“雙一流”背景下基于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的食品化學(xué)課程及實(shí)驗(yàn)的探索與實(shí)踐①

陳可先 陳忠秀 田師一

(浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院)

一、導(dǎo) 言

2016年初教育部印發(fā)的《教育部2016年工作要點(diǎn)》提出了世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)的“雙一流”建設(shè)計(jì)劃，并于2017年正式發(fā)布第一批名單?！半p一流”建設(shè)引領(lǐng)了各高校與各學(xué)科資源的整合與優(yōu)化。一流大學(xué)和一流學(xué)科的建設(shè)離不開(kāi)一流人才的培養(yǎng)，而一流人才的培養(yǎng)則更需關(guān)注學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新素質(zhì)與創(chuàng)新能力的協(xié)同培養(yǎng)。

食品化學(xué)課程及實(shí)驗(yàn)是浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院食品質(zhì)量與安全專業(yè)人才培養(yǎng)模式中既基礎(chǔ)又核心的具有階梯式進(jìn)程的課程體系，包括：四大化學(xué)(無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)和有機(jī)化學(xué))；以食品化學(xué)為基礎(chǔ)的分子食品學(xué)；以分析化學(xué)為基礎(chǔ)的食品檢驗(yàn)學(xué)、儀器分析與食品檢驗(yàn)學(xué)及實(shí)驗(yàn)；以學(xué)生學(xué)科綜合能力運(yùn)用和與未來(lái)就業(yè)相銜接的專業(yè)核心大實(shí)驗(yàn)等課程。在這些食品化學(xué)課程的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們始終以學(xué)生為中心，以2018年教育部《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》為指導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為目標(biāo)，不斷探索新的教學(xué)方法與新的教學(xué)技術(shù)。

筆者自2016年任教以來(lái)，先后參與了分子食品學(xué)、食品檢驗(yàn)學(xué)和食品質(zhì)量與安全專業(yè)核心大實(shí)驗(yàn)等食品化學(xué)核心課程的教學(xué)與研究，在如何通過(guò)課程的教學(xué)指導(dǎo)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和自主探究能力，如何讓學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決當(dāng)前社會(huì)食品品質(zhì)與安全問(wèn)題等方面有了一些新的認(rèn)識(shí)與見(jiàn)解，主要包括將獨(dú)立科研能力培養(yǎng)與學(xué)生綜合創(chuàng)新素質(zhì)融入課程教學(xué)，體現(xiàn)基于成果導(dǎo)向的教育思維(OBE)，通過(guò)科研與教學(xué)相長(zhǎng)模式，在實(shí)際案例研究中全方位提升學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、思考問(wèn)題等能力，以期為食品化學(xué)同行的教學(xué)研究提供參考。以下內(nèi)容以食品質(zhì)量與安全專業(yè)核心大實(shí)驗(yàn)課程體系中筆者授課的一個(gè)食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)(肉制品中營(yíng)養(yǎng)素與重金屬含量的測(cè)定)為例加以說(shuō)明。

二、以創(chuàng)新能力與興趣培養(yǎng)為導(dǎo)向的實(shí)踐

筆者認(rèn)為，通過(guò)食品化學(xué)課程培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，首先要激發(fā)學(xué)生的興趣與探知欲。這是因?yàn)榻陙?lái)浙江省出臺(tái)了普通高考選考政策，多數(shù)學(xué)生未選考化學(xué)，而食品化學(xué)類課程知識(shí)點(diǎn)多，綜合理解與運(yùn)用能力要求高。食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該來(lái)自生活，一方面更能引起學(xué)生的興趣與共鳴，另一方面更加能推進(jìn)教學(xué)的順利開(kāi)展。因此，筆者在食品化學(xué)課程教學(xué)過(guò)程中做了一些理性設(shè)計(jì)，從學(xué)生的興趣出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立科研能力。

以肉制品中重金屬含量測(cè)定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)為例。筆者將班級(jí)同學(xué)分成8組，每組學(xué)生3—4位，實(shí)現(xiàn)小班化教學(xué)，并讓每組學(xué)生自己選擇具體的實(shí)驗(yàn)對(duì)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(jù)自己的關(guān)注點(diǎn)自行確定種類。

在此基礎(chǔ)上，每組同學(xué)圍繞各自關(guān)注的這些對(duì)象，通過(guò)筆者教學(xué)的文獻(xiàn)查閱方法和閱讀方法(詳見(jiàn)“可可食學(xué)”微信公眾號(hào))去Chem，AnalyticChemistry，F(xiàn)oodAnalyticalmethods，JournalofChromatographyA/B等重要的期刊主頁(yè)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)站或Web of Science等重要數(shù)據(jù)庫(kù)里查找相應(yīng)文獻(xiàn)，整理并形成一份相對(duì)可行的實(shí)驗(yàn)方案，供任課教師評(píng)閱。該方案中需充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作流程、試劑種類及其用量、玻璃器皿數(shù)量及規(guī)格、樣品的前處理方法、儀器要求及其可能的參數(shù)設(shè)置、實(shí)驗(yàn)環(huán)境的要求及注意事項(xiàng)、定量方法、含量計(jì)算方法(空白實(shí)驗(yàn))、檢測(cè)方法的精密度/檢測(cè)限、國(guó)家對(duì)其在食品中的限量標(biāo)準(zhǔn)、常用檢測(cè)的常用方法對(duì)比及其選擇依據(jù)等等。每組同學(xué)需在將食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)前完成實(shí)驗(yàn)流程簡(jiǎn)圖及其含量要求的繪制。

通過(guò)任課教師的評(píng)閱與修改后，學(xué)生可在規(guī)定時(shí)間內(nèi)實(shí)施食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，包括購(gòu)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(cè)定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，多數(shù)同學(xué)選擇了濕法消解這個(gè)化學(xué)前處理方法和基于電感耦合等離子質(zhì)譜的含量分析的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)之前，所有的學(xué)生須熟悉化學(xué)實(shí)驗(yàn)流程與儀器操作，包括仔細(xì)閱讀，了解儀器原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理等，抽查考核合格后才可以在給定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)操作。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，每組學(xué)生獨(dú)立并及時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果分析、實(shí)驗(yàn)心得和數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。

通過(guò)對(duì)幾個(gè)以學(xué)生自主能力探究為途徑的食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的學(xué)習(xí)與總結(jié)，學(xué)生的自信心增強(qiáng)，獨(dú)立科研能力方面得到了較好的提升，為未來(lái)就業(yè)與繼續(xù)深造奠定基礎(chǔ)。

三、以新媒體為平臺(tái)的實(shí)踐

食品化學(xué)課程及實(shí)驗(yàn)的教學(xué)需要配合新媒體平臺(tái)，包括愛(ài)課程、好大學(xué)在線、智慧樹(shù)、Coursera和中國(guó)大學(xué)(MOOC)慕課等。這些新媒體平臺(tái)有著很豐富的食品化學(xué)課程資源，比如華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的國(guó)家精品課程“無(wú)機(jī)及分析化學(xué)”、江南大學(xué)的“食品化學(xué)”。這些網(wǎng)絡(luò)新媒體資源可以很好地輔助食品化學(xué)類課程教學(xué)，也可以通過(guò)這些新媒體平臺(tái)中的微視頻讓學(xué)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(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)為導(dǎo)向的實(shí)踐

學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)過(guò)程中有著舉足輕重的作用。在食品化學(xué)課程及實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，我們一直注重學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)教育與培養(yǎng)，形成了以“一課多考”形成性評(píng)價(jià)為特色的食品化學(xué)教學(xué)模式，不僅督促學(xué)生及時(shí)學(xué)習(xí)與消化，而且使其養(yǎng)成良好的化學(xué)課程學(xué)習(xí)與總結(jié)的習(xí)慣。食品化學(xué)類課程的知識(shí)點(diǎn)多，如果平時(shí)不加以消化吸收，學(xué)生很難在期末考試前短時(shí)間的復(fù)習(xí)中深入理解與綜合運(yùn)用。筆者近年來(lái)在如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力與創(chuàng)新素質(zhì)方面獲得了學(xué)校的教學(xué)改革項(xiàng)目支持，并在食品化學(xué)課程教學(xué)及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加以運(yùn)用，這既體現(xiàn)了形成性評(píng)價(jià)的指標(biāo)，又有助于任課教師及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，適時(shí)調(diào)整教學(xué)方式。

以肉制品中重金屬含量測(cè)定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)為例。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，筆者對(duì)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)方案的完整性、字跡工整程度等方面進(jìn)行打分。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，從學(xué)生實(shí)驗(yàn)的操作細(xì)節(jié)、衣著得體程度、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)等角度打分。實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄、字跡工整程度、圖文并茂程度、結(jié)果計(jì)算、結(jié)果對(duì)比分析、實(shí)驗(yàn)心得、實(shí)驗(yàn)流程圖制作、實(shí)驗(yàn)條件記錄、數(shù)據(jù)處理清晰度、有無(wú)便簽等評(píng)分(詳見(jiàn)“可可食學(xué)”微信公眾號(hào))。筆者將這些指標(biāo)賦予相應(yīng)分?jǐn)?shù)與比重，最后綜合計(jì)算出總成績(jī)，其中，實(shí)驗(yàn)方案約占30%，平時(shí)操作成績(jī)占30%，報(bào)告成績(jī)占40%。這種模式能更好地評(píng)價(jià)學(xué)生，與此同時(shí)也能更好地引導(dǎo)學(xué)生注意細(xì)節(jié)、實(shí)驗(yàn)規(guī)范等，這對(duì)提高學(xué)生的獨(dú)立科研能力有著協(xié)同增強(qiáng)作用。

五、結(jié)論與展望

筆者希望學(xué)生通過(guò)食品化學(xué)課程及實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，切實(shí)提高學(xué)生的獨(dú)立科研能力與創(chuàng)新素質(zhì)，也希望學(xué)生在課程學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獲得自信與自豪感，以便使他們能更好地適應(yīng)未來(lái)化學(xué)領(lǐng)域中的各種挑戰(zhàn)。筆者認(rèn)為，在大學(xué)的食品化學(xué)課程及實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)僅是媒介，而學(xué)生通過(guò)這類有導(dǎo)向性的食品化學(xué)課程及實(shí)驗(yàn)的深入學(xué)習(xí)與探索訓(xùn)練，能從中獲取迎接未來(lái)各種挑戰(zhàn)的自信和必要的學(xué)習(xí)技能。如果食品化學(xué)類課程能夠?qū)⒁徽n多考與獨(dú)立科研能力培養(yǎng)相結(jié)合，必然將有助于教學(xué)相長(zhǎng)，改善教學(xué)效果，也有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和自主性。