食品大健康背景下食品營養與健康專業儀器分析課程教學與創新

李占超 閆爽 王小鵬 許龍 原曉喻 雷萌萌 高曉平

2019年伊始，中華人民共和國教育部批復西北農林科技大學率先開設食品營養與健康專業。2020年教育部繼續批復河南農業大學等13所本科院校開設食品營養與健康專業。食品營養與健康專業旨在培養學生食品營養均衡搭配、食品質量控制與管理、餐飲衛生管理等能力，主要為人群的膳食及營養指導、保健及營養的公益宣傳與教育、疾病預防與治療、臨床營養與治療等領域培養高級專業人才。儀器分析課程在食品科學與工程大類專業人才培養過程中扮演著不可或缺的角色。儀器分析課程以物質的物理、化學性質為基礎，利用測量儀器對物質進行定性、定量或形態分析，并發展與化學相關的測量策略、原理、方法與技術，以精準獲取物質組成、分布、結構與性質的時空變化規律，為食品安全、營養等問題保駕護航。然而，食品營養與健康專業作為食品科學與工程領域內新獲批專業，如何設置儀器分析課程教學內容和形式等尚未有成熟模式。本文基于食品大健康的時代背景，對食品營養與健康專業儀器分析課程教學內容、形式等問題進行闡述，以期為食品科學與工程領域培養更具活力和能力的專業人才。

一、食品營養與健康專業儀器分析課程教學內容

多數高校儀器分析課程教科書中所涉及的有些分析方法已經相對滯后，已無法滿足當前復雜的實際分析工作需求。隨著科學技術的迅速發展，近幾年來納米材料制備和表征技術發展突飛猛進，誕生了眾多光電分析新原理、新方法、新技術和新儀器，例如表征納米材料結構的原子力顯微鏡（AFM），透射電鏡（TEM）和掃描隧道顯微鏡（SEM）;表征物質相互作用的表面等離子共振（SPR）和石英晶體微天平（QCM）;太赫茲時域光譜技術（THz-TDS）及多種儀器的聯用進行綜合分析等。

食品營養與健康專業儀器分析課程教學內容應以食品大健康為背景進行設置，也應突出本專業特色以及創新性。因此，我們建議食品營養與健康專業儀器分析課程教學內容主要包括以下幾方面：緒論、光譜分析、色譜分析、質譜分析、核磁共振波譜分析、電化學分析、表面分析、熱分析和現代新型食品儀器分析技術。在闡述食品儀器分析方法和技術基本原理的基礎上，著重對各種食品儀器分析方法和技術在食品原料生產、加工、運輸和貯存等過程中的應用進行歸納總結。食品營養與健康專業儀器分析課程教學內容與現存儀器分析教材內容的異同之處在于：本專業儀器分析課程教學內容在介紹儀器分析方法和技術的基礎上，還將著重闡述各種儀器分析方法和技術在食品原料生產、加工、運輸和貯存等過程中的應用典型案例，特別是食品營養與健康領域，以更加生動、深入淺出的表現形式闡述儀器分析在食品現代工業浪潮中的應用及發展，增強學生對食品微觀視野的了解，彰顯食品科學與工程類專業特性，對現存非食品科學與工程類專業儀器分析課程教學內容進行補充、改進與提升。

二、食品營養與健康專業儀器分析課程教學形式

食品營養與健康專業開設“儀器分析”課程是為了讓學生更好地理解現代儀器分析的基本原理、操作和應用，培養學生的實踐能力和創新能力，更好地適應未來社會對于人才的需要，提高學生的就業競爭力。結合筆者近幾年的教學及科研經歷，若采用符合學生專業需求的教學方法和教學手段，必將在授課過程中取得良好的教學效果。為了給食品科學與工程領域培養更具活力和能力的專業人才，食品營養與健康專業儀器分析課程教學形式應該統籌兼顧模塊教學理論課方法、小班循環教授實驗課方法、合理利用網絡平臺教學方法、考核方式多樣性等多種創新的教學方法。理論課模塊化教學方法可以讓任課教師發揮自己所長，每位授課教師的授課內容均是其科研的研究方向或相關領域，讓每一位任課教師教授自己最擅長的內容，甚至可以把自己的科研成果帶入課堂，讓學生更加直觀地了解各種現代儀器分析技術在食品科學與工程領域的應用潛力，讓抽象知識具體化，讓學生強烈的學習興趣轉化為揮之不去、用之即來的儀器分析原理及知識。小循環教授實驗課方法可以讓學生更加以主人公的心態參與實驗學習環節，可對樣品的前處理和儀器操作有更清晰的理解，實驗技能也可顯著提高，對學生的儀器分析學習有百利而無一害。合理利用網絡平臺教學方法可以使學生對本課程以及學科前沿有更加深入和全面的了解，也可以更加生動及形象地給學生教授抽象的儀器構造等知識。考核方式多樣性可以促使學生更加自由及主動地參與到儀器分析課程內容的學習過程中，增加其主觀能動性。因此，食品營養與健康專業儀器分析課程教學形式應該采取模塊教學理論課方法、小班循環教授實驗課方法、合理利用網絡平臺教學方法、考核方式多樣性等多種創新方法相結合的教學形式。

三、食品營養與健康專業儀器分析課程教學實踐

食品營養與健康專業儀器分析課程教學實踐應是多元化且應以科研實驗室為基礎。擁有大型儀器的科研實驗室對已經掌握了基本實驗技能的學生開放。在實驗室開放期間，學生在一定范圍內可自由選擇時間和實驗題目進行實驗，既可以選擇實驗室提供的實驗題目進行實驗，也可自帶實驗題目在實驗室完成實驗。學生可以做基礎實驗，也可以根據學生自己所感興趣的問題，通過查閱文獻、參考書等將某些科研成果、生產或生活中遇到的實際問題設計出具體的實驗方案和步驟，經指導教師同意后進行實驗。在保證大型儀器設備正常實驗安排之余，教學和科研實驗室的儀器設備向學生開放，支持學生完成“大學生科技創新實踐項目”和學生自主實驗活動。具有良好研究基礎的課題組應對學生開放，且愿意吸收優秀學生提前進入實驗室參與項目研究，鼓勵基礎較好、學有余力的同學提前進入實驗室做畢業論文或參加科研課題組的研究工作等。此外，還可以以興趣實驗的形式吸引學生參與到食品營養與健康專業儀器分析課程教學實踐中。比如，從海帶中提取碘、硫代硫酸鈉的制備和性質、鐵系列化合物的合成與表征、從不同類型的茶葉中提取咖啡因、菠菜中草酸的含量及其與煮沸時間的關系、牛奶中鈣含量的測定等這些與儀器分析設備相關的興趣實驗，可以吸引更多感興趣的同學參與到儀器分析課程教學實踐中。學生的主觀能動性調動起來后，可以取得更好的教學效果。

四、食品營養與健康專業儀器分析課程教學創新

食品營養與健康專業儀器分析課程教學創新應更多體現在教學方法和手段創新。教學是一種人類特有的人才培養活動，是由教師的教和學生的學所組成的，且以促進學生的成長和學習為第一目的。通過教學，學生可以獲得更優質的教學資源、教學環境、教學方法，教師可以更好地傳承人類文化、倡導社會文明、指導學生學習和成長。教學創新是指教師在課程教學過程中，圍繞“教什么、怎么教”“學什么、怎么學”“考什么、怎么考”等問題，在教學理念、教學內容、教學手段方法、教學評價等方面進行探究，并形成新的獨到見解。教學內容起支配性決定作用，整體決定了食品營養與健康專業儀器分析課程教學的水平和層次，且其教學內容創新應集中于“對”“準”“深”“廣”“高”和“特”。因此，筆者認為，食品營養與健康專業儀器分析課程教學內容應彰顯食品科學與工程專業大類的特色，也應具有廣度及深度。如上所述，食品營養與健康專業儀器分析課程教學內容應主要包括以下內容：緒論、光譜分析、色譜分析、質譜分析、核磁共振波譜分析、電化學分析、表面分析、熱分析和現代新型食品儀器分析技術。在闡述食品儀器分析方法和技術基本原理的基礎上，著重對各種食品儀器分析方法和技術在食品原料生產、加工、運輸和貯存等過程中的應用進行歸納總結。以上內容不僅可以滿足此專業的領域特性，也可以從更“廣”和“深”的角度帶給本專業學生創新性的教學內容。

儀器分析實驗教學需要比較昂貴的儀器設備，目前普遍存在著人多機少、學生積極性不高、上課效果差等弊端。教師的教學內容手段直接關系到學生的學習興趣。因此，食品營養與健康專業儀器分析課程教學創新也應體現在教師的教學手段方面。目前，任課教師常采用的教學手段主要包括板書、PPT、教具和演示設備等手段的兩種或多種。然而，創新型的教學手段應在教師合理有效地發揮板書、PPT等教學手段的基礎上，形成以教師為主體的一體化教學手段。食品營養與健康專業儀器分析課程任課教師應科學把握基本教學方法，廣泛提高自身知識層面，在傳統教學手段基礎上，發揮網絡教學手段的應用創新，例如課堂上給學生們布置一些科創型的實踐課題，督促自己到圖書館或互聯網上查文獻、找資料，制定實驗方案，選擇實驗步驟，且在此基礎上與學院導師進行雙向選擇，進入導師實驗，形成實驗數據，使實驗室成為第二課堂，提高學生認知能力和學習興趣。

小結

食品營養與健康專業作為2019年教育部新開設專業，如何設置儀器分析課程教學內容和形式等尚未有成熟模式。本文基于食品大健康的時代背景，對食品營養與健康專業儀器分析課程教學內容、教學形式、教學實踐、教學創新等問題進行論述，建議食品營養與健康專業儀器分析課程教學內容在傳統儀器分析課程內容基礎上增加表面分析、熱分析和現代新型食品儀器分析技術。在闡述食品儀器分析方法和技術基本原理的基礎上，著重對各種食品儀器分析方法和技術在食品原料生產、加工、運輸和貯存等過程中的應用進行歸納總結。課程教學形式應該采取模塊教學理論課方法、小班循環教授實驗課方法、合理利用網絡平臺教學方法、考核方式多樣性等多種創新方法相結合的教學形式。分析課程教學實踐應是多元化且應以科研實驗室為基礎的。課程教學創新應更多體現在教學方法和手段創新方面，形成以教師為主體的一體化教學手段，以期為食品科學與工程領域培養更具活力和能力的專業人才。