基于工程认证背景下的“食品营养与安全学实验”课程教学改革探析

张小燕，杨 悦，陈义伦，李大鹏

（山东农业大学食品科学与工程学院，山东 泰安 271018）

工程教育是我国高等教育的重要组成部分，对国家工业化进程的发展发挥了不可替代的作用[1]。工程教育专业认证是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的评价，其核心是确认毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，并强调建立持续改进机制，为相关工程技术人才进入工业界提供质量保证[2]。近年来，工程教育专业认证的实施极大地推动了我国工程教育的改革，一方面，提升了高校学生的培养质量和整体竞争力；另一方面，切实加强了高校人才培育与产业对接的联系。

山东农业大学食品科学与工程专业于2020 年顺利通过工程教育认证，对照专业认证的要求，学院从专业培养目标、人才培养体系、课程设置、师资队伍配备及办学条件等方面进行全面梳理、寻找差距。如何做到提高学生专业知识与实验技能的同时具备创新思维与解决实际工程问题的能力，以符合“学生中心、成果导向、持续改进”的工程认证理念[3]，是当前学院面临的重大挑战。“食品营养与安全学实验”是学院针对食品科学与工程及质量与安全专业本科生开设的一门专业核心课，分析现有课程存在的问题，基于工程认证的要求，加强学生实践能力的提升，实现培养目标的达成，深化实验教学改革势在必行。其结果可为相关实验课程的改革提供一定的借鉴。

1 “食品营养与安全学实验”课程教学现状及存在问题

1.1 实验类型固定，设计相对单一

现有的“食品营养与安全学实验”涉及8 个操作性实验和3 个实践性实验项目（膳食调查、食谱编制与营养咨询）。其中，操作性实验多为验证性实验，其设计多以食品中营养素检测为目的，实验方法固定、内容设计简单，灵活性和拓展性不够，往往一个实验结束仅能获得正向实验结果，不利于对比性地、深入地进行验证实验，学生对实验原理的了解及规律的探索不足，严重限制了创新思维和创新能力的培养，与工程认证解决实际工程问题能力的培养理念相悖，致使大多数学生实验课按部就班，不利于其创新型思维的发展。

1.2 教学组织方式不灵活，教学模式形式化

课程目前的教学模式主要是课堂讲授方式，组织形式以实验教师为主导，学生被动接受的方式。这种教学模式需要实验教师提前准备实验材料、配制实验试剂、撰写实验步骤、课堂讲解并演示实验过程。学生在课堂上需要参与的是实验流程的模仿与测定，虽然这个过程学生也能得到一定的锻炼，但对其认知和实践能力的提高作用非常有限。学生无法做到根据问题查阅文献，无法进行自主设计实验步骤，无法掌握判断实验手段的可行性等问题，而这些认知与学识，恰恰是当前阶段学生最需要得到提高和改进的地方，是学生培养目标达成的关键点，是学生步入社会后能否与企业对接的关键能力标准。基于学院工程认证的大背景，迫切需要改变当前实验教学过程形式化的问题。

1.3 实验缺乏过程评价，课程目标的达成度情况有待改进

现有实验过程中，对学生全程学习情况掌握不充分，未能对其到课率、实验操作、预习报告、实验报告情况进行及时的反馈，造成课程结束后达成度不高。在学院2018 版本科生培养方案中，实验课程有2 个课程目标，通过对2017 级食科专业4 个班学生实验课程达成度结果进行分析，发现课程目标1和课程目标2 的达成度分别为0.76 和0.81，说明该课程目标总体达成；但仍有部分学生课程目标1 的达成度低于合格值0.7，甚至有3 名学生达成度低于0.6，未达到设定合格值；课程目标2 虽然全部学生均高于合格值0.7，但高于0.9 的学生所占比例不高，说明学生对对食品质量及膳食调查结果做出合理评价的情况有待于加强。

1.4 教师工程素养欠缺，课程考核和评价方式不够完善

工程认证对教师提出了更高的标准和要求[4]，目前实验课程任课教师的工程实践经历相对欠缺，主持项目中涉及工程项目的比较少。此外，实验课程成绩评定过于简单，主要根据实验报告和考试成绩，没有具体的量化指标，无法客观、全面反映学生实验过程掌握情况，会导致学生课堂参与度低、实验报告抄袭等现象，不利于学生综合能力的提升。

2 “食品营养与安全学实验”课程教学改革手段与措施

2.1 以人才培养目标为基础，优化课程教学内容，进一步完善课程质量体系建设

工程教育认证强调以人才培养目标为导向，因此课程目标必须紧密贴合专业认证要求，以提升学生能力和人才质量为导向[5]。该课程有2 个培养目标有：一是要求学生能够根据不同食品的特点，正确选择食品成分的分析测定方法，设计实验方案；通过食谱编制、营养咨询，针对不同人群提出合理化膳食建议。二是要求学生能够熟练进行实验操作和膳食调查，采集实验数据，科学分析实验结果。针对教学目标及实验开设的项目，应适当增加综合性和设计性的实验，丰富实验类型，从基础性实验变为基础性、综合性和设计性3 个层次的实验。基础性实验要求学生掌握基本的原理和技能，综合性实验旨在培养学生综合利用知识解决实际问题的能力，而设计性实验重在培养学生的创新意识。

在课程中，可将牛乳的感官评价及酸度测定、果蔬黄酮含量的测定与食品中脂肪含量的测定等3个项目作为基础性实验，要求学生掌握滴定法、分光光度计比色法和索式提取法测定牛乳的酸度、黄酮含量及脂肪含量的方法。果蔬中还原型抗坏血酸的测定、食品中亚硝酸盐含量的测定及膳食调查、食谱编制和营养咨询等5 个项目可设计为综合性实验。以果蔬中还原型抗坏血酸含量测定为例：①为学生们准备不同类型的水果和蔬菜样品，新鲜的猕猴桃、冬枣、橙子、苹果、西红柿及小白菜等，让学生进行测定，通过滴定消耗2,6 - 二氯靛酚的量比较待测样品中还原型抗坏血酸含量的高低，试验结果表明，不同样品消耗2,6 - 二氯靛酚的量不同，以冬枣消耗量最高，苹果最低；再让学生查询食物成分表，根据表中蔬菜水果中维生素C 含量的高低，结合自己测定结果进行分析，明确不同水果和蔬菜中还原型抗坏血酸含量的差别。②可将水果、蔬菜样品进行沸水烫漂处理，然后将处理的样品与新鲜的样品进行比较，试验结果表明，热处理后抗坏血酸含量降低，表明热处理使得样品中抗坏血酸发生氧化，从而失去抗氧化性质。③通过实验测定与结果分析发现，抗坏血酸的含量的高低与果蔬的种类有关，还与加工条件有关。因此，可引导学生课后设计一款抗坏血酸含量高的饮料，并写明注意事项。通过对该实验进行设计，可以让学生利用已学知识解决企业生产的实际问题，既可实现基础性实验的验证目的，又让学生掌握解决工程问题的知识及技能，符合工程认证能力培养的理念。此外，“食品中纤维素含量的测定”和“多酚抗氧化性的测定”这2 个实验可作为设计性实验。以食品中纤维素含量测定为例，让学生查阅文献，了解提取纤维素的多种方法，选择其中2~3 种设计实验方案，并对其提取率进行比较分析，可提高学生学习积极性和探索创新能力。

2.2 丰富教学方法，革新教学手段，改进教学组织方式，采用混合式教学提升教学效果

好的教学方法和手段是提升学习的重要途径[6]。由于“食品营养与安全学实验”课堂时间有限，采用传统的讲授方式，课堂上教师无法做到充分与每位学生进行沟通。因此，可以借助多媒体和“雨课堂”教学平台，采用混合式教学方式进行授课，将实验内容以文字、图片和视频的形式表现出来，让学生更为直观地感受实验过程。

（1） 课前，通过雨课堂将每个实验的视频和PPT 发送至平台，要求学生在实验前做好预习，撰写预习实验报告，提出实验过程的注意事项及存在的问题，确保实验课能做到有的放矢。

（2） 建立“食品营养与安全学实验”课程实验测试及操作题库，并公开发布在雨课堂教学平台上，学生可以随时随地练习。

（3） 上课时，教师针对学生在雨课堂练习过程中出错较多的问题，着重分析讲解；而对未参与预习及练习的学生，课堂重点加以关注与指导，确保每位学生不丢队、不掉队。

2.3 对学生实验过程进行跟踪与评估，建立形成性教学评价机制

实验课程以学生实验过程考核为目标，根据实验过程中表现及练习，反向进行课程设计，实施形成性教学评价。教师可通过手机雨课堂平台掌握学生实验预习情况、练习得分情况，结合批改实验报告和课堂授课情况，掌握学生对实验原理、实验参数选用、基本流程与设备原理的学习情况，然后对学生的实验能力进行评估，连续3 次在全班后20%的，可将这部分学生定义为“学困生”，即课程目标达成度有困难，对这部分学生进行预警，进一步详细了解学生学习情况后，进行有针对性的帮扶，建立一个学习预警群，并制定帮扶措施，一是雨课堂平台让学生练习实验原理与操作步骤，二是发送相关实验文献，并帮助其分析实验结果。帮扶后进一步了解学生的学习情况，并随时调整预警学生群体。实验考试结束后，如还有学生达不到课程目标，可通过再练习实验、考核等方式，最终确保所有学生完成课程目标的达成。形成性评价机制的建立，可及时发现课程教与学中存在的问题，并随时调整和改进，是一种动态测量和评估方式，成果体现持续改进的理念，有助于学生能力的不断提升。

2.4 提升教师的工程经验和实践能力，建立多元成绩考核方法

工程教育认证背景下，对任课教师亦提出更高的标准和要求[7]。“教”和“学”是教育的中心内容，教师对于提升、促进、确保和评估学生的学习负有主要责任。要求教师改变教育理念、转变教育范式、转变教育角色，不断扩充自己的知识面、丰富工程实践经历，提高自身的教学能力。体现以学生为中心，从关注教师的“教”到关注学生的“学”，上课不仅是简单地灌输给学生，而是引导学生独立自主思考、对自己学习负责，成为终身学习者[8]。综上所述，提高教师的工程素养，建立多元考核办法，应做到以下几点：

（1） 为进一步提升食品营养与安全学实验教师团队素质，有计划地组织课题组青年教师到企业参加科研合作、挂职锻炼和工程实践。

（2） 参加国内外相关的培训，并从企业将有丰富实践经验的人员请到学院举办讲座, 与教师和学生进行充分交流，提高教师的实践能力。

（3） 通过引进具有丰富工程实践经验的技术人员补充到实验教学团队或聘请企业人员担任兼职实验指导教师，进一步优化师资队伍结构，打造一支既有扎实理论基础又有较强工程实践经验的实验教学团队。

（4） 为了保障对学生成绩的评价客观和公正，应建立多元成绩考核方法。考核内容包括平时成绩、实验报告和实验考试等3 个方面内容。平时成绩占总成绩的40%，主要包括课堂出勤、雨课堂预习、雨课堂练习、现场考核实验操作规范、实验习惯等5个方面；实验报告占30%，包括报告的撰写、实验原理及实验结果的分析；实验考试占30%，考试内容包括实验原理、实验操作步骤和注意事项。

3 教学改革实施成效

为了检验实验课程教学改革后的成效，通过课程考试与考核成绩、雨课堂平台数据分析[9]。对比了2018 级食品科学与工程4 个班级（140 名学生，未实施教学改革） 与2019 级食品科学与工程专业4 个班级（118 名学生，实施一年教学改革） 学生的课程达成度与课程学习情况，并以2 个年级的学生为调查对象，对其实验满意度与教师实验参与度进行问卷调查，分别发放调查问卷140 份和118 份，问卷全部回收。

“食品营养与安全学实验”课程改革成效评价见表1。

表1 “食品营养与安全学实验”课程改革成效评价

由表1 可知，课程改革提高了课程目标1 和目标2 的达成度，且课程目标2 的达成情况更好，118名学生的达成度均高于合格值0.7，说明新的教学方式方法能提高学生的学习效果、创新能力和实践能力，保证教学目标的顺利实施。就课程学习情况来看，2018 级学生参与课前预习的人数仅有7.8%，说明主动学习的积极性比较低，改革后，86.4%的学生均能参与课前预习，提前熟悉实验原理和操作，且在课堂参与教师互动的比例大大增加，由原来的37.9%提高到83.1%，课后对实验结果进行合理分析的人数也由原来的6.4%增加到56.8%。可见，实验课程改革增强了学生实验课的参与度，学习的积极性和主动性均明显提高。

通过课后对学生调查可知，2019 级学生对课程的教学设计满意度较高，为82.2%，显著高于2018级学生的满意度；对于课程提升其解决实际问题的能力的认可度与考核方式的满意度均较高，分别为61.9%和75.4%。2019 级学生认为教师有足够时间指导学生实验的比例为38.1%，高于2018 级的认可比例。而认为教师能一般性参与课堂的比例与2018 级差不多，表明改革后的实验课程不但提高了学生的课堂参与度，同时提高了教师的课堂参与度，师生实验过程的合作与沟通更为有效。

4 结语

基于工程认证背景，以食品科学专业学生为具体实施对象，通过优化教学内容、完善课程体系，采用科学合理的混合式教学方法，并对学生实验过程表现进行跟踪与评估，提高教师团队的工程经验和职业能力，体现工程教育认证以学生为中心的理念，提升了学生课堂的主体地位，培养其学习的主动性、创新性和实践能力，实现了工程认证持续改进的目的。