研究生“高级食品化学实验”教学模式探索

张英春，丁忠庆，王荣春，卢卫红

（哈尔滨工业大学化工与化学学院，黑龙江哈尔滨 150001）

“高级食品化学实验”主要针对食品专业的研究生而开设的实验课程，并作为哈尔滨工业大学食品科学与工程专业的一门重要的必修专业基础课。食品中的营养成分在加工贮藏过程中的变化及其对食品质量和加工性能的影响都具有重要的指导意义，“高级食品化学实验”主要是利用大型仪器对食品中的功能性成分进行分离纯化、对微量元素在食品中的赋存状态等进行分析。开设“高级食品化学实验”，不仅能使学生巩固已学的专业基础知识，更能让学生掌握一些实验手段和实验技能，有助于培养学生的实践创新能力和研究开发能力。因此，如何针对实验内容进行优化，对教学和实验模式的探索，已经引起了各高校的重视[1-2]。

“高级食品化学实验”一共设计了24学时的实验课，如何在实验教学过程中培养学生的综合能力一直是广大教师长期探讨的问题。结合多年的实验教学经验，认为调动学生实验的积极性是提高实验教学质量、培养学生综合能力的最有效途径。以学院“高级食品化学实验”的实际情况，探讨“高级食品化学实验课”教学模式探索中的问题与对策。

1 研究生实验教学目前存在的问题

1.1 “高级食品化学”研究生教材缺乏

“高级食品化学”作为食品科学类研究生一门必修课程，目前高水平和权威性的教材缺乏。直至2009年，我国才有了唯一的研究生食品化学教材《高级食品化学》，由中国海洋大学汪东风教授主编。2012年有了段振华教授主编的《高级食品化学（高等学校研究生教材）》，目前各个高校基本上都是参照这2本教材进行理论课程内容的设置。但是，有关“高级食品化学”实验课程的教材目前还没有见到。随着国家对研究生培养目标的提高，对“高级食品化学实验”内容的设置就提出了更高的要求。因此，如何在实验教材缺乏的情况下，有效组织实验内容，并达到很好的教学效果就显得尤为重要。

1.2 实验内容设计上存在的问题

我国的研究生实验教学基本上是延续本科生的教学体系，因为没有可以参考的教材，所以大多数食品类院校都会参考本科生的“食品化学”的实验教材，再查阅一些文献，结合学校研究生教学实验室现有的实验条件进行实验内容的设计和安排，目前可以参考的教材主要由黄晓钰主编的《食品化学与分析综合实验》 （第2版）。在这本教材里涉及到了一部分综合实验，在这些实验内容的基础上加以延伸，但是也面临着很多困难，因为大部分的实验既要求有可操作性，学生要能参与其中，又要求有明显的结果可见性，因此实施过程中需要教师付出很多。另外，现在很多学校实验课教师都面临督导检查和学生评教的双重压力，实验内容的设置就要考虑在规定的时间内能否得到好的实验结果，在这种情况下，实验教师很容易倾向于选择一些验证性实验作为实验内容，以期得到精准的实验结果，但是不利于培养学生分析问题和解决问题的能力，就更别说思考问题的能力了；由于有些高校重科研轻教学的实际情况确实存在，研究室实验室配备的大型设备陈旧，很难运转，这种情况下实验内容涉及到要使用一些大型的仪器设备，指导教师就会放弃，这样就很难开展一些难度高和探索性的实验。还有很多学生做实验就是为了完成学分，积极性不够，习惯了被动接受，实验结果出现问题，也不去分析原因[3]。以上各种问题导致现在的研究生实验内容的设置缺乏创新性和挑战性。

1.3 教学和考核方式单一

目前，大部分高校对实验课的重视程度不够，实验教学处于从属于理论课的地位，在资金和实验室建设的投入上也会有差别，如果能够建设多媒体实验室就会大大提高实验教学的质量和效果[4]。教学模式基本是实验教师准备好实验讲义、配制好实验所要用到的试剂、准备好所要用到的一切仪器设备。教师在上实验课时，实验教师会将实验原理、实验步骤和注意事项一一讲解清楚，然后学生就可以按照实验讲义完成实验，得到理想的实验结果，处于被动接受的角色，实验教师唱主角。学生的成绩以实验报告为主，实验报告都是由固定的几部分构成，包括实验名称、目的、原理、试剂及仪器、方法和步骤、结果与结论等，多数是照搬讲义就可以完成的内容，难以充分体现对学生思维和动手能力的锻炼，也不能够全面、客观、公正地反映学生在实验课中的实际表现，特别是实际动手能力和分析问题、解决问题的能力。目前，国外高校的实验室由于教育经费较为充足，实验室的基本设施、大型仪器设备的配备、实验室管理的规范性都能满足教学的需要，国外高校实验室通常配置多媒体教学系统，这样能将一些实验原理的内容通过多媒体展现给学生，这也是值得借鉴地方。

2 改革的探索与对策

针对上述情况，以哈尔滨工业大学化工学院食品科学与工程系的研究生课程“高级食品化学实验”课程为目标，从实验内容的设置、实验教学模式、实验考核方式等方面进行教学改革，以期获得较好的教学效果。

2.1 实验内容设置的探索

以哈尔滨工业大学食品学院的研究生课程“高级食品化学实验”为目标，实验教学过程中引入基于问题学习[5]（Problem-based learning，PBL） 的教学方法，从调查研究入手，广泛搜集国内外食品化学及“高级食品化学实验”教学及基地建设的相关资料，并进行比较分析研究，提出现有的课程设置存在的问题。研究和探讨在实验教学改革中，实验课程体系改革的方向和思路。首先，围绕理论课教学内容和生活实际，结合实验室现有条件，提出具有一定难度、覆盖多个知识点的实验主题。目前，“高级食品化学实验”进行了3个教学循环，也在不断对实验内容进行调整，由最初的验证实验调整为验证实验和综合实验各占50%的教学内容体系。原有的实验项目共计是6个实验，实验项目如下：①淀粉α-化度的测定（4学时）；②食品中脂肪过氧化值及酸价的评价（4学时）；③VC在食品加工中保存率的影响因素（4学时）；④酶促褐变的影响因素；⑤美拉德反应的影响因素（4学时）；⑥花青素色素的稳定性分析（4学时）。根据以上项目可以看出实验①、②和⑥是以验证性试验为主，所占比例50%；而实验③、④和⑤是偏向综合性实验，所占比例也为50%。针对以上实验项目保留了③、④和⑤作为综合实验项目，而将①、②和⑥验证性的实验项目修改成2个主题的设计性实验，第1个主题为食源材料中多糖的分离纯化及其结构解析（12学时）；第2个主题为浆果多酚物质的提取及其功能性研究（12学时）。学生根据选题内容，结合“高级食品化学实验”的理论知识和自己的课题研究方向，查阅文献设计实验方案，同教师探讨实验的可行性。所有实验试剂和材料都是自己准备，教师负责定试剂，实验的时间可以适当放宽。上课的时候，2个主题同时进行，根据选择的实验主题不同，将学生分成2个部分。设计性综合试验可以锻炼学生设计实验的能力，探索性实验可以提高学生的科研兴趣。这样就形成综合性和探索性的实验体系，为学生研二期间的课题研究提供帮助。

2.2 教学实验模式的探索

研究生实验教学的目的不仅是使学生学会一些简单的实验操作，更重要的是培养学生的科研素质和独立进行科研工作的能力。因此，教师一定要由“主角”变为“配角”，对学生以指导为主，激发学生发挥主动性，提高其实验操作技能，达到提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力的效果[6]。“高级食品化学”是在秋季学期开设的必修课程，理论课通常会在1～8周进行，教师会在上课的第1周将实验内容和主题布置给学生，学生结合自己的课题及兴趣，选择实验材料和实验主题，查阅中英文文献，设计实验方案，在理论课期间，指导教师针对学生设计实验方案中遇到的问题进行讲解和解答，如材料的选择、所需要仪器设备的要求、色谱柱的选择等一系列问题给予指导。在教学过程中就遇到这样的问题，单糖组分的分析过程中，通常都会选择液相色谱来分析，那么色谱柱的选择就尤为重要，如果选择了安捷伦Agilent ZORBAX Carbohydrate糖分析液相色谱柱，就与遇到同分异构体分不开的问题，如葡萄糖和半乳糖的出峰时间会重叠在一起。查阅文献选择伯乐的Aminex HPX-87H糖分析色谱柱，这样同分异构体也能达到很好的分离效果。通过这些探索模式的教学，学生很受益，尤其进行自己的课题研究过程中，反馈的效果特别好。另外，教师还可以随时向学生提出问题，了解每个学生提前功课做的怎么样，并通过对一些问题的引申，引导学生对实验现象进行探索。通过综合设计性实验，培养学生在科研工作中独立分析问题和解决问题的能力。

2.3 考核模式的探索

重视基本考核方式，培养学生的实验素质，改变以往一份实验报告定成绩的模式，增加对学生设计能力、动手能力、思考能力、合作能力的考核。实验课前布置大量预习任务，在实验前通过选择题对学生预习进行考试，并及时批改考卷、确定成绩，对不合格的学生则拒绝其进行实验操作的学习；实验过程中逐个检查、确定实验教学效果，实验评分包括课前预习、实验过程操作、实验方案设置的合理性、分析问题和解决问题的能力和实验报告。虽然有些实验项目安排2人或多人1组，但从时间安排上看，他们有充足的时间可以使每一个人都能独立进行一次实验操作，而且同组人员之间还可以进行相互交流和讨论，通过观察就能考查学生的实验素质了。

3 结语

在“高级食品化学实验”教学模式探索过程中，总体目标是激发学生的主动性，让他们参与进来成为主角。虽然在实验教学改革的过程中也遇到了很多问题，比如说学生实验课时间的调整问题，多糖结构解析设备的不足等问题限制学生主观能动性的发挥。但是，经反馈调查发现通过以上几方面的教学改革探讨，研究生“高级食品化学实验”效果明显，一方面体现在学生毕业论文设计与撰写的提高，另一方面体现在学生遇到困难解决问题能力的提高方面。教师应该不断努力前行，摸索出最佳的研究生实验课教学模式，让更多的学生受益。

[1]邵红军.“高级食品化学”混合教学模式的构建与应用 [J].安徽农学通报，2016，22（21）：104-107.

[2]唐浩国，张慧芸，刘丽莉，等.“高级食品化学”课程建设研究 [J].农产品加工，2016（7）：81-82.

[3]张英春，董爱军，张华，等.“食品化学综合实验”教学改革的初探 [J].农产品加工，2015（7）：84-86.

[4]王兴邦.面向开放式创新性实验教学队伍建设研究 [J].实验技术与管理，2008，25（7）：33-37.

[5]Barrows H S，Tamblyn R M.The portable patient problem pack：a problem-based learning unit[J].Journal of Medical Education，1977，52（12）：1 002-1 004.

[6]李玉贤，万焱.在实验教学过程中培养学生的综合能力 [J].中国现代教育装备，2011（5）：97-99.◇