“雙一流”背景下基于學生創新能力培養的食品化學課程及實驗的探索與實踐①

陳可先 陳忠秀 田師一

(浙江工商大學食品與生物工程學院)

一、導 言

2016年初教育部印發的《教育部2016年工作要點》提出了世界一流大學和一流學科建設的“雙一流”建設計劃，并于2017年正式發布第一批名單?！半p一流”建設引領了各高校與各學科資源的整合與優化。一流大學和一流學科的建設離不開一流人才的培養，而一流人才的培養則更需關注學生的創新意識、創新素質與創新能力的協同培養。

食品化學課程及實驗是浙江工商大學食品與生物工程學院食品質量與安全專業人才培養模式中既基礎又核心的具有階梯式進程的課程體系，包括：四大化學(無機化學、物理化學、分析化學和有機化學)；以食品化學為基礎的分子食品學；以分析化學為基礎的食品檢驗學、儀器分析與食品檢驗學及實驗；以學生學科綜合能力運用和與未來就業相銜接的專業核心大實驗等課程。在這些食品化學課程的教學與實驗過程中，我們始終以學生為中心，以2018年教育部《教育信息化2.0行動計劃》為指導，以培養學生的創新能力為目標，不斷探索新的教學方法與新的教學技術。

筆者自2016年任教以來，先后參與了分子食品學、食品檢驗學和食品質量與安全專業核心大實驗等食品化學核心課程的教學與研究，在如何通過課程的教學指導來培養學生的創新意識和自主探究能力，如何讓學生綜合運用所學知識解決當前社會食品品質與安全問題等方面有了一些新的認識與見解，主要包括將獨立科研能力培養與學生綜合創新素質融入課程教學，體現基于成果導向的教育思維(OBE)，通過科研與教學相長模式，在實際案例研究中全方位提升學生分析問題、解決問題、思考問題等能力，以期為食品化學同行的教學研究提供參考。以下內容以食品質量與安全專業核心大實驗課程體系中筆者授課的一個食品化學實驗(肉制品中營養素與重金屬含量的測定)為例加以說明。

二、以創新能力與興趣培養為導向的實踐

筆者認為，通過食品化學課程培養學生的創新能力，首先要激發學生的興趣與探知欲。這是因為近年來浙江省出臺了普通高考選考政策，多數學生未選考化學，而食品化學類課程知識點多，綜合理解與運用能力要求高。食品化學實驗的教學內容應該來自生活，一方面更能引起學生的興趣與共鳴，另一方面更加能推進教學的順利開展。因此，筆者在食品化學課程教學過程中做了一些理性設計，從學生的興趣出發，培養學生的獨立科研能力。

以肉制品中重金屬含量測定的化學實驗為例。筆者將班級同學分成8組，每組學生3—4位，實現小班化教學，并讓每組學生自己選擇具體的實驗對象：肉制品，如魚肉、豬肉、鴨肉等，既可以是新鮮樣品，也可以是腌制的樣品，還可以自行選擇肥肉或瘦肉；重金屬也可以根據自己的關注點自行確定種類。

在此基礎上，每組同學圍繞各自關注的這些對象，通過筆者教學的文獻查閱方法和閱讀方法(詳見“可可食學”微信公眾號)去Chem，AnalyticChemistry，FoodAnalyticalmethods，JournalofChromatographyA/B等重要的期刊主頁、國家標準網站或Web of Science等重要數據庫里查找相應文獻，整理并形成一份相對可行的實驗方案，供任課教師評閱。該方案中需充分體現實驗操作流程、試劑種類及其用量、玻璃器皿數量及規格、樣品的前處理方法、儀器要求及其可能的參數設置、實驗環境的要求及注意事項、定量方法、含量計算方法(空白實驗)、檢測方法的精密度/檢測限、國家對其在食品中的限量標準、常用檢測的常用方法對比及其選擇依據等等。每組同學需在將食品化學實驗前完成實驗流程簡圖及其含量要求的繪制。

通過任課教師的評閱與修改后，學生可在規定時間內實施食品化學實驗方案，包括購買試劑與其他耗材、整理玻璃器皿等。以肉制品中重金屬含量測定的化學實驗為例，多數同學選擇了濕法消解這個化學前處理方法和基于電感耦合等離子質譜的含量分析的化學實驗。在實驗之前，所有的學生須熟悉化學實驗流程與儀器操作，包括仔細閱讀，了解儀器原理、化學實驗原理等，抽查考核合格后才可以在給定的時間內進行獨立的實驗操作。在實驗結束后，每組學生獨立并及時完成實驗報告。食品化學實驗報告中應體現實驗細節、實驗現象、結果分析、實驗心得和數據處理等內容。

通過對幾個以學生自主能力探究為途徑的食品化學實驗過程的學習與總結，學生的自信心增強，獨立科研能力方面得到了較好的提升，為未來就業與繼續深造奠定基礎。

三、以新媒體為平臺的實踐

食品化學課程及實驗的教學需要配合新媒體平臺，包括愛課程、好大學在線、智慧樹、Coursera和中國大學(MOOC)慕課等。這些新媒體平臺有著很豐富的食品化學課程資源，比如華中農業大學的國家精品課程“無機及分析化學”、江南大學的“食品化學”。這些網絡新媒體資源可以很好地輔助食品化學類課程教學，也可以通過這些新媒體平臺中的微視頻讓學生在不接觸儀器或不了解方法的情況下較好地熟悉所用儀器與方法的原理與要求。

四、以學生創新素質培養為導向的實踐

學生創新素質的培養在學生創新能力培養過程中有著舉足輕重的作用。在食品化學課程及實驗的教學過程中，我們一直注重學生的創新素質教育與培養，形成了以“一課多考”形成性評價為特色的食品化學教學模式，不僅督促學生及時學習與消化，而且使其養成良好的化學課程學習與總結的習慣。食品化學類課程的知識點多，如果平時不加以消化吸收，學生很難在期末考試前短時間的復習中深入理解與綜合運用。筆者近年來在如何培養學生創新能力與創新素質方面獲得了學校的教學改革項目支持，并在食品化學課程教學及實驗過程中加以運用，這既體現了形成性評價的指標，又有助于任課教師及時了解學生的學習情況，適時調整教學方式。

以肉制品中重金屬含量測定的化學實驗為例。在實驗開始前，筆者對學生提交的實驗方案的完整性、字跡工整程度等方面進行打分。實驗過程中，從學生實驗的操作細節、衣著得體程度、團隊合作意識等角度打分。實驗報告提交后，根據實驗現象記錄、字跡工整程度、圖文并茂程度、結果計算、結果對比分析、實驗心得、實驗流程圖制作、實驗條件記錄、數據處理清晰度、有無便簽等評分(詳見“可可食學”微信公眾號)。筆者將這些指標賦予相應分數與比重，最后綜合計算出總成績，其中，實驗方案約占30%，平時操作成績占30%，報告成績占40%。這種模式能更好地評價學生，與此同時也能更好地引導學生注意細節、實驗規范等，這對提高學生的獨立科研能力有著協同增強作用。

五、結論與展望

筆者希望學生通過食品化學課程及實驗的學習與實踐，切實提高學生的獨立科研能力與創新素質，也希望學生在課程學習及實驗過程中獲得自信與自豪感，以便使他們能更好地適應未來化學領域中的各種挑戰。筆者認為，在大學的食品化學課程及實驗教學中，化學實驗的內容對學生來說僅是媒介，而學生通過這類有導向性的食品化學課程及實驗的深入學習與探索訓練，能從中獲取迎接未來各種挑戰的自信和必要的學習技能。如果食品化學類課程能夠將一課多考與獨立科研能力培養相結合，必然將有助于教學相長，改善教學效果，也有助于提高學生的學習主動性和自主性。