食品專業畢業班“實驗技能訓練”課程的改革與實踐

胡亞云，王云陽，周元，馬翠翠，秦華，劉娜

西北農林科技大學食品科學與工程學院（楊凌 712100）

食品類專業集理、工、農等學科的相關知識為一體，具有綜合應用性、實踐性強、多學科交叉等特點[1-4]。其實踐性強的特點決定學生畢業論文（設計）在其人才培養環節中的特殊地位和作用。西北農林科技大學食品學院堅持以學生為本的教學理念，多年來不斷進行實踐教學改革，將科學研究的思路、方法和內容融入本科生科技創新項目和畢業論文（設計）等環節的實踐教學過程。在學生即將畢業走上社會的當口，自2011年起為大四本科生開設為期2周的“創新（科研）訓練”課程，旨在教會學生綜合運用所學知識、技能，將其應用于畢業論文（設計）的設計實踐過程中，能夠理論聯系實際，在實際中綜合運用所學知識與技能，不斷提高專業實際操作能力，從而培養能獨立進行生產設計、產品開發、質量控制的食品工程技術人才，以適應市場對人才的需求。訓練的方式主要包括講座、文獻檢索、大型儀器操作與使用、研究方案設計與開題論證、科研論文寫作等[5]。

實驗技能訓練部分包括實驗室基本操作規范和儀器設備的使用與維護，占總課時的50%，其目的是通過系統的實踐技能訓練，讓畢業生盡快熟悉實驗室各種管理制度、安全制度及儀器設備的基本結構、基本操作方法，理解儀器分析方法的基本原理，培養學生理論聯系實際和初步的科學研究能力[6]，為畢業論文（設計）科學研究實驗的順利進行及將來從事與儀器分析專業有關的工作或科學研究打下堅實基礎。然而，多年來，由于大型儀器設備價值昂貴、操作復雜、數量不足、實驗時間有限、學生人數較多、參與培訓的教師較少等因素的制約，本科生在實驗技能訓練部分的實踐教學環節受到一定限制，加上授課模式一直沿用傳統的演示教學模式進行[7-9]，即采取分組循環的方式依照課表計劃開展儀器技能培訓，導致其結果并不理想，未實現開設實踐課程的真正意義。因此，在對“創新（科研）訓練”課程中實驗技能培訓部分存在的基本問題及教學模式反思的基礎上，借鑒國內外相關課程組的方案，確定堅持以學生為本、以提高實驗技能為目的，激發學生學習興趣，提高學生綜合素質和創新能力，培養符合社會要求的新型應用型人才的課程目標；并通過改革培訓內容、教學模式、開課時間等方式，提升培訓效果，進一步增強學生動手操作技能[10-14]。

1 存在問題

1.1 學生人數多、儀器數量少

以西北農林科技大學食品科學與工程學院為例，食品科學與工程及食品質量與安全專業每年畢業學生10個班，約300人，上課以班級為單位，每班平均30人，而可供培訓的儀器，尤其是大型儀器設備數量配備更少，大多僅此1臺，導致學生人數與儀器數量極不匹配。在培訓中，盡管采用分組循環交替的教學模式進行，但實際上并不能在有限時間內保證每名學生完全按照實驗要求充分進行動手操作，絕大多數學生只做了簡單了解，動手操作的機會很少，導致不能很好地實現學會使用儀器及培養優秀學生的目標[15]。

1.2 學科方向多、儀器種類少

食品專業學生的畢業論文（設計）涉及面較廣，分食品工程、食品工藝、食品微生物、食品化學、食品營養等不同研究方向，學生在做畢業論文過程中涉及儀器設備種類較多，如色譜、質譜、光譜、物理性能測試、工藝類設備、分子生物學方面的儀器設備等，但以往用于實踐課程培訓的實驗儀器僅有高效液相色譜儀、氣相色譜儀、紅外光譜儀、物性測試儀，遠不能滿足學生完成畢業設計的需求，大多數學生在畢業論文實驗中不涉及此類儀器，反而實驗中所需儀器又無法提供，不能很好地滿足學生的個性化需求。

1.3 課時安排少、學生參與度低

儀器設備操作培訓旨在培養學生獨立進行實驗操作的能力，這就要求教師須從儀器構造、基本原理、操作步驟及注意事項等多方面進行綜合系統的講授，但每臺儀器2個學時的培訓安排，根本不能達到全面系統講授的要求，加之儀器數量少，為了按時完成培訓課程，從而不影響學生畢業實驗，教師不得不采用最傳統的“滿堂灌”方式，進行演示性教學，導致學生課堂參與不積極，學習效率也不高，不利于學生獨立思考與實踐創新能力的培養。

1.4 上課時間安排欠妥，理論鋪墊少

“創新（科研）訓練”課程一般安排在大四第一學期的開學初進行，此時學生的畢業論文（設計）還未開題，實驗設計方案更無從談起，大部分學生因復習考研并未將全部精力放在畢業設計中，平時對大型儀器設備的理論儲備不夠，參與儀器操作培訓時，理論與實踐結合度不夠，導致學生對理論知識、實驗原理的理解和掌握不深刻、不充分，從而挫傷學習積極性，影響培訓效果及實踐課程目標。近年來，從學生做畢業論文實驗的過程中不難發現，絕大多數學生并沒有通過“創新（科研）訓練”這門實踐課程學習和掌握應有的操作大型儀器設備的相關知識和技能，個別學生甚至對某些儀器知之甚少。

2 改革與實踐

“創新（科研）訓練”課程已開設12年，最初4年采用傳統的教學模式進行，之后根據實際加以改進，具體是：采用分組授課的形式，將每個班由分2組變為3組，通過每組人數的控制，有效地改善上課效果，提升學生的儀器操作基本技能，但同時卻增加培訓教師的工作強度，教師往往無法在有限的時間里完成教學任務。為降低這方面的影響，利用多媒體手段開展教學，具體做法是：將投影儀與儀器電腦連接，通過投影放大儀器使用軟件，保證每位學生能夠清楚軟件使用過程，這樣的教學形式雖然一定程度上改進授課效果，但因用于培訓的儀器種類少，還不能達到讓每一位學生動手操作的目的，且未必能解決學生在做畢業論文實驗過程中的實際問題。鑒于此，本著以學生為本的教學理念，培養符合社會要求的新型應用型人才的目標，西北農林科技大學通過合理設計培訓內容、培訓時間等激發學生學習興趣，提高實踐創新能力和科學研究意識，對實驗技能培訓進行5個方面的改革與實踐（圖1）。

圖1 畢業班實驗技能訓練課程改革與實踐的途徑

2.1 增加可培訓儀器設備種類及臺套數、擴充培訓內容

通過對食品科學與工程和食品質量與安全2個專業大四本科生往年使用大型儀器設備的情況進行摸底，結果顯示本科生畢業設計中所涉及的儀器設備基本涵蓋學院現有的儀器設備。因此，為了不斷提升學生儀器設備操作技能，增加可培訓儀器設備的種類及數量極為迫切和必要，將儀器設備數量從原來的4臺增加到25臺，用于實驗技能培訓的儀器設備依次為高效液相色譜儀、氣相色譜儀、紅外光譜儀、物性測試儀、電子鼻、傅里葉變換紅外光譜儀、近紅外光譜儀、熒光分光光度計、可見紫外分光光度計2臺（不同型號）、色度儀2臺（不同型號）、差示量熱掃描儀、射頻阻抗分析儀、噴霧干燥機、冷凍干燥機、化學發光系統、數碼拍照系統、凝膠成像系統、PCR儀、全自動微生物生長曲線分析儀、多功能酶標儀、電泳儀、膜過濾試驗機、黏度計，及其常規性儀器如搖床、烘箱、離心機等，通過儀器設備種類多樣化，學生可以根據實驗需求及興趣愛好任意選擇儀器設備參與培訓。

2.2 增加培訓教師人數、提升師資力量

為保證培訓效果、保證課時、降低教師工作強度，增加參與儀器設備培訓的教師人數，教師人數由原來的2人增加到9人，并要求每位教師選擇自己比較熟悉的儀器進行培訓。同一時間段內，多名教師可以同時開課，學生根據自己的選課情況有針對性地參與學習培訓。

2.3 調整開課時間、滿足學生學習需求

該課程的開課時間以往都在大四第一學期開學初的2～3周，大多數學生還未完成試驗方案設計，此時很多學生參與培訓時不知所為，對于培訓學習的儀器基本原理、基本構造、用途等也不甚了解，從而導致學生學習目標不明確、學習興趣不積極，直接影響培訓效果。為彌補這些缺失，讓學生不再盲目，能夠學以致用，做到有的放矢，將開課時間調整到畢業論文（設計）開題之后，此時學生基本完成畢業課題試驗設計方案，可有針對性地根據論文中涉及儀器設備進行相應的理論知識了解與儲備，從而更好地參與培訓。

2.4 統籌安排課時、保證培訓質量

學生選課結束后，根據每臺儀器設備的選課人數及培訓時間，靈活安排上課時間及培訓時長。培訓總課時不局限于原來的80課時，而是根據每臺儀器選課人數多少安排上課次數，課時以保證培訓效果為前提進行合理安排，保證課程不沖突，沒有上限，通過改革，總課時比原來課時多出80%。在同一時間內，多名教師可同時授課，學生根據選課情況靈活上課。通過統籌安排，有效避免學生因選擇培訓儀器種類多而造成的上課時間沖突等問題。

2.5 采用小組培訓模式

根據儀器設備操作難易程度嚴格控制培訓人數，常規性儀器每次最多10人，操作難度大且復雜的儀器每次最多6人。通過對參訓人數的調整，學生上機操作機會增加，有利于教師和學生之間充分溝通交流，有利于在有限時間內高質量完成培訓。比如，在物性測試儀的培訓中，學生可根據自己將要測試的食品種類及物理性質，提前了解或請教教師該如何選擇探頭及測試模式，教師根據學生的個性需求逐一講授相對應探頭的使用方法及測試模式的設定等。

3 改革與實踐初顯成效

3.1 樹立加強儀器培訓實踐教學的新理念

通過對該實踐課程的教學內容、上課課時及時間、上課人數及教學模式等方面的改進與實施，認識到加強儀器設備培訓對于將學生職業能力和創新意識的培養要求貫穿于教育教學，從而培養出有益于社會的應用型人才具有非常重要的意義。通過強化培訓，一方面，能有效提升教師高效管理大型儀器設備及深入研究探索儀器設備新功能的能力，使其在教學上精益求精；另一方面，學生使用儀器更加便捷和高效，有助于提高儀器設備的利用率。

3.2 調動學生學習積極性、提高培訓效果

在整個教學過程中，學生的課堂紀律明顯好轉，注意力集中，學習興趣濃厚，課堂參與積極性高，許多學生會根據自身畢業設計內容，有針對性地向教師請教相關儀器設備使用方法及注意事項，教師對其進行個性化指導及建議，幫助學生更好地進行試驗設計。對此，學生普遍反映，這種實踐教學模式更為科學，不僅學習掌握儀器操作基本原理及技能，還可學習更多自己感興趣的儀器設備，不斷增長見識，拓展知識面，讓學生能夠根據所學更加合理地設計畢業論文試驗方案，為求職就業及繼續深造奠定良好的科學研究基礎。

4 結語

“創新（科研）訓練”課程實驗技能培訓部分是課程實踐教學改革的初步嘗試，取得一定成效，為學生后續的畢業論文實驗和科學研究工作奠定良好基礎。同時也對培訓教師提出更高要求，使其能夠潛心鉆研，深入挖掘儀器新功能，研究儀器設備操作培訓實踐教學的特點，在教學實踐中不斷創新，充實教學內容、改進教學方法和手段等。在互聯網大時代背景下，對這門課程將主要從更好地借助“互聯網+”優勢、采用線上線下相結合的混合教學模式開展課程教學活動[16]、建立健全學生考核體系建設等方面進行改革創新。