胡勇 石勇 謝衛(wèi)紅

[摘 要] 構建基于人才培養(yǎng)目標評價的教學機制是評價和完善大學本科教育的重要舉措。食品安全是食品工程的基本要求，也是食品科學的重要研究方向?！笆称钒踩珜W”課程體系建設是食品科學與工程專業(yè)工程教育體系的重要內(nèi)容。通過食品安全綜合實驗教學內(nèi)容與教學方式的改革探索與實踐經(jīng)驗，創(chuàng)建了“食品安全學”課程的項目式教學體系?！笆称钒踩珜W”課程建設顯著提高了教學質量，實現(xiàn)了學生從被動學習向主動學習的轉變，取得了理想的教學效果，對于綜合實驗具有較好的示范作用。

[關鍵詞] 食品安全;實踐教學改革;項目式教學

[中圖分類號] G642.0? ? ?[文獻標識碼] A? ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）03-0149-04? ? [收稿日期] 2020-06-28

隨著食品科技的發(fā)展，食品安全成為繼營養(yǎng)美味、功能健康之后的又一大食品文化主題。自2001年教育部設立食品質量與安全特色本科專業(yè)以來，全國有近200所院校相繼開辦了該專業(yè)[1]，為我國食品安全建設提供了強大的人才和科技支撐，我國的食品安全保障能力也取得了長足的改善[2]?！笆称钒踩珜W”是食品質量與安全專業(yè)的核心課程，是一門多元性、綜合性較強的多學科交叉前沿課程，隨著危害物范疇的不斷拓寬、毒理學研究的不斷深入和檢測技術的進步，“食品安全學”的知識內(nèi)容也在不斷更新?！笆称钒踩C合實驗”作為“食品安全學”課程的輔助和延伸，良好的實踐方式對于幫助理解理論課程內(nèi)容具有重要的現(xiàn)實意義?！笆称钒踩C合實驗”有機地融合了“食品工藝”“食品安全學”“食品衛(wèi)生學”“食品分析”等學科的知識內(nèi)容，對學生的基本要求是綜合理解和應用多學科的知識點、實驗方法和實驗手段[3]。

從國內(nèi)高校開設的與食品安全相關的實驗課程的情況來看，實驗多為驗證性和演示性實驗，實驗目的局限在培養(yǎng)學生對常規(guī)儀器的使用、實驗基本方法的學習和理論驗證等方面，教學方式重復而缺乏創(chuàng)新，不僅導致教師缺乏對實驗理論的思考、對食品安全前沿科技進展和知識的更新，而且使學生對課程內(nèi)容的理解也停留在對試驗操作步驟的機械記憶上，在綜合創(chuàng)新力和主動性培養(yǎng)方面效果欠佳[4]。陳舊的教學方式與現(xiàn)代化海量的信息傳播格格不入，嚴重浪費了社會發(fā)展給予的優(yōu)良教育資源。因此，針對食品安全與國計民生息息相關的特點，以及食品各專業(yè)本科生服務國家戰(zhàn)略和地方經(jīng)濟社會發(fā)展的需求，“食品安全綜合實驗”課程應有效服務于食品安全理論教育，需要注重培養(yǎng)學生對各類食品普遍存在的安全風險提出問題、設計方案和解決問題的能力，為安全專業(yè)畢業(yè)生的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)打下堅實的基礎。本科實驗教學雖然不能達到與項目研究相同的深度，但在實驗內(nèi)容的廣度上具有自身的優(yōu)勢，如學生人數(shù)較多、交流頻繁，思維上容易集思廣益;可在短時間內(nèi)設計多因素優(yōu)化工藝和進行相應的食品安全風險檢驗分析，最終通過全部實驗數(shù)據(jù)的分析獲得有價值的結論;通過群體團隊協(xié)作，可以增強學生獨立思考的工作能力，鍛煉克服困難的毅力，培養(yǎng)科研能力和創(chuàng)造力[5]。

“食品安全學”的龐雜與繁復性使得課程內(nèi)容的傳授較為困難，“食品安全綜合實驗”課程也應與時俱進，從解決食品安全問題的角度有效支撐“食品安全學”?；谠搶嶒炚n程內(nèi)容的特殊性和能力要求，建立新型教學模式，使得教與學的過程均能達到良好的效果。本課題圍繞食品安全風險的產(chǎn)生、檢測和控制，以學生為主體，以“建立食品加工—風險因素關系”“改進成熟檢測技術”為主題，建立項目式實驗教學體系，有效發(fā)揮了學生的主觀能動性和創(chuàng)造性，提高對食品安全認識的實踐能力。

一、項目式實驗教學體系

授課背景：“食品安全綜合實驗”開設在第六學期的18周之前，實驗開設之前本專業(yè)已完成的“微生物學”“食品化學”“食品安全學”“食品微生物實驗”“食品理化檢驗實驗”等基礎課程[6]。因此，引起食品安全風險的基本因素和基本的操作類實驗無須在本課程中專門開設和講解。

課程目標：融合先修課程的理論、實踐知識，開展“改進成熟檢測技術”或“建立食品加工—風險因素關系”的創(chuàng)新實驗，較全面地為學生畢業(yè)后從事食品科學與工程、食品安全與質量檢測相關工作奠定技能基礎，為學生從事科學研究培養(yǎng)科研思路和創(chuàng)新意識。

（一）實施方案

1.發(fā)布項目指南。包括改進成熟檢測技術項目、建立食品加工—風險因素關系項目各兩項。實驗項目中不涉及先修課程未接觸的實驗操作。完成期限設置為第六學期1～2周。

2.學生自由分組、自由選題。單班實驗周期為1周，單班分為6～8小組，其中一半組別選擇改進成熟檢測技術項目，另外一半組別選擇建立食品加工—風險因素關系項目。根據(jù)選擇課題，撰寫預習報告，包括實驗目的、原理、可行性方案、階段性安排（實驗時長為2周）。完成期限第3～9周。

3.教師審閱預習報告，糾正不合理的實驗內(nèi)容，在班級群反饋學生，通過師生互動討論形成完整的實驗計劃。完成期限第10～13周。

4.學生根據(jù)實驗計劃完成項目。完成期限第17～18周。

5.各實驗小組撰寫實驗報告，并發(fā)布實驗結果。完成期限第18周周末。

6.推選代表總結項目實驗結論。由代表系統(tǒng)整理同一項目的各組實驗數(shù)據(jù)，得到結論，并且就實驗整體思路、操作步驟及注意事項進行討論，使學生體會完整實驗思路，最后由代表進行發(fā)言總結。完成期限第19周周末。

（二）成績考核

1.預習報告占實驗總成績的40%。其中預習報告的完整性和正確性占20%;學生參與度占20%。

2.實驗報告占實驗總成績的30%。考核動手操作能力、實驗報告的完整性和正確性。

3.團隊協(xié)作占實驗總成績的20%?？己顺蓡T是否正確執(zhí)行實驗計劃，不拖沓，不反復實驗，不推諉。

4.語言表述和成果展示占實驗總成績的10%。代表總結項目實驗結論，需要各小組協(xié)助完成?？己顺蓡T的配合度、參與度、語言表達（包括演示文稿）的準確度和清晰度。

（三）總結和改進

教學團隊針對項目式教學體系出現(xiàn)的問題，提出可行性的解決方案，納入下一年度教學計劃，達到持續(xù)改進的目的。

二、教學案例——預習報告

由于預習報告體現(xiàn)了學生的主觀能動性，綜合了科學分析調查研究資料的能力、撰寫調查分析報告的能力、選擇研究課題的能力和設計能力，是培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，是項目式實驗教學體系的核心，在考核構成中占有最高的比例。本教學案例以預習報告為例，包括以下幾部分。

（一）改進成熟檢測技術

1.實驗目的及背景。建立并優(yōu)化花生中黃曲霉毒素的液相色譜（HPLC）檢測方法。關鍵詞：黃曲霉毒素簡介。如，黃曲霉毒素（AFT）的結構、毒性、來源、分類等。AFT是霉菌毒素，毒性大、來源廣，在濕熱地區(qū)食品和飼料中出現(xiàn)的概率最高，對人類健康危害極為突出，主要由黃曲霉（Aspergillus flavus）和寄生曲霉（A.parasiticus）產(chǎn)生，主要包括B1、B2、G1、G2、M1和M2。特別容易污染花生、玉米、稻米、大豆、小麥、各種堅果等糧油產(chǎn)品[7]。其中，B1毒性及致癌性最強。此部分內(nèi)容強調聚焦實驗目的，強調有針對性查閱資料的能力。

2.實驗原理。關鍵詞：HPLC原理。如，HPLC主要用于分析高沸點不易揮發(fā)的、受熱不穩(wěn)定的和分子量大的有機化合物的儀器設備。設備由儲液器、泵、進樣器、色譜柱（填料）、檢測器、記錄儀等部分組成。儲液器中的流動相被高壓泵打入系統(tǒng)，樣品溶液經(jīng)進樣器進入流動相，被流動相載入色譜柱（固定相）內(nèi)。樣品溶液中的各組分在填料—流動相中具有不同的分配系數(shù)和移動速度，樣品流動時，在兩相中經(jīng)過反復多次的吸附—解吸的分配過程，最終被分離成單個組分依次從柱內(nèi)流出，通過檢測器時，樣品濃度被轉換成電信號傳送到記錄儀[8]。此部分內(nèi)容在“食品分析”課程中有所涉及，考查了學生綜合應用先修課程的能力。

3.實驗方案。關鍵詞：樣品溶液制備、標準曲線繪制、檢測方法優(yōu)化。如，流動相（極性調整劑<甲醇、乙腈>的選擇及其所占比例、pH調整、流速等）、色譜柱、柱溫、檢測器、洗脫（等度或梯度方案）、樣品前處理等為優(yōu)化方向。此部分內(nèi)容強調收集相關文獻資料，比較各種方案的異同點，選取候選的2～3種方案，并合理計劃根據(jù)實際實踐操作結果，設計合理的單因素實驗，為進一步優(yōu)化方案做好準備。每組可選擇1～2項優(yōu)化方向。最終全班的實驗結果可匯集進行正交分析或響應面分析，形成系統(tǒng)優(yōu)化方案。

4.實驗計劃。關鍵詞：各小組協(xié)商，明確每個小組分配的任務，各組之間不重復實驗，但能形成有機整體。每個小組計劃各組員負責的實驗內(nèi)容、各實驗環(huán)節(jié)時間安排、各環(huán)節(jié)注意事項、實驗結束后的清理整潔安排。如，第一天檢驗候選HPLC方案，其后每一天進行1～2次單因素實驗等。此部分強調合理計劃實驗，在規(guī)定的教學時間內(nèi)高效完成預定任務，最終有效利用整個實驗周期。

（二）建立食品加工—風險因素關系

以“建立面粉類油炸食品中油炸溫度與丙烯酰胺形成的相關性”為例。

本題目的選定需要一定的知識面支持。例如：首先要知道油炸食品存在的風險因素（丙烯酰胺[ 9，10 ]、環(huán)芳烴、雜環(huán)、反式脂肪酸等），這些因素與原料有關，也與加工方式有關，如原料油不合格帶來的雜環(huán)芳烴，油炸時間長短、儲存方式與以上因素均有關[ 11 ];添加酸、氨基酸、蛋白質或者其他碳水化合物時，也能減少丙烯酰胺的含量。其次從眾多的風險因素中選擇一項感興趣的因子或根據(jù)已學習的各項實驗技能判斷操作的可行性而選定，如丙烯酰胺測定。最后選定原材料，油炸食品皆可選擇，本案例以面粉類食品為例。

1.實驗目的及背景。關鍵詞：丙烯酰胺的危害及形成。丙烯酰胺已被WHO國際癌癥研究中心列為可能致癌物質。含有丙烯酰胺的主要食品是薯條和薯片（分別是炸薯條和炸薯片）、咖啡、烘烤糕點、甜餅干和各種面包。丙烯酰胺中毒是生產(chǎn)和使用過程中因密切接觸丙烯酰胺所致的以神經(jīng)系統(tǒng)改變?yōu)橹鞯募膊?。該物多在生產(chǎn)勞動過程中由于通風不良而發(fā)生意外事故，經(jīng)呼吸道吸入丙烯酰胺粉塵或經(jīng)皮膚直接接觸其水溶液而導致中毒。丙烯酰胺在體內(nèi)有蓄積作用，主要影響神經(jīng)系統(tǒng)，可能與神經(jīng)系統(tǒng)中蛋白質的巰基結合有關。此部分內(nèi)容強調聚焦實驗目的，強調有針對性查閱資料的能力和信息選擇判斷的能力。明確的實驗目的對后續(xù)實驗計劃至關重要，原材料和儀器設備均據(jù)此由實驗中心配制。

2.實驗原理。關鍵詞：丙烯酰胺的形成及影響因素。食品中丙烯酰胺是在加工中形成的，涉及一系列復雜的多級反應，包含離子型反應和自由基反應。例如，丙烯醛、丙烯酸與氨發(fā)生的化學反應，氨基酸分子的重新排列和轉化、氨基酸和糖類物質發(fā)生美拉德反應等。溫度和時間與丙烯酰胺的形成密切相關。當食物在烹飪過程中被加熱到120℃以上時，食物中的天門冬酰胺和還原性糖在高溫加熱過程中通過美拉德反應即可生成丙烯酰胺。

3.實驗方案。關鍵詞：油炸工藝的確定。和面發(fā)酵、切條油炸、瀝油、HPLC方法測定丙烯酰胺的含量。丙烯酰胺標準樣品溶液制備、標準曲線繪制、檢測方法、感官評定均可參考文獻報道直接采用。此部分內(nèi)容強調收集相關的文獻資料，比較各種方案的異同點，選取一種方案，并計劃根據(jù)實際實踐操作結果，合理設計實驗細節(jié)，如建立溫度與丙烯酰胺的關系。每組可選擇1個加工參數(shù)（如油溫、油炸時間、油的品種）評價此因素與丙烯酰胺的關系。最終全班的實驗結果可匯集進行正交分析或響應面分析，形成系統(tǒng)相關性分析。

4.實驗計劃。與改進成熟檢測技術的實驗計劃相同。

三、實驗教學改革效果

本課程體系實施后，經(jīng)過循序漸進的教學實踐和改革探索，取得了良好的教學效果。突出優(yōu)勢在于，在較短的時間內(nèi)，以班級為單位集中訓練思維，增進信息交流共享和團隊協(xié)作能力;促進學生了解項目的系統(tǒng)性內(nèi)涵;經(jīng)過較長時間（半學期）自主計劃實驗方向和內(nèi)容，避免焦躁和敷衍等常見問題。

1.學生的實踐操作熱情得到了提高。在完善預習報告過程中，學生投入了較多的精力，為了檢驗實驗計劃，學生實踐格外謹慎，促進系統(tǒng)完成工作。

2.學生分析問題、解決問題的能力有所提高。學生根據(jù)擬定項目方向，通過文獻查閱形成較系統(tǒng)的方案;在方案修正過程中，進一步完善了思維，實現(xiàn)從被動的傳統(tǒng)教學向主動的創(chuàng)新教學的轉變。

3.學生的表達能力得到了提高。由于經(jīng)歷了整個實踐過程，學生能夠清晰地組織語言描述設計中的曲折過程，對實踐結果能夠正確闡述原因和經(jīng)驗。在實驗總結會議上，相似的實驗組取長補短，形成了新的構思，合作交流能力得到了提高。

4.實驗報告寫作水平得到了提高。因為各組實驗主題不同，不能相互借鑒，加上親身經(jīng)歷實踐全過程，寫作素材較豐滿，避免了互相抄襲。

5.在一定程度上為學生考研和工作的選擇提供了指導。

四、結語

通過對“食品安全綜合實驗”課程的教學體系設計及實踐檢驗，基本明確了項目式教學銜接科普與研究的橋梁作用，改變了枯燥的傳統(tǒng)教學方式。對于“食品安全學”這樣一門與時俱進、與生活息息相關的課程，提高學生對其學習興趣對培養(yǎng)食品專業(yè)人才和改善我國食品安全的未來具有重要意義。

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