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【摘要】食品化學是從化學的角度研究食品組成，在生產(chǎn)、加工、貯藏、運輸、銷售過程中發(fā)生的變化和這些變化對食品品質和安全性影響的一門科學。食品化學課程為學生進一步學習食品加工與保藏的理論和技術提供支持，在食品專業(yè)的課程設置中起著承上啟下的作用；實踐教學為學生更好地理解理論知識，做到理論聯(lián)系實踐提供了重要支持，是課程中的一個重要環(huán)節(jié)。本文介紹“支架式教學法”在食品化學實驗教學中的應用，通過構建支架、創(chuàng)設情景、引導學生由淺入深自主完成相關實驗學習，不僅讓學生掌握知識還能培養(yǎng)學生自主學習的意識，提升靈活運用知識解決實踐問題的能力。

【關鍵詞】食品化學；實驗教學；支架式教學法；探索；解決

1前言

食品化學是從化學的角度在分子水平上研究食品的組成、結構、理化性質、營養(yǎng)和安全性以及它們在生產(chǎn)、加工、貯藏、運輸、銷售過程中發(fā)生的變化和這些變化對食品品質和安全性影響的科學。食品化學課程是食品科學與工程和食品質量與安全專業(yè)的專業(yè)基礎課程，其綜合性強，與化學、植物學、動物學、預防醫(yī)學、食品營養(yǎng)與衛(wèi)生、環(huán)境化學和分子生物學等學科有著密切而廣泛的聯(lián)系。食品化學既為學生進一步學習食品加工與保藏的理論和技術提供支持，同時也為學生今后從事食品加工、保藏和相關領域的研究和產(chǎn)品開發(fā)打下一個較寬廣的理論基礎，其在食品專業(yè)學習中起著承上啟下的作用[1,2]。為了更好地實現(xiàn)教學目標，該課程同時開設了實踐教學環(huán)節(jié)，包括驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗。本著以學生為中心、教學為主導的理念，我們在實踐教學過程中引進了支架式教學法，通過構建支架、創(chuàng)設情境、激勵學生通過獨立探索和協(xié)作學習，層層深入地掌握相關的實驗技能和理論知識，并應用所學知識從事后期專業(yè)的學習、科學研究和新產(chǎn)品開發(fā)。

2支架式教學法

關于支架式教學的理論，研究者們認為其來源于維果茨基的社會建構主義理論和最近發(fā)展區(qū)（ZPD）概念。根據(jù)歐共體“遠距離教育與訓練項目”（DGXIII），支架式教學被定義為學習者建構對知識的理解提供一種概念框架，這種框架中的概念是為發(fā)展學習者對問題的進一步理解所需要的。支架式教學法主要包括搭建支架、創(chuàng)設情景、獨立探索、協(xié)作學習和效果評價這5個環(huán)節(jié)。在搭建支架前，要準確地判斷學生的“最近發(fā)展區(qū)”，它是支架式教學法運用過程中關鍵一環(huán)?！白罱l(fā)展區(qū)”是指實際的發(fā)展水平與潛在的發(fā)展水平之間的差距。教師根據(jù)這一差距為學生搭建學習支架，為學生達到潛在的發(fā)展水平提供幫助；在教學過程中，隨著學生知識水平和能力的發(fā)展，最近發(fā)展區(qū)也在不斷的變化，相應地教師提供的支架也要不斷地更換，從而促進學生不斷的發(fā)展。教師作為引導者，根據(jù)學生的情況提供適當?shù)膸椭?，而學生則在學習中和教師在教學過程中不斷地學習交流，分享資源與收獲，從而實現(xiàn)知識的內構和技能的提升[3]。

3傳統(tǒng)實驗教學中存在的問題

傳統(tǒng)實驗教學中，教師和學生處于相對割裂的狀態(tài)，主要表現(xiàn)為：（1）教師直接將實驗原理、實驗過程及實驗中注意事項等灌輸給學生，學生只是被動地接受。（2）學生根據(jù)老師所講內容，按步驟完成實驗工作，課后根據(jù)實驗現(xiàn)象和結果撰寫實驗報告，并按規(guī)定時間將實驗報告交于教師批改。（3）實驗報告質量參差不齊。部分同學會根據(jù)實驗現(xiàn)象和結果進行系統(tǒng)地分析與討論，而相當多的同學只是簡單的記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)公式計算結果，對于結果的正確與否并沒有進行分析、總結；實驗結果偏差大的沒有分析實驗過程的哪一步操作造成的[4]。這種傳統(tǒng)的教學模式下，一定程度上培訓了學生的實驗技能，加深了對基礎知識的理解和掌握，但學生學習興趣不高，有的同學動手參與度不高，還有的學生為應付學習任務，課后的實驗報告是抄襲同學的。傳統(tǒng)的教學模式?jīng)]有充分發(fā)揮學生的主觀能動性，學生的創(chuàng)新能力沒有得到提高，學生的分析問題、解決問題的能力得不到足夠的鍛煉。針對上述問題，我們在實驗教學中引入支架式教學法，由淺到深的引導學生在實驗中能夠自己主動積極學習，發(fā)現(xiàn)問題及解決問題，充分體會到自主學習的樂趣，從而進一步激發(fā)學生自主學習的潛能[5]。

4支架式教學法在食品化學實驗教學中的應用

近幾年，我們食品化學課程組主要從教學內容、教學方法和教學手段方面進行多種嘗試。在實驗教學上，我們主要從教學內容的重構和教學方法的改革兩方面開展教學改革。我們把支架式教學法運用在實驗教學中，根據(jù)最近發(fā)展區(qū)的理論，不僅在驗證性實驗項目的基礎上，增加了在綜合性和設計性的的實驗項目，還根據(jù)每個實驗的目的對相應實驗教學過程進行有機的構建[6]。圖1是關于支架式教學法的教學模式。4.1教學內容的重構。在我們食品科學與工程和食品質量與安全兩個專業(yè)的課程體系中，食品化學的先修課程是無機化學、分析化學和有機化學，這幾門基礎化學課程的研究對象是相對簡單的化合物，而食品化學研究的對象是組成復雜的各類物質的混合物。從這個角度上看，課程目標之一是使學生了解食品材料中主要成分的結構與性質，食品組分之間的相互作用和這些組分在食品生產(chǎn)、加工、貯藏、運輸、銷售過程中發(fā)生的物理變化、化學變化和生物化學變化，并在掌握這些變化的基礎上，理解其對食品品質和安全性的影響；而課程另一個目標是在掌握食品化學基礎知識的基礎上，樹立正確的研究方法。因此，我們課程組在原有教材的基礎上，重新修訂了《食品化學實驗雙語教程》，教材中編制了水分活度、淀粉膠、蛋白質功能性質、非酶褐變、食品中丙烯酰胺的測定、高效液相色譜法測定飲料中的咖啡因和氣質聯(lián)用法測定食品中的香氣成分等23個實驗項目，其中涉及水分活度、淀粉糊化、蛋白質功能性質、酶促褐變和非酶褐變等重要理論教學的實驗項目設置為必修內容，而其它實驗項目作為可選實驗，在每期授課中，根據(jù)學生的最近發(fā)展區(qū)的判斷，對實驗項目進行有機的組合，這樣讓學生有機會對理念知識開展實驗研究的同時，又可以因材施教，幫助學生達到更高的發(fā)展水平。4.2支架的構建。合理的支架構建在支架式教學法順利實施的關鍵。在食品化學實驗教學過程，我們把支架構建分為課程支架和實驗項目支架2個層次。關于課程支架，由于食品化學課程是安排在大學的第二學年上，有大部分學生沒有太多的分析儀器操作經(jīng)驗，經(jīng)過對學生專業(yè)知識和實驗能力的調查和分析，主要可以分為理論知識、常規(guī)實驗操作技能、幾種常用儀器的工作原理與操作技能、大型儀器工作原理與操作技能、統(tǒng)籌安排實驗工作的能力、數(shù)據(jù)分析與討論能力這6個方面。在確定了課程的支架后，我們再根據(jù)具體的實驗項目設置更明確的支架，幫助大家更好地開展實驗課程的學習。實驗項目支架與課程的理論知識密切相關，下面我們將以非酶褐變和高效液相色譜法測定飲料中的咖啡因實驗為例，簡單介紹支架式教學法的應用。對于非酶褐變實驗，我們設置的支架為：（1）非酶褐變的類型和美拉德反應的物質基礎；（2）影響美拉德反應的外在因素（溫度，時間，酸堿度等）；（3）能簡單有效地研究美拉德反應的模擬體系的設置；（4）應用分光光度計測定美拉德反應程度的原理和操作；（5）如何對固態(tài)模擬體系和液態(tài)模擬體系的實驗結果進行分析。在高效液相色譜法測定飲料中的咖啡因實驗教學過程所設置的支架是：（1）咖啡因的理化性質；（2）飲料中咖啡因含量的差異；（3）高效液相色譜法分析的原理和操作方法；（4）高效液相色譜圖解析及定量分析。4.3情景創(chuàng)設。在進行教學過程中，為了提升學生的學習興趣，我們在實驗教學中根據(jù)課程內容創(chuàng)設相應合適的情景。在進行非酶褐變的實驗過程中，通過提出問題的方式創(chuàng)設情景，首先提出的問題是：（1）大家在面包店和蛋糕店里，大家能聞到的氣味是怎樣的？（2）為什么面包和蛋糕烤制后，不僅有誘人的香味，還有金黃的顏色？隨著前面2個問題的提出，幫助同學們聯(lián)想到理論課程中的美拉德反應的物質基礎，由此聯(lián)系到制作面包和蛋糕等焙烤食品的原料中富含羰基的成分與氨基酸，肽類或蛋白質發(fā)生了美拉德反應。在此基礎之上，接著提出另外2個問題：（1）同是面粉做原料的包子，在蒸煮后，為什么大多是白白的，而且香味和烤面包有這么多的差別？（2）如果你是食品科學家，如何通過簡單的實驗設計比較這兩種加工方式對產(chǎn)品特性的影響？同學們帶著問題考慮影響美拉德反應的條件，隨之，實驗設計中的采用固體模擬體系和液體模擬體系的實驗方法就自然地帶來同學們面前。根據(jù)模擬體系的方法，同學們完成了不同反應溫度，反應介質和反應時間的實驗過程，采用分光光度計得到液體模型中樣品的吸光度值隨反應時間的變化趨勢為實驗提供了充分的數(shù)據(jù)；同時，固體模型中濾紙片上快速呈現(xiàn)的現(xiàn)象則給學生帶來更直觀的感性認識。在高效液相色譜法測定飲料中的咖啡因的實驗中，我們給學生創(chuàng)設的情景是：（1）我們可以用有機化學實驗中測定葉綠素的方法測定可樂、咖啡和茶這三種飲料中的咖啡因可以嗎？（2）高效液相色譜法是怎樣做到快速分離后檢測的？（3）分光光度法，傳統(tǒng)色譜法和高液液相色譜法這幾種方法相比，各有什么優(yōu)點和不足？4.4效果評價。關于課程的評價，我們綜合了學生自評、實驗小組成員的互評和教師對學生的評價三方面進行。同時，還跟蹤實驗課程的教學效果對學生后續(xù)學習的影響，包括食品分析、食品工藝學、食品營養(yǎng)等任課老師的授課反饋；學生在后續(xù)參加創(chuàng)新工程和挑戰(zhàn)杯等科技項目及在畢業(yè)論文等學習中所展現(xiàn)的動手能力與創(chuàng)新能力方面的表現(xiàn)等。經(jīng)過對4屆學生的跟蹤分析，可以發(fā)現(xiàn)：大部分積極參與教學過程的學生展現(xiàn)出更強的邏輯思維能力和自學能力，可見支架式教學法在激發(fā)學生學習的主觀能動性和培養(yǎng)學習能力方面有著顯著的效果[6]。

5結束語

食品化學實驗課程是理論課程的一個重要環(huán)節(jié)，如何根據(jù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求講好這門課程，還有很多值得嘗試的方面。支架式教學法被認為是能夠更好地因材施教，不斷提高學習積極性和自主學習能力的教學方法。我們在采用支架式教學過程中，通過分析不同學生的最近發(fā)展區(qū)，構建合適的支架，創(chuàng)設學習情景等環(huán)節(jié)，不僅能夠真正做到以學生為中心，根據(jù)學生的實際情況開展教學活動，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的邏輯思維能力，還能有效地激發(fā)學生的學習興趣，幫助學生樹立自主學習的意識，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，為學生面向未來多元的社會奠定基礎。

參考文獻

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作者:邱瑞霞 黃才歡 鄭潔 張廣文 單位:暨南大學食品科學與工程實驗中心