侧重对学生工程操作技术的训练。

3改革教学模式

传统的实验教学中，学生根据教师讲授的方法按部就班地进行操作步骤，几乎没有发现问题、设计实验方案、判断与解决问题等过程，使学生的科研思路狭窄，对遇到的不确定性和不可预期性的实验现象无法找到解决的办法。以“莲藕酶促褐变的抑制及保鲜藕片的制作”项目为例，探讨项目教学法在“食品化学开放实验”中的应用。3.1问题的提出。在开课前，教师讲授项目的来源和最终的成果要求，同时基于问题导向，提出有关问题。例如，原材料如何选择，影响藕片品质的因素、藕片的处理工艺和方法，如何控制藕片的变色，如何包装，如何控制生产成本保障食用安全？依据食品化学理论课中酶、色素这2章所涉及的多酚类化合物的酶促褐变机制及控制原理，学生分组查阅相关资料文献，设计实验方案。实验预期目标是筛选出抑制褐变的最佳组合剂，制备出食用营养安全、绿色健康的鲜藕片。3.2方案论证。学生自行设计实验方案，在规定时间内向指导教师汇报，每个小组的汇报时间15min，指导教师与学生讨论实验方案的可行性，同时对每位学生提出问题，以便了解实验方案设计的参与度。针对莲藕的褐变问题，各组提出的处理方法有热处理、酸法、亚硫酸盐法、驱除氧法、肉桂酸或阿魏酸法等，每组都设计了2种以上的处理方法来抑制褐变，有的采用三因素三水平设计了L9（34）正交试验，有的采用传统方法和现代新方法进行比较。以测定多酚氧化酶活性、褐变度、硬度等为指标，评价鲜藕片的品质。所使用的主要仪器设备有紫外可见分光光度计、质构仪、真空充气包装机等。在设计选用哪种抑制褐变及处理方法时，分别从经济效益、食用营养和安全等方面探讨了抑制褐变的处理方法和处理工艺。实验方案的论证和讨论中，将前沿知识用于教学中，开拓学生的思路，培养学生发现问题、提出问题和分析问题的能力，尤其是培养学生的科研素养和新思维能力。3.3项目实施。实验前学生提交实验所需的材料、食品添加剂、仪器设备等清单，指导教师购买实验材料、调试仪器设备。在实验操作实施过程中，实验室实行开放状态。学生根据拟定好的实验方案进行原料处理、试剂配置、仪器设备调试等，指导教师时时跟踪实验操作过程，及时给予指导。实验中针对抑制褐变方法，选用经济有效、食用安全的抑制剂。对于实验中遇到的不可预期的现象时，学生再次查阅文献资料，解决出现的问题，修定实验方案，直至达到有效的实验结果。例如，实验中测定多酚氧化酶的酶活时，数据测定不稳定，通过综合分析找出了操作中存在的问题并加以解决。在进行实验数据和现象分析时，大多数学生只知其然不知其所以然，通过教师指导，学生再次查阅文献，在实验报告中能用理论恰当地分析实验现象和原因。这种基于问题导向的实验教学模式，大大提升了学生提出探究性问题的能力和解决复杂工程问题的能力。3.4考核评价。传统的实验教学评价一般包括考勤、实验表现和实验报告，没有真正体现学生的能动学习和科研素养[3-4]。“食品化学开放实验”的考核评价包括实验方案设计、实验表现和实验报告3个部分，主要考核内容包括在实验方案设计中的参与度、方案论证时对问题的解答情况、实验方案的合理性；实验过程中的参与和协作程度、对问题的解决能力、动手能力等；实验结果的分析与讨论、独到见解等。3个部分的考核评价成绩比例为4∶3∶3，注重评价实验过程的实验方案设计阶段，能反映学生掌握和运用知识的能力。这种过程性考核评价是强调实验项目实施中对学生的综合评价，具有导向、诊断、调节和激励等属性[5]。

4结语

“食品化学开放实验”是提升学生综合运用知识能力、解决复杂工程问题能力、锻炼操作能力和协调沟通能力等的重要环节，这些能力的达成，有助于工程教育认证中食品专业人才培养目标的达成，学校“食品化学开放实验”的设计性实验已连续实施了5年，收到了较好的教学效果，学生受益匪浅。通过引入项目教学法，并与传统的实验教学方法进行比较，在项目教学法模式下，构建有效的开放实验教学内容、开放实验室、进行过程考核评价，能有效激发学生主动探究学习，开发学生的创新思维，提升学生分析和解决实际问题的能力、实践动手能力，以及解决食品加工中复杂工程问题的能力，为学生达到毕业要求与专业培养目标奠定了坚实基础。基于工程教育认证的成果导向、以学生为中心、持续改进等核心理念[6]，“食品化学开放实验”还需不断优化开放实验项目，持续改进教学过程，不断提升教学质量，以保障毕业要求与培养目标相符合，满足工程教育专业认证的要求。

作者:邵秀芝 孙华 于功明 曲静然 单位:齐鲁工业大学