針對食品工程應用型人才培養的儀器分析教學模式探討

張寒俊 吳波 王展 楊國燕

摘要：根據食品工程專業培養方案及學科特點，充分利用高校教學改革契機，從整合教學內容、創新教學方法、多手段豐富課程內容、提升實驗科研能力、改革考核方式入手，設計合理的儀器分析教學模式并進行實踐，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：食品工程專業;儀器分析;教學模式

中圖分類號：G642.41? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）40-0197-03

近年來，地方高校如何培養具有較強社會適應能力和競爭能力的高素質應用型人才，其教學改革一直備受關注[1，2]。食品工程專業培養目標為既能綜合運用工科理論知識解決實際問題，又能從事新技術新產品的研發，并能勝任相關管理工作的高素質復合應用型人才。儀器分析作為專業基礎課程，其教學目的是使學生掌握儀器分析基本原理、基本方法和儀器操作技能，通過學習和實踐培養學生發現問題、解決問題的能力，其教學模式面臨著嚴峻的考驗[3]。現行的儀器分析課程需要更新觀念來構建適應全新人才培養模式，滿足專業方向的課程體系和教學措施。

一、儀器分析課程教學現狀分析

當前食品工程專業所開設的儀器分析課程分為理論教學和實驗教學兩部分，理論教學以紫外-可見光譜、分子熒光、電位分析、色譜分析等內容為主，實驗教學以演示實驗為主。該課程面向食品工程、動物營養、化工輕工、生物工程、制藥工程等十幾個不同專業，受師資和實驗室建設等多方面因素的影響致使教學內容趨同。雖然這種教學模式能讓學生對傳統的分析方法有一個較為全面的認知，但是其弊端也是一目了然的，無法突出本專業獨特的分析方法和研究手段。在食品工程和食品檢測中普遍使用的色譜、光譜、質譜等研究手段，其相關內容應在教學中得到體現和重視，因此在課程教學中以教學大綱為基礎，根據專業特點適當調整重點內容，注重課程的實用性，才能吸引學生并引起他們的重視。

要想學好儀器分析，需要具備化學、物理、生物、光學電學、電子學、計算機及軟件等多學科知識儲備，而受到實際的學制學分等多因素的影響，食品工程專業的學生的專業基礎知識明顯不足，比如：只開設普通物理學，大二時物理化學課程與儀器分析課程安排并行，實驗數據處理課程安排在大三即儀器分析之后，這些都增加了學生的學習難度。

儀器分析涉及的范圍很廣，包括光學分析法、電化學分析法、色譜法（又稱分離分析法）、熱分析法和質譜法等，各類方法都需要采用專門的大型儀器來實現其分析目的。因大多數儀器價格昂貴，受經費和場地的限制，目前只能基本滿足儀器分析教學需要的儀器品種，但數量嚴重不足，課程組采取多人分組循環、教學觀摩實驗等方法開設儀器分析教學實驗，并且儀器分析課程中設計性、綜合性實驗項目的數量明顯少于其他學科。這種實驗課的方式使學生的動手能力訓練嚴重不足，導致他們在大四的畢業論文工作中困難重重，甚至會給今后的研究生課題的造成不便。

二、新的儀器分析教學模式的幾點思路

1.結合食品專業特點整合教學內容以提高課程教學效果。剛開始學習儀器分析課程時常有學生對為什么要學習儀器分析、儀器分析的用處有疑問，因此培養學生的學習興趣是打消學生疑慮的第一步[4]。在課堂教學中，引用現實生活案例及學科前沿知識輔助教學，例如采用三聚氰胺事件輔助講授利用電化學方法、色譜法、凱氏定氮法測定食品藥品中的蛋白質含量，用瘦肉精事件輔助色譜分析教學。隨著儀器分析行業的發展，許多在線分析、快速測定方法層出不窮，在課堂教學中適當涉及相關內容，可提高學生的學習興趣。

注重與食品專業前沿緊密結合，例如講解電位分析法時，介紹地溝油最新專利檢測方法;講解光譜學和色譜學時，討論如何利用紫外可見光譜及高效液相色譜檢測可食用植物（如紫蘇、銀杏葉等）中有效成分的結構特征和定量分析。學生在學習的過程中可將本學科內容與食品化學、食品分析等課程內容相銜接，提升課程之間的聯系及學生的學習興趣。

重難點內容適宜采用講解與討論并重型教學法。這種教學法是能同時發揮教師的主導作用及學生的主體作用，發揚課堂教學中民主作風的一種課堂教學方法，是讓學生在老師講解知識點后，通過討論或辯論深入發現問題、獲得知識、培養能力的一種課堂形式[5]。教師合理地設計出要討論的問題，以激發學生學習的潛能，提升學生的綜合素質。問題設計的恰當與否，主要取決于教師對教材的理解程度，直接影響學生對教學內容理解的深度與廣度。在教師的講解啟發下，通過對問題不同層次的設計，啟發學生就特定問題發表見解，以培養學生的獨立思考能力和求實創新的精神。例如：在儀器分析課程紫外可見分光光度法和熒光光度法的學習中，筆者精心設計了八個問題（如圖所示）。這八個問題包含了教學內容的重難點。通過對這八個問題的討論，學生總結出了這兩種方法之間的相同點（基本原理相同）和儀器設計上的三個不同點。第八個問題屬于知識拓展問題，加深難度。另外，在討論中增加常用顯色劑和熒光衍生劑的介紹，擴展儀器的應用實例。由于這門課程具有分析方法種類多、相互關聯少的特點，因此盡量挖掘各方法之間的關聯，有助于學生對知識點的理解與掌握，幫助學生通過適當的比較發現其中的規律。

運用綜合對比教學法是儀器分析課堂上必要的重要手段。儀器分析課程包括多種大型儀器的工作原理、儀器結構、使用方法及分析方法的建立等教學內容，每種大型儀器原理自成系統，而且有些儀器原理及結構部分的內容很抽象，教師講課難，學生學習也困惑。在實際教學中，運用儀器的工作原理或結構為主線，對相對獨立的不同分析方法進行歸納與分類，通過對比、分析，找出不同分析方法在工作原理、儀器結構和應用方面的共性，適當淡化單個儀器的內容講解，總結出課程教學內容的連貫性和系統性，然后突出各類分析法之間的差異[6]。

2.采用多媒體教學手段豐富課程內容。多媒體教學已廣泛應用到課堂教學，制作多媒體教學課件，flash動畫，再結合設計簡單明了的板書，對抽象的儀器分析原理及儀器結構進行輔助教學，加深學生對概念的理解，對知識點的記憶。例如將色譜分析中的經典組分差速遷移實驗制成動畫，學生可以直觀地觀察組分的流出與檢測器信號的產生，更好地理解色譜分析過程。

充分利用學校的精品課程網站，設計好教學內容，拓展課外閱讀給有余力的學生，及時解答學生在學習過程中的疑問，保持良好的師生互動。并且網站課程內容應避免儀器圖片的粘貼或儀器工作流程的復制，還應充分利用儀器廠家提供的模擬軟件，跟蹤國內外專業教學軟件開發的最新動態，多采用高水平的教學資源，讓課程內容及時與學科前沿保持一致。有條件的話，還應盡可能多利用虛擬實驗室幫助學生理解課程的重難點，開設部分虛擬儀器分析實驗，以激發學生的學習興趣。

3.注重動手能力的培養，啟發科研思路。在實驗課教學中堅持預習制度，鼓勵學生獨立操作儀器，在實驗中發現問題，解決問題，自己動手設計實驗。如在完成氣相色譜定性定量分析實驗教學之后，鼓勵有興趣的學生設計利用氣相色譜儀分析白酒中的風味成分及其含量，學生從文獻查找、樣品采集、實驗過程、儀器參數摸索、數據分析等多個角度對實驗進行設計，在討論可行性之后，按照所設計方法完成實驗。學生普遍表示通過學習儀器分析培養了科研思路并掌握了一定的科研方法。

4.多樣化考核形式，鼓勵全面發展。常規的課程考核多是一張試卷，開卷筆試，教師僅僅根據卷面成績無法對教學效果及學生成績進行真實有效的評價。筆者采用更科學、多樣化的考核形式，包括試卷考核（60%）、課堂考核和作業考核（20%）、實驗課能力考核（20%）等形式。期末試卷適當降低難度，采用閉卷形式，題型涵蓋選擇題、填空題、計算題、簡答題等多種題型，突出知識的活學活用，與專業應用貼合，綜合評價學生對基本概念、基本理論、實際應用知識的掌握。

多樣化的考核形式避免了單純的應試教育，將課堂表現和作業考核及實驗能力考核納入期末總成績核算，卷面成績較高的學生綜合成績未必優秀，以此引導學生重視實驗課學習、注重團隊合作及與人交流討論問題的能力的訓練，促進學生全面發展。

三、小結

改進后的教學模式在教學過程中均開展課堂討論，分享諾貝爾獎獲得者生平，設計儀器分析實驗，學生參與教師課題組做課題。某年級某班食品工程專業中84.6%的學生較好地掌握了儀器分析基本原理及應用，在課堂小組討論，課下作業，實驗報告等考核環節表現優秀，具備一定的實踐創新能力。教師在教學過程中也提升了自己的課堂組織能力、語言表達能力、教材整合能力、實踐創新能力，取得了“教學相長”的良好效果。

參考文獻：

[1]吳繼魁，周冬香，毛芳.儀器分析課程的教學改革與探索[J].大學化學，2013，28（3）：28-30.

[2]李志英.地方高師儀器分析課程的改革與實踐[J].廣東化工，2014，42（24）：205-206，213.

[3]李健，劉寧，吳春，等.“儀器分析”研究性教學方法的探索與實踐[J].實驗室科學，2014，17（1）：85-87.

[4]王媛媛，司友琳，袁菲菲，陶兆林.醫學院校制藥工程專業儀器分析教學模式探討[J].包頭醫學院學報，2016（1）：151-153.

[5]任玉蘭，邵艷秋，羅玉杰.討論式教學法在儀器分析教學中的應用[J].教育與職業，2014（21）：151-152.

[6]陳景文.理工科院校儀器分析課程教學改革探索.大學化學，2010，25（2）：29-31.