“新工科”背景下食品专业《仪器分析》教学模式研究*

满 云，邓源喜

(蚌埠学院食品与生物工程学院，安徽 蚌埠 233030)

进入21世纪，科技迅猛发展，随着世界经济一体化进程加速，国家对应用型人才[1-2]的需求越来越多，国家一直在引导地方高等院校向应用型转变。社会对交叉学科人才的需求更加迫切。社会的发展一方面需要一批极富创新精神和创新能力的高精尖人才；另一方面也需要大批的具有实践能力的应用型人才[3]；目前，各高等学校都在“新工科”背景下，积极推进教育教学改革，推进学生综合能力的培养，提高学生综合素质，培养学生创新精神和实践能力。实现了高校、企业、大学生三者共赢的局面，同时也为振兴区域经济、服务社会做出了贡献。

《仪器分析》是我校食品科学与工程、食品质量与安全、食品卫生与营养等专业的重要基础课[4]，《仪器分析》主要包括电化学分析、光谱分析、色谱分析等三大类仪器教学，对于食品相关专业的学生，电化学主要给学生介绍电位分析法；色谱分析主要介绍气相色谱分析和高效液相色谱分析；光谱分析主要介绍紫外吸收光谱分析、原子吸收光谱分析和原子发射光谱分析；该课程要求学生理解仪器的构造、特点、基本原理和应用范围，掌握通用分析仪器的具体操作和数据处理，要求学生具备独立的分析和解决食品生产和质量监控过程中涉及的仪器分析应用能力。《仪器分析》教学对理论知识和实践能力要求都很高，而且课程本身难度较大，加上仪器操作和理论教学场所分离，学生理解非常困难，在理论教学和实践教学学时一再压缩的情况下，理论教学与实验教学压力都非常大。为保证新工科背景下培养高质量创新型人才，对于应用型高校是一个巨大的挑战。地方高校如何在“新工科”大背景下适应行业需要，更好的贯彻学校“地方性、应用型、工程化”办学定位，谋求新发展，培养具有专业知识和实践能力同时具备创新创业能力[5-6]的毕业生，是目前传统专业发展迫切需要思考的首要问题。

1 构建食品专业基础课程模块，优化《仪器分析》教学内容，完善学生理论知识体系

对于食品相关专业的学生，除了要掌握《仪器分析》的基本原理、实践操作，还要有一定的对食品质量要求、食品安全生产与操作、食品营养与卫生等专业知识的知识储备，在调查和分析高校食品专业《仪器分析》教学方式弊端及其成因的基础之上，分析课程模块构成、理论和实践知识内容、教学活动目标与学生毕业要求与培养目标间的联系，借鉴国内外相关经验，积极探讨和研究切实有效的措施，设计和制定出一套适应当前应用型地方本科高校高素质人才培养需要的科学、合理、公平、公正、高效的教学方法和课程结构，加强理论知识，提升人才培养质量。

良好的课程体系是实现培养目标的载体，课程体系的建设是保障和提高教育质量的关键。在良好教育价值理念指导下，对课程的各个构成要素进行排列组合，在动态过程中，各课程要素统一服务于课程体系目标实现的系统。课程建设内容包括：专业课程体系建设、实践教学体系建设、专业基础课程设计、教学方法和手段的完善、考核方法的建立、教师队伍的建设、教学管理的完善等各个方面，课程建设是一项系统工程。在“新工科”背景下，以专业认证的要求作指导，以培养学生专业理论知识、实践应用能力、通用能力、创新能力及社会责任感为目标，逐步优化课程体系，改进教学内容，完善教学模式，增加实践教学内容和企业案例分析，构建专业基础课程模块。明确工程类课程与整体专业课程体系的关系，既能与其它课程模块形成一个有机整体，同时又相对独立，形成具体、合理的培养目标和达成途径，明确课程在整体培养目标中所承担的任务；紧扣专业认证标准，合理选择教材，优化教学内容，改革教学方法，注重知识点间关系，加强学科前沿知识的引入；改革教学与考核方法，跟踪学生的学习过程，并对教学过程效果进行进程式评估。参照翻转课堂等新兴教学模式，以网络为辅助平台，设计更多的“教”“学”互动环节，充分调动学生的积极性和发挥教师的引导作用。课程模块与课程体系和培养标准之间的关系见图1。

图1 课程模块与课程体系和培养标准之间的关系

2 结合“地方性、应用型、工程化”的办学定位，探索《仪器分析》课外实践教学新模式，完善课内实践教学老模式

(1)探索课外实践教学模式

围绕区域发展，特别是皖北区域特色产业，根据食品相关专业发展特点，逐步构建产学研融合的创新体系。在教师指导下，完成基础学时的仪器分析实验课程的基础上，引导学生参与“基于产教融合与产学研合作项目”中的涉及食品专业涵盖仪器分析内容的科研创新项目，强化学生的实践教学。为解决大型分析仪器台套数少等不利条件，建立完善多样化实践教学模式，通过完善虚拟仿真、借助共享平台的大型仪器，结合产业学院、纵向课题、横向课题研究中涉及的仪器检测和实际应用问题的讲解等模式，把理论与实践更好的结合。

通过多样化的实践教学，学生参与到更多的科研项目中，加深学生对仪器分析方法的理解和应用范围的拓展，过程培养学生运用知识和技能解决实际问题的能力，强化学生实践创新能力；加强了学生与企业的技术交流，培养学生参与科研项目的兴趣和服务社会的意识，也为进一步就业打下基础和建立联系。

仪器分析教学过程中，为了得到准确的数据，通过实践项目的参与，学生真正理解样品前处理和数据处理的重要，深刻认识到看似繁冗的前处理方法及操作过程直接影响最终分析数据的准确性；数据处理方法的选择和完善，也会影响结果的精确度和合理性，保准确的分析数据在食品工艺过程和质量监控中发挥重要指导作用。

(2)完善课内实践教学老模式

在有限的课堂实践教学学时内，围绕食品专业相关主题，设计实验，激发学生学习激情，结合实验的实用性，培养学生理论联系实际的能力和解决生产和科研中解决实际问题的能力，进一步提升学生的实践创新能力。

在气相色谱分析实验教学过程中，开设了“白酒中乙酸乙酯及其他挥发性成分分析”实验内容，学生完成气相色谱分析分析白酒中乙酸乙酯含量的同时，采用外标标准曲线法定性定量其他风味物质和有害成分，帮助学生了解分析原理、掌握分析方法的同时，根据分析数据对白酒品质进行评价。提高学生处理样品的能力、改进分析方法的能力进而根据分析结果指导工艺改进的能力。过程中强化对气相色谱的流程、色谱图、基线、分离度、峰面积的概念；强化含量与峰面积之间的关系，并采用归一化法和标准曲线法分别分析样品中乙酸乙酯的含量及杂质情况。

在液相色谱实验教学过程中，开设“食品中苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾的测定”实验内容，对比气相色谱与液相色谱原理、流程的异同，让学生掌握液相色谱的流程、结构、操作及定性定量方法；同时，了解不同饮料中添加的防腐剂的成分及含量，同时让学生查阅不同饮品对防腐剂的限量要求，学生通过防腐剂含量测定，不仅学会用液相色谱方法分析苯甲酸和山梨酸等食品添加剂，更加深学生对食品质量的理解，认识到食品质量监控的重要性。

在原子吸收光谱实验过程中，开设“食品生产废水中铜、铁等金属离子的测定”实验内容，过程中对比原子发射光谱与原子吸收光谱的结构，测定原理，让学生理解不同光谱仪的光源是什么、光源的作用是什么，单色器的原理，放置位置等，重点介绍原子吸收光谱仪的两种不同原子化装置的结构、特点及样品处理方式，检测限等，分析样品时主要介绍对于复杂样品分析时，为了减少干扰，多采用的标准加入法。实验过程也让学生了解到废水需要处理后达标排放，同时也介绍国家对环保的要求和整治力度。

在紫外光谱法实验过程中，开设“饮料中水杨酸含量的测定”实验内容，紫外光谱是分子光谱的范畴，讲解过程中主要介绍原子光谱与分子光谱的区别，原子光谱与分子光谱对样品的要求和样品的前处理的不同，测定方法采用标准曲线法。分析过程中，介绍很多食物特别是水果中含有水杨酸，水杨酸的作用以及有些人对水杨酸不耐受等等。拓展食品专业学生的知识面，和增加学生对一些食品中组分的认识和理解。

3 设计沉浸式情境与实验，把《仪器分析》实验课堂设在分析测试共享平台

传统的教学模式是教师台上讲授、学生台下被动学习，为了改变这种教学模式，结合《仪器分析》教学内容和课程特点，针对食品相关生产过程中涉及的原料分析、过程质量监控、终产品理化指标分析等食品行业实际需求，设计沉浸式实验，借助校内第三方检测共享平台，解决食品生产中实际仪器分析任务，通过探索启发诱导式教学模式，调动学生学习的积极性与主动参与性，加深学生对仪器的认识、对分析方法的学习、对仪器操作方法的学习、对原料预处理方法的学习、对数据处理方法的了解，实现学生毕业即具备服务社会和企业的能力。

原子吸收光谱仪器的教学，首先，带领学生参观共享平台的仪器：气相色谱仪、液相色谱仪、原子发射光谱分析仪、原子吸收分光光度仪、紫外-可见分光光度仪等，结合课堂讲解的理论知识及流程构造，帮助学生更好的理解原理、应用范围及每台仪器目前的分析任务、分析目的，加深学生对于分析仪器在食品领域的应用价值；根据学生参观情况，分组讨论原子吸收和原子发射及紫外-可见分光光度计的不同点及各自在食品、生物、医药、化工等领域的作用、操作步骤及注意事项；然后，以案例的形式介绍食品生产、食品研发过程中常遇到的问题，指导学生进行样品检测和数据分析，学生操作时及时发现和纠正学生不规范的操作方法，阐述分析过程中的不规范的操作和错误的分析方法及结果对实际生产过程带来的影响。培养学生分析问题的意识和解决问题的能力。

同时，建立同步实践教学模式，合理安排教学活动，理论学习与仪器操作同步，使学生在学习过程中更早接触生产和科研，培养学习兴趣和服务社会企业的意识。增强和提高实践操作能力和创新创业能力。过程中，建立《仪器分析》课程多样化教学模式学生取得的创新创业成绩及与就业的相关性评价软件，并建立长期动态管理。

4 结 语

在“新工科”的要求下，我校食品专业《仪器分析》课程围绕食品质量监控和生产过程优化，针对教学目标构建食品质量与安全专业基础课程模块，优化《仪器分析》教学内容，完善学生理论知识体系，通过理论与实践教学结合，探索《仪器分析》课程实践教学新模式与方法，效果显著，也符合普通高等院校“地方性、应用型、工程化”的办学定位。