以设计性食品工艺学实验为依托提高应用型大学生的创新能力
【摘要】培养大学生科研创新能力是高校教学改革的一个重要目标。食品工艺学是食品科学与工程专业的一门理论性和实践性都非常强的专业课，通过开设食品工艺学设计性实验可以使学生更好的将食品工艺科学理论应用于生产实践，培养应用型大学学生的实践能力和创新能力，因此设计性实验在食品工艺学实验学课程教学中占有重要地位。文章对开设食品工艺学设计性实验的必要性、前提条件和实施过程进行了论述，并对顺利实施设计性实验提出了一些建议。
【关键词】食品工艺学 实验 设计性
【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）01-0237-02
实验教学是高校教育活动的重要一环，通过实践能力和动手能力的训练，学生能够理论联系实际，提高综合应用和创新能力。设计性实验是能力的实践教学指老师提出实验项目，学生根据所学理论知识，通过查询相关文献，自行设计实验方案，经过老师审核修改，然后独立完成实验，进行数据处理并撰写报告的实验。食品科学与工程专业是一个实践性非常强的专业，学生需要在在校期间不断通过实验与实践教学增强其动手能力和创新能力。在设计性食品工艺学实验中，大学生需要综合运用食品化学、食品工艺学、食品营养学、食品分析、食品微生物学等学科知识，充分发挥自己的创新思维，并在整个过程中培养对食品科学与工程理论知识的综合应用能力。因此，在高年级本科生中开设食品工艺学设计性实验显得尤为重要。本文以素质教育为指导思想，对食品工艺学设计性实验教学的相关问题进行思考，并结合实验教学改革开展相关设计性实验的探索，提出一些改革建议。
一、设计性实验的特点
传统实验课主要是验证性实验。在整个教学过程中，全部学生按照老师事先制定的同一个题目和内容分组进行实验，教师是主体，示教讲解，学生被动的机械性操作。从人才能力结构的组成来看，基础性、验证性实验侧重训练学生对基本仪器和实验技术的掌握，强化对理论知识的理解和记忆。设计性实验则是指学生根据老师提出的实验项目，通过查询相关文献，自行设计实验方案，然后独立完成实验，进行数据处理并撰写报告的实验。设计性实验除了具有验证性实验的作用外，更侧重培养学生对所学理论知识的综合运用能力和探索精神，提高创新能力。
整个设计性实验过程都由学生独立完成，老师只进行指导。学生需要发挥自己的主观能动性和创造性，方案设计和实施要符合专业实际发展情况。因此学生发现问题、解决问题的能力得到提高，有助于培养学生毕业后对实际问题的解决能力。
设计性实验是在学生学习了相关的理论课程以后开设的，不仅仅是一门课的理论知识，需要综合运用已经学习过的理论知识和实验技能才能完成。比如食品工艺学实验需要开发某种新产品，需要对产品的理化和感官指标进行分析，不仅需要掌握食品工程原理、食品工艺学中的理论知识，还要结合食品分析、感官评价等课程知识。通过设计性实验，学生对所学的知识融会贯通，提高学生毕业后适应不同工作岗位的能力。
在设计性实验中，学生要组成小组，通过讨论的方式进行选题和实验设计。在实验中，学生需要就实验中产生的问题进行沟通，取得一致意见后解决问题。在协作完成任务的过程中，学生学会如何与不同性格的人相处，如何做决策，有利于培养学生的交际能力。交际能力是大多数专业培养方案中的基本要求。
二、开设食品工艺学实验的必要性
食品工艺学设计性实验的目的是在理论学习的基础上，通过产品的生产工艺设计，熟悉食品生产工艺的设计特点，了解食品原料的采购、生产小试、配方设计、食品生产、感官评价以及杀菌贮藏等一系列过程。在实验过程中，学生通过怎样查找国家标准方法、怎样准备实验试剂和仪器、怎样进行实验操作和完成实验报告、怎样解决实验过程中出现的问题，可以更好的掌握综合运用已学相关知识的能力。通过食品工艺学课程设计，能够培养学生独立设计食品生产工艺和配方的能力，掌握基本的食品感官评价设计方法，树立正确的食品工艺设计思想和严谨的工作作风，成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质复合型人才。
在开设食品工艺学设计实验之后，学生不仅查阅资料、实际动手和写作能力有所提高，更重要的是通过对食品加工的工艺设计，进一步激发了他们对食品工艺学的学习兴趣，并能够结合实际存在的问题，在食品工艺学领域内进行更深入的学习。通过设计性实验，也为学生毕业设计打下了良好的基础。学生均能按要求完成任务，通过食品工艺学课程设计使学生更深入地掌握了实验设计原理和数据处理方法，增强了科研能力和协作精神。
三、食品工艺学设计性实验的前提条件
（一）开设设计性实验对学校的教学管理水平有新的要求
设计性实验的开设需要有能对学生开放的实验室，不仅在工作时间开放，非工作时间也可以进行实验。学生可以在一定范围内自由选择实验方案，因此实验原辅材料、检测试剂大大增加，而且不同的实验还会有交叉。因此如何对实验原辅材料的储放、使用，实验设备的维护，实验室开放的安全都必须进行规范管理才能满足设计性实验的要求。
（二）开设设计性实验需要一定的基础条件
与验证性实验相比，设计性实验所需要的原材料种类较多，设备仪器、耗材也相对增多，学校需要有一定的资金支持。如在果汁饮料的制作中，能有不同的学生选择不同的原辅材料。澄清汁和混浊汁的工艺路线不同，所需要的设备也不尽相同。这些都需要学校资金的支持。因此，开设设计性实验要评估学校的仪器设备是否能满足相关实验类群中不同实验方案的需求，在发布实验任务和要求时进行一定的限制。
（三）设计性实验对老师的专业和教学水平提出了更高的要求
例如在果汁饮料的实验中，可能采用的原材料不同，配方和工艺路线也不同，需要老师有丰富的理论知识和实践经验，具有原料、工艺、食品添加剂、质量控制等方面的知识和实践。
（四）需要老师付出更多的劳动
教师在实验设计阶段和实施阶段都要对学生进行指导，需要教师付出更多的耐心和精力，增加了教师的工作量。在整个实验过程中，教师和实验员必须坚守在实验室，随时进行监督和辅导讲解。
四、食品工艺学设计性实验教学过程
实验采用统一组织、集中管理、分组设计的组织形式，集体辅导与个别指导相结合的指导方式，教学过程分为：方案设计；方案修改与审批；实验研究；数据整理与撰写实验报告、答辩与考核等阶段。要求应相对独立完成总体方案设计、工艺流程设计、工艺参数设计和品质分析，完成数据整理，并提交实验设计说明书和实验报告1份，采用多媒体完成答辩。
（一）方案设计
根据教学大纲和实验室的设备条件，可以选择不同的产品类型作为设计性实验，如果汁饮料新产品开发，学生可以选择不同水果进行各种果汁饮料的制作。至少在实验前两周，老师发布实验项目和要求。学生以3-5人为单位组成实验小组，并制定1名组长，通过查阅相关资料确定方案。包括产品类型、原辅材料的选择、配方的确定、工艺路线的选择、理化指标及其检测方法等都在小组讨论的基础上独立完成，然后将实验方案提交给老师。在这部分任务中，需要了解实验和产品相关的国内外研究动态。在实验方案中，需要简单论述相关技术和产品的进展、确定原材料和工艺路线的理由。
（二）方案修改与审批
制定方案后，以小组为单位，与指导教师进行讨论。教师依据科学性、可行性的原则对方案进行审阅，提出其是否符合理论和实践的要求。另外，教师要根据实验室条件、经费等因素对各组的实验设计进行最后审阅。如果实验室条件不能满足要求或经费超过预算，就要求学生重新拟定试验方案。各小组根据教师的意见进行修改，进一步完善设计方案，以保证实验的顺利实施。
（三）实验研究
按照确定的实验方案，学生在领取实验原辅料后，正式进行实验。实验过程中，要求学生分工协作，互相沟通，解决实验过程中出现的各种问题。实验所需个性化的原辅料、试剂由学生自己购买和配制。开设设计性实验期间，实行实验室向学生开放，允许学生进行多次实验，非工作时间也可以进行实验。指导教师全程负责答疑释惑，指导学生查阅文献，介绍所需实验设备的使用方法、操作步骤和注意事项，确保实验方案的可行性，检查掌握实验进度，并督促学生做好实验记录，指导学生对实验结果与报告开展分析讨论，评价实验所取得的成效，找出不足，提出改进意见，不断提高学生的科学实践能力。
（四）撰写实验报告
实验结束后，学生要依据感官评价及理化指标，综合评价实验产品。工艺学实验不同于其他实验之处，在于实验制作出的产品都可食用。因此，由指导老师组织学生对其他组实验产品进行感官评价，互相比较，取长补短。在感官评价的过程中，结合实验结果对设计方案进行总结，找出不足，可以考查学生的理论设计能力。最后，学生根据实验结果，写出设计说明书，内容主要包括实验结果、对产品的综合评价，对产品进行成本分析，实验过程中发生的问题及解决办法，对实验成败的原因进行分析，并提出改进意见，课程设计收获等内容。
（五）答辩与考核
考核是实验教学过程中的重要环节。实验结束后，学生按时提交实验设计说明书及总结，也可以由教研室组织全体老师对学生进行答辩，给出答辩成绩。可以将设计性实验考核内容分为四个部分：实验设计、实验操作综合表现、设计说明书、答辩。也可以分成实验设计、实验操作综合表现和科技论文三部分。但是无论怎么分类，此类实验的考核应突出设计方案的重要性，加大其在考核中的比重。
设计性实验的开设符合教育部提倡的“加强实验教学等实践环节，不断改革实验教学内容，改进实验教学方法，以提高大学生的实践能力、创新能力和独立研究的能力”的要求。食品工艺学设计性实验这种教学模式，对提高学生的综合能力和培养学生的科学探索精神有着十分重要的意义。这种集知识教育、素质教育、技能教育和创新教育为一体的综合性实验方式，对培养高素质创新型人才有着积极作用，顺应了高校为国家培养科技创新人才的需要。在实践过程中，注意不要把设计性实验与毕业论文混为一谈，不能流于形式，要有过程材料作为支撑以及严格的质量监控体系。
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作者简介：
王卫东（1971-），男，山西临汾人，研究生，副教授，研究方向：农产品加工与贮藏。