食品科學(xué)與工程專業(yè)模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)與實(shí)踐

于泓鵬 劉曉麗 段雪娟 吳克剛 何東 柴向華

摘? 要：實(shí)踐教學(xué)是食品科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)專業(yè)人才的重要環(huán)節(jié)，作為實(shí)踐教學(xué)重要場(chǎng)所的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)尤為重要。文章以工程教育認(rèn)證為鍥機(jī)，剖析食品專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀和問題，根據(jù)食品加工行業(yè)生產(chǎn)多樣化、一體化、系統(tǒng)化的特點(diǎn)，提出加工單元模塊化教學(xué)，以綠色加工示范平臺(tái)為基地，以多模塊加工單元為實(shí)驗(yàn)形式，圍繞專業(yè)要求設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，合理分解實(shí)驗(yàn)打分項(xiàng)目，量化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建科學(xué)的食品實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。項(xiàng)目的實(shí)施使學(xué)生熟悉科研設(shè)計(jì)的基本思路并掌握食品加工工藝流程和技術(shù)，專業(yè)素質(zhì)進(jìn)一步提升。

關(guān)鍵詞：食品科學(xué)與工程;實(shí)踐教學(xué);模塊化;教改;實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2022）14-0086-04

Abstract： Practical teaching is an important part of cultivating professional talents in food science and engineering， and the construction of laboratories as an important place for practical teaching is particularly important. That is， based on the green processing demonstration platform and the multi-module processing unit as the experimental form， different experimental contents are set around the professional requirements， experimental scoring items are reasonably decomposed，and evaluation standards are quantitative so as to construct a scientific food experimental teaching system. That is， with the green processing demonstration platform as the base and the multi-module processing unit as the experimental form， different experimental contents are set up around the professional requirements， the experimental scoring items are accurately decomposed， evaluation criteria are reasonable quantitative， so as to build a scientific food experimental teaching system. The implementation of the project enables students to familiarize themselves with the basic ideas of scientific research and design and master the process and technology of food processing， thereby improving their professional quality.

Keywords： food science and engineering; practical teaching; modularization; educational reform; laborator yconstruction

食品科學(xué)與工程專業(yè)是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用型專業(yè)，它對(duì)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的要求較高，專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生掌握專業(yè)技能、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力不可替代的環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校期間獲得實(shí)踐能力和職業(yè)綜合能力的最主要途徑和手段[1]。位處食品產(chǎn)業(yè)強(qiáng)省廣東省的廣東工業(yè)大學(xué)非常重視培養(yǎng)食品專業(yè)人才實(shí)踐創(chuàng)新能力，在進(jìn)行代表著工程教育最高等級(jí)認(rèn)證的工程教育專業(yè)認(rèn)證的過(guò)程中[2]，對(duì)食品專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)進(jìn)行一些摸索，剖析了現(xiàn)在食品科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀和共性問題，并針對(duì)共性問題從實(shí)驗(yàn)室布局改造和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系兩方面對(duì)食品專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了大膽的改革和創(chuàng)新，取得了一定的效果。

一、食品專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀與問題

食品專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于經(jīng)費(fèi)、面積、學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目雜、種類多等方面的原因，長(zhǎng)期以來(lái)存在下列幾方面的問題。

（一）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置碎片化

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開設(shè)比較碎片化，一方面是由于食品種類眾多、原料成分各異，實(shí)驗(yàn)方法、原理千差萬(wàn)別;另一方面是實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、學(xué)時(shí)限制，僅能開設(shè)代表性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，功能定位單一[3]，未能讓學(xué)生較全面地了解相關(guān)實(shí)驗(yàn)。以專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課食品分析為例，僅僅開設(shè)化學(xué)分析方法檢測(cè)食品幾大常規(guī)成分，而感官檢驗(yàn)法及食品中有害物質(zhì)、食品添加劑等的檢測(cè)分析涉及較少。

（二）開設(shè)實(shí)驗(yàn)在食品加工全產(chǎn)業(yè)鏈中覆蓋面小

食品工藝學(xué)類實(shí)驗(yàn)未覆蓋食品生產(chǎn)的整個(gè)工藝流程，一方面場(chǎng)地限制或缺少相關(guān)設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室可供學(xué)生選用的設(shè)備和技術(shù)有限;另一方面學(xué)時(shí)有限，學(xué)生未能了解食品加工的全流程，這些都極大限制了學(xué)生實(shí)踐、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4-5]。

（三）實(shí)驗(yàn)操作掐頭去尾

實(shí)驗(yàn)設(shè)置相對(duì)獨(dú)立，不夠系統(tǒng)[6]。即便是食品專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是僅僅停留在制備階段，前面的原料預(yù)處理，后續(xù)的包裝、貯藏、檢測(cè)都沒有涉及到。

（四）實(shí)驗(yàn)開設(shè)水平不高，創(chuàng)新性不強(qiáng)

專業(yè)實(shí)驗(yàn)的開設(shè)都是圍繞現(xiàn)有儀器來(lái)設(shè)置的，而現(xiàn)有設(shè)備多是常規(guī)的加工、分析檢測(cè)設(shè)備，分析加工設(shè)備較為單一，進(jìn)而影響了開設(shè)實(shí)驗(yàn)的水平，也使得學(xué)生在有限的設(shè)備資源里局限重重，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性不強(qiáng)[7]。

（五）教學(xué)內(nèi)容陳舊單一

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容陳舊、簡(jiǎn)單、重復(fù)，缺乏研究性、綜合性和設(shè)計(jì)性。驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)要求不高，只需要學(xué)生按照教材上或者老師給出的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，這樣導(dǎo)致了學(xué)生缺乏創(chuàng)新意識(shí)，以及分析問題和解決問題的能力。

（六）學(xué)生實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)薄弱

學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前未得到系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)培訓(xùn)，未建立實(shí)驗(yàn)室安全的考核制度，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全不重視[8]。

（七）實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)機(jī)制有待完善

實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)價(jià)是學(xué)生學(xué)習(xí)的指揮棒，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不清晰、未量化，評(píng)價(jià)體系相對(duì)單一，指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)主觀隨意，挫傷了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，對(duì)學(xué)生相關(guān)能力的評(píng)估不準(zhǔn)確[9]。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新

社會(huì)需求決定了學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，依據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)制定的畢業(yè)要求及培養(yǎng)方案需要符合相關(guān)產(chǎn)業(yè)的需求，根據(jù)食品加工行業(yè)生產(chǎn)多樣化、一體化、系統(tǒng)化的特點(diǎn)，提出加工單元模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以綠色加工示范平臺(tái)為基地，以多模塊加工單元為實(shí)驗(yàn)形式，圍繞專業(yè)要求設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，合理分解實(shí)驗(yàn)打分項(xiàng)目，量化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以期解決食品專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的諸多問題。同時(shí)引入特色領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目，通過(guò)設(shè)備模塊化連接，使平臺(tái)應(yīng)用范圍進(jìn)行延伸，促進(jìn)多個(gè)領(lǐng)域的研究，并帶動(dòng)本科生和研究生的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。

（一）實(shí)驗(yàn)室改造及實(shí)施方案

廣東工業(yè)大學(xué)近幾年加大對(duì)食品專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投入，購(gòu)置了原料處理、提取、殺菌、檢測(cè)、感官鑒定、封裝的多套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，再加上原有實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所空間日漸趨緊，為此專業(yè)整合實(shí)驗(yàn)設(shè)備，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室布局，建立適應(yīng)模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的食品加工模塊實(shí)驗(yàn)室。

模塊化食品加工實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)具有下面三個(gè)特點(diǎn)。 （1）實(shí)驗(yàn)室將食品加工生產(chǎn)線分解為七個(gè)加工單元模塊：原料處理區(qū)、成分提取區(qū)、蒸餾純化區(qū)、調(diào)配均質(zhì)區(qū)、殺菌區(qū)、灌裝封裝區(qū)、原料及成品檢驗(yàn)區(qū)，每個(gè)加工單元模塊有多種加工設(shè)備可供選擇。

（2）可以根據(jù)加工食品的工藝將加工單元模塊之間軟性連接，加工設(shè)備之間靈活組合，便于學(xué)生自由組合不同的加工技術(shù)，適應(yīng)不同類型的食品加工或原材料處理。

（3）每個(gè)加工單元模塊設(shè)置多種食品加工技術(shù)及相關(guān)設(shè)備，盡量涵蓋不同類型的食品加工技術(shù)，且便于學(xué)生對(duì)比分析不同加工技術(shù)的優(yōu)劣，例如成分提取區(qū)既設(shè)有蒸餾、萃取、壓榨等常規(guī)提取設(shè)備，也有微波輔助、分子蒸餾、超臨界萃取等食品加工的新設(shè)備供學(xué)生選擇，涵蓋了固體、液體等多種形態(tài)原料的提取。原料及成品檢驗(yàn)區(qū)既設(shè)有凱氏定氮儀、索氏提取儀等常規(guī)檢測(cè)設(shè)備，也有穩(wěn)定性分析儀、電子鼻、電子舌等檢測(cè)新設(shè)備，涵蓋了營(yíng)養(yǎng)素分析、微生物檢測(cè)、感官鑒定等多種食品分析方法。

食品加工模塊設(shè)置如圖1所示。

（二）構(gòu)建科學(xué)的食品專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

1. 基于食品加工模塊平臺(tái)靈活性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)

使學(xué)生對(duì)食品行業(yè)的生產(chǎn)工藝流程有一個(gè)系統(tǒng)完整的了解，改變過(guò)去學(xué)生僅按照由教師設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，變?yōu)樽寣W(xué)生參與實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，通過(guò)查閱各種文獻(xiàn)資料，對(duì)比模塊內(nèi)不同實(shí)驗(yàn)方法，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，給予學(xué)生較大的自由空間，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和思考問題的能力。

2. 以加工模塊為基礎(chǔ)，修訂食品專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

實(shí)驗(yàn)教學(xué)遵循漸進(jìn)式人才培養(yǎng)模式，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)形成從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)→專業(yè)實(shí)驗(yàn)→綜合性實(shí)驗(yàn)→創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，逐步提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：從知識(shí)點(diǎn)出發(fā)，開設(shè)一系列基礎(chǔ)性認(rèn)知驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)使學(xué)生掌握基礎(chǔ)的化學(xué)反應(yīng)、食品分析、食品工藝的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和原理。

專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)：以加工模塊為單元，對(duì)比開設(shè)具體食品加工技術(shù)實(shí)驗(yàn)，將專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容串聯(lián)起來(lái)，構(gòu)建具體加工技術(shù)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生熟悉食品加工的工藝和流程。

專業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：組合食品加工模塊，選擇食品加工技術(shù)，創(chuàng)新性的加工食品。將學(xué)生分為若干小組，小組成員通過(guò)查閱文獻(xiàn)、小組討論，在老師的指導(dǎo)下確定創(chuàng)意食品加工的具體方向，成員分工合作設(shè)計(jì)工藝流程，對(duì)比選擇加工方法，制備產(chǎn)品，并通過(guò)食品分析評(píng)估最終產(chǎn)品。

3. 引入特色領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目，延伸平臺(tái)應(yīng)用范圍

結(jié)合企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需求，引入學(xué)科特色領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)食品的試制，同時(shí)通過(guò)設(shè)備模塊化鏈接，使平臺(tái)應(yīng)用范圍延伸至新型調(diào)味料開發(fā)、海產(chǎn)品開發(fā)、天然功能性成分的開發(fā)，促進(jìn)多個(gè)領(lǐng)域的研究，并帶動(dòng)本科生課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生參加課外創(chuàng)新項(xiàng)目，一定程度上彌補(bǔ)了課內(nèi)學(xué)時(shí)不足、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目碎片化、內(nèi)容覆蓋面窄的不足。

4. 建立可量化的實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)機(jī)制

專業(yè)制定了《課程考核和課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)機(jī)制》，是課程考核及課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)的政策文件，包括實(shí)驗(yàn)課程的評(píng)價(jià)機(jī)制，依據(jù)此機(jī)制，專業(yè)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課程合理分解實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)打分項(xiàng)，量化各打分項(xiàng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，指引學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程注重各分項(xiàng)完成情況，注重實(shí)驗(yàn)安全操作和過(guò)程性評(píng)價(jià)，切實(shí)提高學(xué)生分析與解決實(shí)際問題的能力，提高專業(yè)綜合素質(zhì)，為學(xué)生步入社會(huì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。一門食品專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

從實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)、實(shí)驗(yàn)器材規(guī)整、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析六個(gè)角度進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)是考察學(xué)生能否根據(jù)實(shí)驗(yàn)原料特性選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案;實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)、實(shí)驗(yàn)器材規(guī)整和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理重在考察學(xué)生能否安全地開展實(shí)驗(yàn)研究和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析需要學(xué)生識(shí)別和判斷引起實(shí)驗(yàn)誤差的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和注意事項(xiàng)。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)會(huì)在課前公布，給學(xué)生解讀，指引學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)要點(diǎn)，部分評(píng)價(jià)指標(biāo)采用學(xué)生互評(píng)和教師評(píng)價(jià)相結(jié)合。

三、項(xiàng)目預(yù)期的成果和效果

通過(guò)模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施我校食品專業(yè)探索了適合廣東食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特色化教學(xué)模式。本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)施，使學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性大大提高，讓學(xué)生熟悉了科研設(shè)計(jì)的基本思路并掌握食品加工工藝流程和技術(shù)，使學(xué)生專業(yè)素質(zhì)進(jìn)一步提升，激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生利用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，為學(xué)生工程能力的培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、各類科技大賽人數(shù)逐年增多，且獲獎(jiǎng)人數(shù)不斷增加。2016-2018年大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目立項(xiàng)達(dá)48項(xiàng)，參加學(xué)生達(dá)156人，占2016-2018級(jí)學(xué)生總數(shù)的56%，食品專業(yè)學(xué)生參加挑戰(zhàn)杯等各類學(xué)科競(jìng)賽獲獎(jiǎng)情況達(dá)到27項(xiàng)。在建設(shè)過(guò)程我校食品科學(xué)與工程專業(yè)2018年申請(qǐng)工程教育專業(yè)認(rèn)證，當(dāng)年申請(qǐng)受理，2019年通過(guò)專業(yè)自評(píng)，2020年9月專家進(jìn)校，并受到了專家的肯定。

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基金項(xiàng)目：廣東工業(yè)大學(xué)重點(diǎn)專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目“基于工程教育認(rèn)證建設(shè)食品科學(xué)與工程專業(yè)”[廣工大教字（2019）70號(hào)];廣東工業(yè)大學(xué)特色專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目“基于OBE理念的食品科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)機(jī)制建立”[廣工大教字（2020）22號(hào)]

作者簡(jiǎn)介：于泓鵬（1979-），男，漢族，河南商丘人，工學(xué)博士，副教授，系主任，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。