食品化學全過程學習創(chuàng)新實踐教學體系構(gòu)建

1、    食品化學全過程學習創(chuàng)新實踐教學體系構(gòu)建    邢常瑞何榮汪靜摘 要：現(xiàn)階段食品化學本科教學的內(nèi)容和方式已經(jīng)落后與當代的食品領(lǐng)域的科學研究方式和學科發(fā)展水平，需要通過食品化學的內(nèi)容的設(shè)計、教學方式的改變以及評價和激勵措施等方面進行改革。該文主要介紹了食品化學課程教學和實踐現(xiàn)狀，以南京財經(jīng)大學為例，探討了構(gòu)建食品化學全過程學習創(chuàng)新實踐教學體系的措施，為提高食品化學專業(yè)工程教育教學體系的發(fā)展提供參考。關(guān)鍵詞：食品化學；全過程學習；工程教育g642.0 a 1007-7731（2018）01-0105-03“大學從來都不是靜態(tài)的，而是隨著環(huán)境改變和調(diào)整的

2、機構(gòu)”，美國高等教育在進入大眾化階段后，研究型大學或者在向研究型大學轉(zhuǎn)變中的一些高校輕視本科教育的現(xiàn)象十分普遍。教師們關(guān)注自己的項目和研究，在課堂上通過被動的講座式教學向?qū)W生們灌輸知識，一定程度上，高校將變?yōu)楸究粕峁┚蜆I(yè)幫助的訓練營1。進入21世紀互聯(lián)網(wǎng)新時代，信息技術(shù)的發(fā)展使得獲取知識的途徑也越來越便捷，同時本科生對自己在大學的學習經(jīng)歷和效果要求越來越強烈，教師的主要任務(wù)不再是向?qū)W生確認和描述書本知識，而是要全過程教育和引導學生積極學習，培養(yǎng)良好的自主學習能力，實踐創(chuàng)新能力，交流能力和團隊精神。1990年，ernest l.boyer撰寫的scholarship reconsidered認

3、為，教授工作的重點領(lǐng)域是發(fā)現(xiàn)、綜合、應(yīng)用、教學。大學教授的學術(shù)應(yīng)該包括學術(shù)探究的學術(shù)、整合的學術(shù)、應(yīng)用的學術(shù)和教學的學術(shù)。boyer的學術(shù)思想影響到全美很多研究型大學，開始在教師獎勵、晉升一級終身教職評審中注重教學的效果。佐治亞大學設(shè)立學校最高教學獎-梅格斯獎，用于獎勵在教學方面有突出貢獻的教師。國內(nèi)南京農(nóng)業(yè)大學2009年開始開展教學質(zhì)量標兵（后改名為“優(yōu)秀教學獎”）的評選，對學生反響好的教學課程的教師進行評價和獎勵。這些都是高效進行積極教學改革的先鋒和榜樣。雖然我們國家正在大力建設(shè)研究型大學，部分高校也正在由教學型向研究型大學轉(zhuǎn)變，但是本科教育不能放慢改革的步伐，固步自封?；趥鹘y(tǒng)的教學方法

4、要想使本科生獲得學習的頂峰體驗難度非常大，隨著信息技術(shù)的發(fā)展和教育理念變革，出現(xiàn)了mooc（慕課），flipped classroom（翻轉(zhuǎn)課堂）、微課程等教育和學習模式的新探索，旨在教育和引導學生積極學習，喚起本科生學習的熱情，解決大一新生的“失范”和“失落”以及大學四年級“失望”的問題2。邁阿密大學計算機科學和系統(tǒng)分析系的3位教師在他們所教授的“軟件工程”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”“程序設(shè)計基礎(chǔ)”等課程中使用了翻轉(zhuǎn)課堂教學方式，將講座等被動學習從課堂抽離，推向家庭、圖書館或者其他時間，而把積極學習推向課堂，并在課堂內(nèi)組織有效的團隊相互協(xié)作，共同討論解決問題。教師在這個過程中提供指導、回答問題和觀察學生。

5、學生更加喜歡新穎的教學模式，鍛煉了創(chuàng)新和團隊合作的能力。國內(nèi)外慕課資源主要有以下幾個平臺（翻轉(zhuǎn)課堂也是mooc的一種形式）：中國大學mooc、學堂在線、愛課堂icourse、mooc中國、mooc學院、美國coursera、edx、udacity、英國futurelearn、德國iversity、日本的schoo.jp和khan academy，其中食品類學科的專業(yè)課程較少，相關(guān)課程正在建設(shè)中。需要注意的是mooc本身不像公開課、教材作為 “教學資源”而存在，它本身是一個“教學過程”，是“學習服務(wù)”開始，需要教師和學校提供后續(xù)的學習服務(wù)，答疑解惑，建仿真實驗室，提供現(xiàn)場教學和實驗實踐平臺4，5

6、。因此，未來成功的mooc平臺必將是由基于大學主導并且以翻轉(zhuǎn)課堂為主要形式。筆者以南京財經(jīng)大學為例，主要闡述了目前食品化學教學存在的問題，分析不足之處并提出食品化學翻轉(zhuǎn)課堂體系建設(shè)的初步方案，通過對研究性問題的課堂探究和創(chuàng)新性、研究性實驗實踐，讓學生建立以研究為基礎(chǔ)的學習觀，提高本科教學的質(zhì)量。1 食品化學教學和實踐現(xiàn)狀分析1.1 國內(nèi)食品化學教學和實踐體系有待完善 通過在校調(diào)查分析，我校食品科學與工程學院設(shè)有食品科學與工程、食品質(zhì)量與安全、糧食工程、應(yīng)用化學4個本科專業(yè)，建有食品科學與工程一級學科碩士學位授權(quán)點；4個本科專業(yè)和研究生都要學習食品化學這門課程。南京財經(jīng)大學對于科學研究十分重視，

7、大力建設(shè)了糧油品質(zhì)及深加工技術(shù)重點實驗室，擁有一批進口的光譜、色譜、質(zhì)譜、物性分析、微生物、基因工程、分離純化等大型儀器設(shè)備，為教學和研究提供了平臺，提高了學校的科學研究水平。隨著科學技術(shù)的進步、高端儀器設(shè)備投入、平臺的建設(shè)和食品領(lǐng)域的研究人員數(shù)量不斷增加，食品化學的教學基礎(chǔ)越來越好，研究范圍不斷擴展，相關(guān)文章的數(shù)量和水平也越來越高。南京財經(jīng)大學食工學院在2014年至2016年間，發(fā)表sci論文31篇，其中包含6篇food chemistry（food chemistry雜志影響因子2017年達到4.5）。論文發(fā)表范疇包含食品組分的營養(yǎng)、生理學、感官、風味和微生物變化；菜籽肽等生理活性成分和抗

8、氧化成分的研究；稻谷、小麥等糧食加工、運輸和儲藏過程中發(fā)生的分子的化學和生物化學的變化以及組分、質(zhì)量和安全性的變化等等。然而，盡管我院的科研水平取得了突飛猛進，但是發(fā)表高水平sci論文學生人數(shù)偏少，大部分的學生在畢業(yè)論文的實踐過程和研究生階段在面臨實驗瓶頸時仍然不具有解決問題的能力，平時的課程學習沒有任何實際幫助。究其原因，是由于現(xiàn)階段食品化學本科教學的內(nèi)容和方式已經(jīng)遠遠落后與當代的食品領(lǐng)域的科學研究方式和學科發(fā)展水平。目前國內(nèi)的教學中主要存在以下3個主要問題。首先是教學內(nèi)容沒有與時俱進。大部分高?；旧线x擇fennema's food chemistry的中文譯本（王璋、許時嬰譯，中

9、國輕工業(yè)出版社）或者闞建全編的食品化學（中國農(nóng)業(yè)大學出版社）以及其他書目，課程內(nèi)容類似，主要包含水分、碳水化合物、脂類、蛋白質(zhì)、酶、食品風味等章節(jié)。然而這些教科書，盡管版本不同，課程內(nèi)容大體相同，并且是1940年到1996年的間科研成果，缺少對近20a食品化學發(fā)展成果的系統(tǒng)總結(jié)和更新。其次，目前國內(nèi)本科食品專業(yè)教學方式沿襲了傳統(tǒng)教學法。學生一直扮演被動地接受由教師選擇和傳授的課程內(nèi)容的角色，教師年復(fù)一年的確認和描述書本內(nèi)容，缺少教育和引導學生進行積極主動學習，無法培養(yǎng)學生的交流能力和團隊精神。再次，實驗課程的安排，主要以演示性或驗證性為主的定性和定量實驗，只鍛煉了按步驟的實驗操作能力，缺少讓學

10、生進行自主設(shè)計試驗，無法鍛煉學生解決問題的能力。這些因素在食品類工科人才培養(yǎng)中扼殺學生的創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識，澆滅了學生探究食品化學奧秘的興趣。endprint1.2 國內(nèi)外食品化學慕課課程建設(shè)現(xiàn)狀 食品化學在食品類專業(yè)的課程中處于核心地位，目前國內(nèi)外開設(shè)食品專業(yè)的院?；旧先块_設(shè)了食品化學這門課程，大部分院校包括浙江大學、南京財經(jīng)大學等高校在研究生考試中將食品化學作為專業(yè)課初試考察課程或復(fù)試考察課程6。無論對于食品類本科生畢業(yè)后走向工作崗位還是對于研究生進行課題研究和出國深造，食品化學都十分重要。國內(nèi)外的部分學者建立了食品化學相關(guān)的慕課課程，如中國海洋大學汪東風在中國大學mooc開設(shè)的“食品

11、化學”，課程主要從分子的水平介紹食品中天然和人工添加成分的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、食品功能性及與食品的安全性、營養(yǎng)性和享受性的關(guān)系，它們在食品加工及貯藏過程變化及對安全性、營養(yǎng)性和享受性的影響。江南大學楊瑞金在愛課程開設(shè)了“食品化學”，課程主要介紹食品組分的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、不同組分在食品加工和保藏中的物理和化學變化以及這些變化對食品色、香、味、質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)和穩(wěn)定性的影響。麻省理工學院patricia christie教授開設(shè)了kitchen chemistry course，課程從科學角度研究生活中常見的食品制備過程包括加熱、儲藏、加工中發(fā)生的變化。每周課堂學時2h，課外作業(yè)和閱讀學時4h。通過進行食物（辣

12、醬、薄煎餅、面包、奶酪、冰激凌、意大利面等）制作和品嘗實驗并探索食物背后的化學、生物化學、生物學、微生物學和少許物理學的反應(yīng)原理，讓學習者看到不一樣的食物。學生需要參與80%的課堂實驗，并對每個實驗進行全程評價，哪些做得好，哪些不好，下學年可以改進的方法，同時學生需要寫24頁紙的食品化學的心得體會。在學期倒數(shù)最后一節(jié)課將是同學互教活動（peer teaching），單獨一組或2人一組教授其他同學所學習到的食物制作方法講解背后的原理。通過這種翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式的實施，不僅激發(fā)了學生學習食品化學的濃厚興趣，而且鍛煉了實踐操作、團隊合作、交流、表達和寫作的能力，探究了食品化學現(xiàn)象背后的科學本質(zhì)。目前

13、國內(nèi)已經(jīng)開設(shè)的食品化學公共網(wǎng)絡(luò)資源課程，為社會和在校本科生提供了系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論教學部分，方便學生進行知識的獲取和學習，但是學生無法動手進行實驗操作親身體驗食品中的化學變化和學生之間進行互動交流探究現(xiàn)象背后的本質(zhì)的機會也很少。因此，探索食品主要組分的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和在加工保藏過程中發(fā)生的變化，引導學生“追根溯源”探究食品背后的化學奧秘，為學生創(chuàng)造“頂峰體驗”，構(gòu)建以研究為基礎(chǔ)的食品化學翻轉(zhuǎn)課堂教學體系對推動高等工程教育具有十分重要的意義7。2 食品化學翻轉(zhuǎn)課堂教學體系規(guī)劃本文從教學內(nèi)容、實驗實踐、教學方式等方面構(gòu)建食品化學翻轉(zhuǎn)課堂教學體系，重點培養(yǎng)學生的自主學習、寫作能力，實踐創(chuàng)新能力，交流能力和團

14、隊精神，并進行全過程評價和考核，是對原有教育教學模式的總結(jié)和突破，符合新時代教學潮流。2.1 建立綜合教學交流平臺 實施翻轉(zhuǎn)課堂的教學改革需要建立在線教學管理平臺、門戶社區(qū)平臺、資源管理平臺，同時與多媒體教室互聯(lián)進行課前教學和理論課堂教學，借助學院平臺和實驗室平臺進行實驗課程教學，綜合教學交流平臺建設(shè)保證教學改革項目的順利實施。2.2 豐富和完善教學內(nèi)容 有效實施翻轉(zhuǎn)課堂的物質(zhì)基礎(chǔ)是豐富的教學資源，在教學改革起步之初，需要提前總結(jié)近20a發(fā)表的與課程相關(guān)的代表性進展，并進行篩選和整理，制作教學補充材料。同時需要錄制以單個知識點為主的微課程視頻，并進行后期制作，力求做到清楚、準確、細致。同時為保

15、證實驗教學的質(zhì)量和順利實施，選取與課程相關(guān)的研究性實驗項目，力求實驗內(nèi)容與課堂教學內(nèi)容一致，與學院有關(guān)科研課題一致，與現(xiàn)實食品企業(yè)實際需求一致。3 食品化學教學體系建設(shè)實踐針對食品化學課程教學過程中存在的3個普遍問題，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式，構(gòu)建以研究為基礎(chǔ)的食品化學翻轉(zhuǎn)課堂教學體系。3.1 教學內(nèi)容的改革與更新 選取與現(xiàn)階段食品化學教學內(nèi)容相關(guān)的國內(nèi)外研究食品化學著名課題組10個，利用學校圖書館的資源，收集發(fā)表在food chemistry，journal of agriculture and food chemistry，food & function，food hydrocoll

16、oids，progress in lipid research等頂級雜志上的相關(guān)文章，對發(fā)表在1997年到2017年20a間關(guān)于食品化學相關(guān)的最新進展和熱點研究領(lǐng)域進行篩選。主要收集以下兩個領(lǐng)域的論文：（1）食品成分的化學反應(yīng)和變化；（2）食品化學理論和應(yīng)用。完成對現(xiàn)有知識點的補充，并形成食品化學補充材料，并體現(xiàn)我院食品科學教學與研究的特色。從中選取與課程相關(guān)的代表性進展，作為學習任務(wù)按進度發(fā)布，在資源管理平臺發(fā)布相關(guān)參考資料。3.2 教學方式的改進 借鑒其他高校進行翻轉(zhuǎn)課堂教學改革的經(jīng)驗，結(jié)合食品化學課程特點，建立課前設(shè)計模塊、理論課設(shè)計模塊、實驗課堂設(shè)計模塊和課后設(shè)計模塊，選取部分章節(jié)進行

17、教學方式的改革嘗試。同時，在翻轉(zhuǎn)課堂的實施過程中，建立綜合評價機制，提高學生學習的參與度、積極性和綜合能力。3.2.1 課前設(shè)計階段 建設(shè)“食品化學”在線課程，將基礎(chǔ)的知識理論體系錄制視頻，結(jié)合模擬仿真動畫介紹、文字和解說，將重要知識點分割成1015min的通俗易懂的微視頻。學生在課堂外完成知識點的自學，要求學生自主學習、自定進度，相互協(xié)作，對學習資料進行整理，對不懂的地方提出問題，并完成課前練習和檢驗。3.2.2 理論課堂設(shè)計階段 教師與學生進行互動，但是要主導課堂。課堂理論教學在課前教學的基礎(chǔ)上，總結(jié)或者提出有研究價值的問題，引導學生進行積極討論，激發(fā)學生交流、協(xié)作和表達。這部分的內(nèi)容以食

18、品化學的重點為主。比如：食品中美拉德反應(yīng)、脂肪同質(zhì)多晶現(xiàn)象，淀粉的糊化和老化等結(jié)合生活實際現(xiàn)象進行討論。同時在實驗教學中增加與課程內(nèi)容相關(guān)的研究性實驗，包括巧克力的制備、儲藏中“白霜”和同質(zhì)多晶現(xiàn)象的關(guān)系；方便面的制備過程和淀粉糊化老化的關(guān)系；食品風味的形成路徑和食品美拉德反應(yīng)所需的條件之間的關(guān)系。endprint3.2.3 實驗課堂階段 提出創(chuàng)新研究性實驗項目，鍛煉學生團隊協(xié)作能力，實踐動手能力，分析實際問題能力，實驗設(shè)計能力，教師對實驗結(jié)果進行評價。對于不成功的實驗，學生進行總結(jié)，提出改進方法，對于成功的實驗，學生演示和教會給其他學生8。3.2.4 課后設(shè)計階段 為加深學生對于食品化學的理解和寫作能力的鍛煉，教師先發(fā)布課程主題相關(guān)的文獻閱讀資料和相關(guān)寫作任務(wù)，學生進行閱讀和分析，撰寫文章，提交到課程資源網(wǎng)站，教師進行批閱。4 結(jié)語先秦著名思想家荀子晚年從事教學和著述，在其儒效篇中說“不聞不若聞之，聞之不若見之，見之不若知之，知之不若行之；學至于行之而止矣”。從食品化學的內(nèi)容的設(shè)計、教學方式的改變以及評價和