食品科學(xué)與工程類專業(yè)課程中綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施
——以“食品安全與質(zhì)量管理學(xué)”為例

吳小勇，黃建蓉，王志江，談偉君，鐘南京

（廣東藥科大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，廣東中山528453）

“民以食為天”，食品提供人體生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)，是人類賴以生存、繁衍的必需品。食品的質(zhì)量與安全關(guān)系到消費(fèi)者的生命健康，是食品的重要屬性?？刂坪檬称返馁|(zhì)量，保證食品安全，是食品從業(yè)人員必須堅(jiān)守的職業(yè)準(zhǔn)則。為加強(qiáng)食品質(zhì)量安全專業(yè)人才培養(yǎng)，2001年教育部批準(zhǔn)食品質(zhì)量與安全專業(yè)作為編外目錄專業(yè)率先在西北農(nóng)林科技大學(xué)設(shè)立，2002年食品質(zhì)量與安全專業(yè)正式成為教育部批準(zhǔn)的高校本科專業(yè)，并批準(zhǔn)了中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等16所高等院校開辦此專業(yè)。截至2020年9月，教育部批準(zhǔn)設(shè)立及備案的食品質(zhì)量與安全專業(yè)的高等院校共213所，其中農(nóng)林類高校34所，占總數(shù)的16%；輕工、理工、科技類及綜合性高校156所，占73%；醫(yī)藥學(xué)類院校23所，占11%。

“食品安全與質(zhì)量管理學(xué)”是食品質(zhì)量與安全專業(yè)本科生的一門專業(yè)必修課，課程主要目的是講解食品安全、質(zhì)量等基本概念，分析在食品生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)運(yùn)和銷售過程中可能出現(xiàn)的影響食品質(zhì)量與安全的各種因素，介紹常見食品質(zhì)量、食品安全控制技術(shù)及其基本原理和具體實(shí)施方法等。

綜合性實(shí)驗(yàn)是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及課程綜合知識(shí)或與課程相關(guān)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)主要有以下3種類型，第一類是涉及課程多個(gè)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的綜合性實(shí)驗(yàn)，第二類是涉及多門課程多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的綜合性實(shí)驗(yàn)，第三類是多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合類實(shí)驗(yàn)。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指結(jié)合課程教學(xué)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行的一種由學(xué)生自主完成的探索性實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一般由教師指定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和要求，給出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，由學(xué)生在參考相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，運(yùn)用已掌握的基本知識(shí)、基本原理和實(shí)驗(yàn)基本技能實(shí)施實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)基本技能主要是通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)習(xí)得。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)側(cè)重于驗(yàn)證某一定律、某一個(gè)結(jié)論或單一的基本操作、基本訓(xùn)練，綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)都是建立在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上。

綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)手段的綜合，激發(fā)學(xué)生的參與性、合作性和創(chuàng)造性，使學(xué)生靈活應(yīng)用所掌握的知識(shí)，形成綜合考慮問題的思維方式[1]。通過開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生與教師之間的互動(dòng)，對(duì)改善教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量具有重要作用。因此，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在專業(yè)課程教學(xué)中的實(shí)施，成為專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新思維培養(yǎng)的關(guān)鍵性教學(xué)環(huán)節(jié)之一[2-6]。

“食品安全與質(zhì)量管理學(xué)”課程綜合性很強(qiáng)，涉及到“食品微生物學(xué)”“食品化學(xué)”“食品工藝學(xué)”“食品檢驗(yàn)”“食品加工保藏原理”“毒理學(xué)”“營養(yǎng)學(xué)”“標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)”“管理學(xué)”等多門課程，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置應(yīng)考慮多學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用。在借鑒同行相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和方法的基礎(chǔ)上，學(xué)校的“食品安全與質(zhì)量管理學(xué)”設(shè)置了以下2個(gè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，在人才培養(yǎng)方面取得了一定成效，現(xiàn)分析總結(jié)如下。

1 泡菜的制作及其質(zhì)量安全控制綜合性實(shí)驗(yàn)

泡菜是一種以蔬菜為主要原料的傳統(tǒng)發(fā)酵食品，因來源廣泛、風(fēng)味特別而市場越來越大。泡菜的制作主要是“食品工藝學(xué)”“食品加工與保藏學(xué)”的課程知識(shí)，泡菜產(chǎn)品的感官評(píng)價(jià)、理化檢驗(yàn)屬于“食品分析”課程知識(shí)，泡菜產(chǎn)品的質(zhì)量安全控制屬于“食品安全與質(zhì)量管理學(xué)”的范疇[7]。

泡菜的制作及其質(zhì)量安全控制綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)見表1。

泡菜感官評(píng)價(jià)體現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)中感官指標(biāo)的監(jiān)管，同時(shí)包含了食品感官科學(xué)的理論知識(shí)。泡菜理化指標(biāo)（亞硝酸鹽、總酸、食鹽含量）涉及檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生理解食品中亞硝酸鹽污染物的來源及控制方法，以及泡菜產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中總酸和食鹽這2個(gè)指標(biāo)對(duì)于質(zhì)量管理的意義。

危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)（Hazard Analysis and Critical Control Point，HACCP）體系是一種能有效降低食品安全風(fēng)險(xiǎn)的食品安全管理體系，可應(yīng)用于食品供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，在國際上被廣泛應(yīng)用。泡菜HACCP體系建立的案例討論課，采取情景模擬的方式，學(xué)生組成HACCP小組，按照建立HACCP的步驟，制定HACCP計(jì)劃書。每個(gè)小組派出代表上臺(tái)發(fā)言，將本組討論結(jié)果與其他組分享，并進(jìn)一步互相討論，成功地將課程抽象的理論知識(shí)應(yīng)用在實(shí)際的產(chǎn)品中。完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生的專業(yè)知識(shí)得到了鞏固，專業(yè)綜合素質(zhì)和能力得到了鍛煉。

2 新型冰激凌的制作及品質(zhì)控制綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

冰激凌是人們喜愛的冷凍飲品之一，冰激凌的配方對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)和理化指標(biāo)具有決定性的影響。實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)專業(yè)知識(shí)，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)一款新型冰激凌產(chǎn)品，并完成產(chǎn)品制作、產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)和理化指標(biāo)檢驗(yàn)等內(nèi)容。此實(shí)驗(yàn)是一個(gè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

新型冰激凌的制作及品質(zhì)控制綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)表2。

表2 新型冰激凌的制作及品質(zhì)控制綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

冰激凌的配方中經(jīng)常用到的食品添加劑有乳化劑、增稠劑、甜味劑、著色劑和香精等，乳化劑和增稠劑是滿足冰激凌加工工藝所必需的添加劑，對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)起著重要作用；通過甜味劑、著色劑和香精的使用可以使得成品的色香味等感官品質(zhì)更加完美。根據(jù)食品設(shè)計(jì)的基本思路和方法，在主體骨架、調(diào)色、調(diào)香、調(diào)味、品質(zhì)改良、功能營養(yǎng)設(shè)計(jì)各階段，選擇適宜的原輔料和食品添加劑，配合恰當(dāng)?shù)墓に嚵鞒?，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前，首先要理解食品添加劑使用安全標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，以及不同類別食品添加劑對(duì)于食品加工的作用，以保證制作出來的冰激凌符合食品安全的要求和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

通過對(duì)自己設(shè)計(jì)、制作的新型冰激凌進(jìn)行感官評(píng)價(jià)及理化指標(biāo)（包括膨脹率、總固形物、總糖、粗脂肪等）檢測(cè)，并與市售類似產(chǎn)品進(jìn)行比較，學(xué)生對(duì)自己設(shè)計(jì)、制作的產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)有更清楚的認(rèn)識(shí)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合相關(guān)理論知識(shí)，應(yīng)用質(zhì)量控制工具（調(diào)查表法、分層法、相關(guān)圖法、直方圖、控制圖法、因果分析圖法）對(duì)影響產(chǎn)品品質(zhì)的因素進(jìn)行全面分析評(píng)價(jià)。經(jīng)過探索總結(jié)，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)、生產(chǎn)、指標(biāo)檢測(cè)和食品安全與質(zhì)量監(jiān)管等方面結(jié)合起來，將綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式應(yīng)用在該課程中，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)理解在實(shí)際生產(chǎn)過程中食品安全與質(zhì)量管理的理論是如何貫穿在食品生產(chǎn)全過程中的。完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生對(duì)食品新產(chǎn)品開發(fā)流程有了更深入的理解，學(xué)生的專業(yè)知識(shí)得到了鞏固，專業(yè)綜合素質(zhì)和能力也得到了提高。

3 實(shí)施成效

課程通過泡菜的制作及其質(zhì)量安全控制綜合性實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生掌握HACCP原理及其實(shí)施方法；通過新型冰激凌的制作器品質(zhì)控制綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)使學(xué)生熟悉食品標(biāo)準(zhǔn)在食品生產(chǎn)經(jīng)營中的重要性；并幫助學(xué)生理解配方、工藝對(duì)食品品質(zhì)的影響，掌握分析影響產(chǎn)品質(zhì)量的原因。通過實(shí)施上述2個(gè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解進(jìn)一步加深，對(duì)專業(yè)技術(shù)問題的理解和思考也更加全面和深入，分析問題、解決問題的能力得到明顯提高，為學(xué)生畢業(yè)后從事專業(yè)技術(shù)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在學(xué)校食品專業(yè)課程中應(yīng)用雖然取得了一定成效，但仍存在一些問題。部分學(xué)生查閱文獻(xiàn)制定方案的能力和實(shí)驗(yàn)基本技能比較薄弱，對(duì)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)顯得無所適從，不能合理安排實(shí)驗(yàn)方案并順利實(shí)施。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)帶教教師也提出了更高的要求，需要教師具備對(duì)專業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通的能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生出現(xiàn)的問題能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并提出整改意見，在最后的總結(jié)匯報(bào)時(shí)能全面評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師應(yīng)加強(qiáng)自身業(yè)務(wù)能力，在理論授課和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)實(shí)施的過程中，應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的基本技能，進(jìn)而通過綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的反復(fù)訓(xùn)練提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新思維能力。

課程開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)沒有配套的實(shí)驗(yàn)教材，需要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)自編實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書在實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)處理、結(jié)果討論等方面應(yīng)有別于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)。應(yīng)注意知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，主要以提示性的指引為主，既要給學(xué)生創(chuàng)新性思考留下足夠的空間，又要確保學(xué)生經(jīng)過訓(xùn)練達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。

綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)涉及的內(nèi)容比較多，首先要強(qiáng)調(diào)學(xué)生能夠充分理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮突纠碚?；指?dǎo)教師向?qū)W生提供相關(guān)的文獻(xiàn)資料來源（如中國知網(wǎng)的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)、食品伙伴網(wǎng)上提供的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)），幫助學(xué)生提高查閱文獻(xiàn)資料的能力；并針對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目給出相關(guān)的思考題，引導(dǎo)學(xué)生討論的思路。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)非常有益，先分組查閱文獻(xiàn)，討論確定實(shí)驗(yàn)方案；分析檢測(cè)實(shí)驗(yàn)需自行配制實(shí)驗(yàn)所需的試劑，做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，使用儀器設(shè)備前需熟悉儀器設(shè)備的使用方法和注意事項(xiàng)；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后分小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)行分析，各小組互相分享和評(píng)價(jià)各自制作的產(chǎn)品，最后由教師進(jìn)行總結(jié)。教師在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中主要起引導(dǎo)作用，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與的熱情。