“四位一体”的混合式食品化学实验教学改革探索
付莉 石菁菁 于茜
摘要：文章针对目前锦州医科大学食品化学实验教学中存在的学生实验不积极、任务式地完成实验等问题， 借鉴混合式教学模式，确定食品化学实验教学改革思路。通过对混合式实验教学模式进行设计，从实验教学内容、教学方法、教学活动、教学考核四个方面入手，对混合式实践教学模式进行构建，并将该教学模式应用于锦州医科大学2017级3个本科班级。结果显示，经过混合式实验教学改革，改变了学生的实验态度，明确了学生的实验目的，提高了教学效率，也为食品化学实验教学改革探索提供了一个新的方向。
关键词：混合式;实验教学;食品化学
中图分类号：G434? ? ? ?文献标志码：B? ? ? ? ? 文章编号：1673-8454（2020）08-0049-04
一、引言
《食品化学》是食品科学与工程及相关专业重要的一门专业基础课程，也是后续各门专业课程学习重要的前期理论基础。《食品化学》课程是主要研究食品的组成、结构、性质及食品在加工、贮藏、运输过程中发生的化学变化，以及这些化学变化对食品质量影响的一门学科。
该课程强调实践性和应用性，其理论内容需要大量的实验结果进行支撑。以往的食品化学实验在进行过程中主要存在以下一些问题：如教师教学方法单一、学生实验积极性不高、任务式地完成实验，不仅无法达到实验目的，更不利于培养学生的创新思维和分析问题、解决问题的能力。
当前，在高新技术的推动下，各种前沿的研究方法和检测手段不断推陈出新。为了与时俱进，对现行的食品化学实验教学进行改革十分必要。目前国内关于食品化学理论和实验教学改革的研究很多，其中关于优化教学内容、丰富教学方法和手段、完善考核方法等方面的研究较为常见。近年来，还出现从微课、慕课、雨课堂、智慧课堂、“互联网+”等视角对《食品化学》课程进行教学改革的研究。
通过分析相关食品化学混合式教学改革的文章，笔者发现主要存在以下情况：贺江等基于UMU 平台从教学资源、教学方法、课时安排、考核方式和课程教学目标等方面对《食品化学》课程进行了混合式教学改革[1]。周静峰等在慕课基础上对《食品化学》线上和线下课堂教学模式进行了构建，将两者有机融合，并建立了课堂激励措施和过程性考核方案[2]。韩俊华等以应用型人才培养为目标，将食品化学混合式教学模式应用于教学班级，教学效果有明显提升[3]。
纵观国内关于食品化学教学改革的文章，混合式教学在食品化学实验中的研究却鲜有涉及。混合式教学的概念是由美国学者斯密斯·J与艾勒特·马西埃于2002年提出[4]，它是将传统教学和在线网络学习相结合的一种教学模式。这种教学模式将两者的优点充分结合起来，大量研究表明该教学模式使教学效果更加理想。而实验教学具有互动性、实践性和创新性等特点，更适合进行混合式教学[5]。因此本文以锦州医科大学《食品化学》实验课程为例，对实验混合式教学模式进行了设计、构建、实施。
二、《食品化学》混合式实验教学模式设计
本研究在黄荣怀等人提出的“混合式学习课程的设计框架”的基础上，根据实际情况进行修改[6]，混合式实验教学模式设计如图1所示。
三、《食品化学》混合式实验教学模式构建
1.混合式实验教学课程内容
锦州医科大学《食品化学》实验课程共设置了24学时，在原有验证性实验为主的基础上，增加了综合性和设计性实验的学时，其中包括4学时验证性实验、4学时设计性实验、16学时综合性实验，这些实验全部与理论的重点内容相关。
教师在准备教学平台学习资料之前，先对每个实验的实验目的、重点和难点有清晰的认识，并将实验内容分解成相互关联的知识点。在此基础上，将微课视频、PPT、各种资料包有针对性地上传至教学平台支撑知识点[7]，具体如下：
（1）实验一：“食品水分活度测定”，将实验分解为“食品水分活度的预测、饱和盐溶液的选择、康威氏皿的操作、曲线的绘制”四个部分。
（2）实验二：“淀粉糖浆的制备及其葡萄糖值的测定”，将整个实验分解为“淀粉的糊化、淀粉的水解、还原糖的测定”三个部分。
（3）实验三：“褐变反应及影响因素”，将实验分解为“美拉德反应、焦糖化反应、酶促褐变反应”三个部分，并在此基础上再细分每个反应。
（4）实验四：“脂肪氧化及其酸价、过氧化值、碘价的测定”，将实验分解为“脂肪氧化、酸价测定、过氧化值测定、碘价测定”四个部分。
（5）实验五：“蛋白质功能性质测定”，将实验分解为“溶解度测定、水合性质测定、乳化性质测定、起泡性质测定、凝胶性质测定”五个部分。
（6）实验六：“植物花青素的提取及含量测定”，将实验分解为“花青素原料的选择、原料前处理、提取剂的选择、提取条件的选择、花青素含量测定”五个部分。
2.混合式实验教学方法
学生初次接触实验，对实验目的了解不深入，对实验步骤记忆不清楚，如果将问题、案例式、研讨式等多种教学方法应用其中，会大大降低实验的难度，便于学生层层深入地理解实验、学习实验。
对于食品化学实验设计的上述六大实验，要求每组学生通过线上预习后，先组内研讨并画出每個小组的实验思维导图，然后在线下课堂上进行小组之间相互交流，确定认为最合理的班级的实验思维导图[8]。这样不仅锻炼了学生的逻辑思维能力、总结能力和创新思维能力，而且培养了学生团队合作和勇于探索的精神。
例如，综合性实验三“褐变反应及影响因素”，采用了案例式教学：“黑啤原产于德国慕尼黑，因其黑色的色泽和焦香的口味而广受国内消费者的喜爱。”根据这个案例让学生分析黑啤的黑色和口味是什么反应产生的？围绕这些反应层层深入地提出一些问题：反应物是什么，反应条件是什么，反应影响因素有哪些？如何通过这些反应制备相应的色素和香料？学生围绕这些问题在教学平台上在线自学，充分理解实验的相关内容。
再如，综合性实验二“淀粉糖浆的制备及其葡萄糖值的测定”，采用了问题教学法：“啤酒加工过程中加入的大米经过了哪些步骤处理，为什么？啤酒的糖度如何测定？”围绕这些问题让学生探索大米淀粉的糊化、水解条件及原理，其和淀粉糖浆制作条件及原理比较相似。而对于啤酒糖度测定与淀粉糖浆葡萄糖值测定的方法也是一致的。这样实验前将问题设计给学生，学生围绕问题进行线上预习、分析问题并提出解决方案，实验过程中出现新问题，师生共同讨论并解答，如果需要进行试验验证的，可共同设计相应实验来完成。该方法可以使学生实验的积极性被激发起来，也可培养学生的创新思维。
此外，设计性实验六“植物花青素的提取及含量测定”，采用了研讨式教学[9]方法：首先组内学生通过在教学平台线上自学后，组内讨论确定实验方案，然后各小组学生课上交流，确定切实可行的最终班级实验设计方案。这种方式充分锻炼了学生的创新思维和团队协作能力。
3.混合式实验教学活动
（1）课前
教师首先将实验课大纲、预习PPT、微课视频、学习资料、测试题、问卷调查上传至学校在线教学平台，同时发布分组信息（3—4人为一组）。学生通过教学平台自学相关资源并进行在线测试，在自学过程中若有疑问，可以和教师在平台上及时互动。教师通过查看平台提供的学生阅读时长、答题情况数据，线上了解学生课前的预习情况，并根据情况督促学生完成任务。
通过对2017级食品科学与工程专业54、55班，食品营养与检验教育专业56班学生在线答题、预习、在线讨论情况的分析发现：学生对“滴定法测还原糖的含量”“脂肪碘值的测定”“蛋白质凝胶性质测定”“康威氏皿的使用及曲线的绘制”“花青素含量测定”“焦糖色素的制备”这几个实验中的知识点掌握得不是很好，因此建议学生利用碎片时间反复观看和这些知识点相关的微课视频，同时教师将在课上做重点讲授和操作示范。
（2）课中
对学生课前学习中掌握不好的六大块知识，教师在课堂上从原理、操作过程、注意事项等几个方面重点讲授，并对这六项操作进行现场演示，学生结合课前学习和课堂讲授与演示进行实验操作。实验中学生和教师面对面交流，随时提出问题，教师给予现场指导。过程中学生充分发挥主观能动性，将实验内容充分理解、吸收并拓展。每次实验后留一部分时间进行操作考核，最后纳入实验总成绩。
（3）课后
课后，教师在学习平台上布置作业，要求学生在规定时间段完成并提交，督促学生进行课后复习和总结。教师对学生实验中出现的问题进行归纳总结，并发布到学习平台上，让学生根据这些问题对相关知识进行进一步思考、巩固、拓展和提升。学生将实验过程中仍然有疑惑的问题发布到学习平台上，让教师或同学帮助自己答疑解惑，从而彻底解决问题，全面掌握所学知识。
课后要对教学效果进行综合评价，包括教师评价和学生评价。教师评价主要体现在学生的实验考核总成绩上，学生评价主要采取学生在学习平台上填写问卷调查。调查内容包括：学习兴趣提升情况、学习效率提升情况、自主学习能力提升情况、教学方式满意度等方面。教师根据综合评价结果对教学进行反思，既要总结成功的经验，也要查找失败的原因，不断改进混合式实验教学效果。
4.混合式实验教学考核方法
以往的实验考核多从学生出勤、实验报告、实验技能考核三方面进行，但是混合式实验教学需要更加灵活和综合的考核方式。混合式实验教学的成绩包括：实验操作考试成绩和形成性评价成绩[10]。实验操作考试成绩是几次实验操作考试成绩的平均成绩。形成性评价成绩包括：出勤、实验表现、网络区互动发帖及提问次数、作业、在线测试、教学视频观看时间成绩。实验成绩按照实验操作考试成绩（50%）+形成性评价成绩（50%）进行综合考核，其中实验操作考试成绩（50%），形成性考核由出勤（20%）、实验表现（10%）、网络区互动发帖及提问次数（5%）、作业（5%）、在线测试得分（5%） 和教学视频观看时间（5%）构成。
5.混合式实验教学实施
我们将2017级食品科学与工程专业54、55班和食品营养与检验教育专业56班学生作为实验对象，利用该教学模式进行了首轮尝试，发现三个班的实验平均成绩较往年各专业的平均成绩提高5—10分。对学生的满意度调查显示：54班学生教学满意度为83%，55班学生教学满意度为80%，56班教学满意度为87%，这种任务驱动式实验教学使学生清楚实验目的，实验积极性提高。
但在实验过程中也存在着一些问题，由于以往的实验教学模式突然改变，有些学生并不适应。我校食品化学实验在大二下学期开设，学生刚开始接触专业课，大多数学生并未从事过科研活动，自学能力和自律性有待提高，查阅资料能力较差，不熟悉实验设计过程，很难独立去完成一个实验，这就需要教师不断从思想上引导学生，线上线下利用更多时间去指导学生。这种教学模式需要教师加强与学生面对面的交流，在教学设计、教学实施过程中更加考虑学生的感受，对于设计性实验中出现的异常问题，教师应花费更多的时间和精力帮助学生解决。
此外，在学生实验过程中，我们还发现有些学生的基本实验操作不符合标准，对于某些仪器的使用不熟练，下一步准备把每个实验涉及的基本操作和仪器使用也录成视频上传，方便学生规范自己的实验操作行为和熟练掌握仪器的使用。
四、结束语
本文从《食品化学》实验课程的教学现状入手，利用線上线下混合式教学模式对教学进行了一系列改革，初试发现学生的实验积极主动性有所提高，学习效率有所提升，但也存在一些问题。我们应根据问题不断更新和完善这种模式，与时俱进，使之成为食品化学实验教学改革中的一种重要手段，使“以学生为主体”的理念更加贴合实际，为行业培养更多的创新型人才奠定课程实验基础。
参考文献：
[1]贺江，王芙蓉，徐文思，等.基于UMU平台的“食品化学”混合式教学改革与实践[J].农产品加工，2019（17）：114-116.
[2]周静峰，何雄.基于慕课的混合式教学在食品化学课程中的实践[J].化学教育（中英文），2018，39（22）：53-58.
[3]韩俊华，高文惠.《食品化学》课程教学中混合式教学模式的组织实施[J].教育教学论坛，2018（18）：170-171.
[4]谭颖思.国内外混合式教学研究现状综述[J].中国多媒体与网络教学学报（中旬刊），2019（8）：42-43.
[5]陈友媛，辛佳，杨世迎，等.混合式实验教学提高学生主动学习能力的探讨[J].实验室研究与探索，2019，38（4）：205-208.
[6]张毅.在线开放课程混合式教学模式探讨[J].南方农机，2019，50（16）：32-33.
[7]王佳.高校混合式教学模式的改革策略[J].文教资料，2018（32）：186-187.
[8]岳顺利，刘忠华，周佳勃.思维导图对创新性思维培养的研究——以“动物组织学与胚胎学”教学实践为例[J].高校生物学教学研究（电子版），2017，7（1）：27-31.
[9]罗凤莲，刘素纯，王燕，等.《食品分析》创新型教学方法的改革与探索[J].教育教学论坛，2019（12）：146-147.
[10]丁雪梅，金祥雷，张晓君，等.混合式教学模式在实验教学中的应用以及对本科生综合能力的培养[J].黑龙江畜牧兽医，2019（11）：162-166+184.
（编辑：李晓萍）
