在食品分析实验教学中不可忽视理论知识的指导作用

2011-02-20天津科技大学张津凤

中国轻工教育 2011年1期

关键词：实验教学食品实验

□ 天津科技大学孙平王浩张津凤

□ 天津科技大学孙平王浩张津凤

对于提高工科院校食品分析实验教学质量的实践研究中，笔者认为，在增加实践学习机会和扩大实验教学内容的同时，不可忽视对基础理论和专业知识的掌握指导。

食品分析；工科院校；理论指导；创新能力

一、引言

高校教学中涉及实验教学方面的讨论一直是教改中的热门话题。“食品分析”是对各类食品的成分检测和量化分析，进而评定食品品质的一门应用型科学，是普通高校食品科学专业中的必修课程［1］。在食品安全问题备受关注的今天，提高“食品分析”课程的教学质量显得尤为重要［2］。实验是“食品分析”课程教学中的重要组成内容。实验教学不仅是学生理论联系实际的学习形式，也是培养学生实践技能的重要手段之一。高等院校在调整实验教学方面，常常不断地考虑怎样补充相应的实验内容，以期通过增加操作训练和动手机会来达到提高实验教学质量的效果。然而，实验教学作为培养实践技能和强化实验教学的过程，也不可忽略对专业理论和知识的扩展补充与应用引导，即在提高实验教学质量的过程中，不可忽视专业理论和基础知识在实践学习和实验应用中的指导作用。为此，我们针对“食品分析”实验教学的开展与调整情况，浅谈对普通高校实验教学改革方面的点滴体会。

二、食品分析实验教学现状及存在的问题

食品分析实验是食品工程、食品质量等专业开设的教学实验。近年来，随着招生规模的扩大，高校学生实验教学的强化调整以及教育改革对教学质量的促进等原因，使得原有的教学设施（包括实验室）等资源的合理利用受到挑战。为适应高校的快速发展以及用人单位对工科学生的需求，学校也从各方面积极调整教学资源，增置实验教学设施，补充和扩增实验课程内容。

在深化工科教学改革中，尽管可以通过增加实验机会和内容来增加对学生动手能力的培养和训练。但是，根据毕业生的反馈信息以及对科研合作企业、用人单位的走访发现，许多学生在直接参与科研工作中普遍存在重试验、轻原理，重操作、轻记录，重结果、轻过程等现象，尤其在独立开展实验工作中显得极不适应，为此，许多单位不得不对毕业生再次进行基础培训。总结发现，在所开展的实验教学中，主要存在以下一些问题。

1.重视实验操作，忽视对实验原理的认识指导

在实验课上，虽然学生都能积极参与实验，但由于一些同学对实验意义和测试原理了解甚微或是一知半解。不大懂得实验原理及测试信号与分析成分的关系，所以就难以主动地把握实验要点并进行恰当的操作。实践表明，对实验目的和测试意义的理解，不仅对整个实验过程中的各个环节及操作要求都有积极帮助，同时也为获得正确的实验结果奠定了基础。

2.有实验记录，但缺乏正确的原始数据

在传统教学中，实验使用的药品在实验前多已由实验员准备好，大部分实验仪器也已基本调试好，学生听完实验教师对实验原理、操作方法、仪器使用及注意事项的讲解后即进行实验操作。在实验过程中，学生不需要花费太多精力，只需按教材的步骤进行实验，便可顺利完成实验。甚至，有些学生不完成实验操作也能得出数据结果，导致出现抄袭实验报告等现象。与此同时，虽然实验过程中每个学生都有实验记录，但实验记录中往往缺少对实验条件、关键环节、原始数据的客观描述和正确记录，在此后的实验报告中，只得凭记忆完成数据处理。因此，从一些实验报告中可以明显看到，测试结果并未进行合理的数据分析，也难以说明数据的准确度。

3.通过数据处理能绘制标准曲线，却忽视其线性范围和有效数据对运用的要求

学生在实验测试中，会利用标准曲线进行定量分析，却忽视定量对标准曲线中线性范围的依赖性。若不确定线性范围，就无法清楚可定量的成分浓度区域；不确定线性范围，也无法通过等比进行定量。

在测试结果和分析数据过程中，许多同学不能运用误差分析理论对数据合理修约，对数据结果进行科学处理。因此，学生在实验报告中，往往对测试结果数据的有效数字位数随意增减，缺少误差分析与正确的数据修约，使得实验结果的可靠性与波动性难以确定，对分析指标也就很难得出正确的表述和说明。

4.明确检测指标，但不懂测试意义

实验中一些学生仅知道对应的测试指标，但对这些指标和相应成分以及检测意义却不做细解。实验结束，几乎淡忘了对所检测的物质成分或属常量和微量分析，以及对应存在的食品范围和影响测试因素等重要内容。例如，对不同营养成分和不同样品涉及的分析要求，单纯依赖于成分的检测，而忽视检出要求，往往会得到不相宜的分析结果。

5.教材内容和教学模式陈旧，难适应实际应用要求

食品分析实验不仅与无机、分析、有机等基础性实验存在一些重复设置、类似相近的实验内容，而且有些实验内容仍然沿用多年前的实验项目或检测方法，使得新近的科技发展和成果很少在食品分析实验教学中得到体现和应用，致使学生所学明显不能满足社会对食品安全发展的迫切要求，也不符合食品分析检验发展的特点。

随着高校教学改革的深入和教学评估的加强，虽然各校实验室建设和实验设备购置有了极大提升，但由于实验学生人数多，实验教学工作量大，实验的教学内容、教学方式基本没有太大改变，在实验教学授课方式上仍然采用某些传统的实验教学模式。因此，实验教学难以调动学生的积极性，更无法与培养具有开拓精神和自主创新人才的战略目标相适应。

三、解决方法及设施

1.以素质教育为目标，认真改革教学内容

依据“重基础，强能力，宽专业，高素质”的人才培养目标，为适应国内外食品工业的发展现状，食品分析实验教学体系既要注重规范扎实的实验基本操作技能，又要吸收专业实验及科研课题的精华，突出食品分析实验的特点。通过对实验内容的有机结合，按照实验教学的规律，对实验内容重新进行整合，即把实验课程体系分为基本技能操作训练、验证性、综合性、设计性实验。要按照循序渐进的原则安排实验，在加强、规范基本操作和基本技能训练的同时，适当减少验证性实验内容，增加综合性、设计性实验，并适当增加实验的深度和广度。

通过基本技能操作训练，应使学生掌握规范、正确的基本实验操作，养成实事求是、科学严谨的工作态度，为后续实验操作打下扎实基础。验证性实验内容主要结合基本性质、含量测定等实验方法，培养学生掌握现代化的实验技术，训练学生对仪器设备的使用，从而既增强学生的实验动手能力，也有利于提高学生综合素质和科研水平。

综合性和设计性实验旨在培养学生的综合实验能力，为此，实验内容的选择要立足基础、着眼现代、贴近实际、跟踪科技前沿，力求涉及多学科和多种实验研究方法，以培养学生分析问题、解决问题和自主创新的能力。

2.注重科技发展，增加实验教学中新技术、新方法的运用

市场对人才需求的不断变化、实验技术的不断更新、设备的不断完善和实验方法的多样性，对实验技术的要求越来越高［3］。注重科技发展，增加新技术、新成果在实验教学中的运用，注重基础实验操作技能与现代分析测试技术相结合，能使实验内容更符合教学改革和培养高素质人才的需要，使学生更好地适应社会和食品分析发展的需要，了解本学科发展前沿的信息和技术。例如，在糖类的测定中，传统的实验安排包括总糖的测定、还原糖的测定、醛糖的测定等多个实验，我们在具体的实验安排中，则增加了应用示差折光检测器－高效液相色谱（RIDHPLC）检测饮料中葡萄糖、果糖和蔗糖的检测实验，既开拓了学生的视野，同时，也可以激发学生的学习兴趣和探索精神。

3.丰富教学手段，增强实验教学的直观性和应用性

随着信息技术的飞速发展以及计算机和多媒体课件的广泛应用，给我们提供了越来越多的实验教学手段。丰富多样化的教学手段改变了以往枯燥的教学方法，并极大地丰富了实验教学内容，增强了实验教学的直观性和应用性，激发了学生的学习兴趣和探索精神。例如，在讲解气相色谱和液相色谱工作原理、使用及测定方法时，可以运用多媒体等教学手段，使学生在具体实验操作前，对所学的知识生动化和形象化，从而有助于他们对抽象理论知识的认识和理解，达到提高教学效果的目的。

4.改革实验教学模式和方法，发挥学生主体功能，提高自主学习能力

以传授知识为主的传统实验教学方法已不能适应新的实验教学发展需求。在食品分析实验教学中，应以教师为主导，学生为主体，注重启发式、提问式、讨论式、研究式等多种教学方式的运用，做到教师引导和示范与学生自主学习相结合，采用灵活多样的教学方法。此外，教师要精心准备教学内容，在课内讲重点、关键点和注意点，发挥好主导调控作用，建立“引导——探索——实验——总结”的教学模式，发挥好教师的主导作用，突出学生的主体地位。实验方法让学生自己看，研究思路让学生自己想，具体实验让学生自己做，疑难问题让学生集体议，错误失败缘由则让学生集体分析。这样，在整个实验过程中，就有效地发挥了学生的主体功能，促使学生主动参与实验，提高他们自主学习的能力。

5.改革考评内容，提高学生规范意识和能力，培养严谨的科学态度

传统的实验考核方法多以批改学生的实验报告为主，不重视学生实验操作的规范性，结果导致学生只重视实验报告，不注重自身实验素质的提高。事实上，实验教学是一种多环节、多层次的教学行为，考评内容对实验教学效果的检验非常重要，为此，应该特别注意以下几个方面。

（1）强化对原始记录的监督

任课教师在指导学生实验过程中，要注意学生在使用不同精度仪器时的测试结果和原始数据。而且在实验结束时，每人的原始记录要由指导老师签字确认。学生的每次实验成绩，应包括实验操作、实验报告以及原始记录等多部分，以此督促和加强学生对原始记录的重视。

（2）注意检查对实验数据的处理

应要求学生不仅会运用有效数据原则对实验数据进行正确处理和修约，并且能够利用误差分析理论评估测试方法的准确性以及影响准确度的相关实验因素。

（3）说明实验方法的局限

实验前，教师在介绍实验原理的同时，应解释和说明实验方法的检测限、适宜的测试范围与局限性，并使学生了解常量分析与微量分析的差别及对方法的误差要求。

（4）对样品及检测成分的说明

对涉及营养成分、食品添加剂物种的分析实验时，需要说明哪些营养成分属于常量分析、哪些属于微量测试、解释涉及的添加剂的功能与添加限制要求。对于样品及检测成分的说明，不仅能使学生温习到其他相关课程的理论内容，明确检测目的，也会增加学生对检测实验学习的兴趣，在提高技能训练和动手能力的同时，掌握相关理论学习的效果。

（5）充分利用作业与思考题对学习的巩固作用

教师针对实验中容易被忽略的操作要点以及容易忽视的技术问题，提出一些课后思考题，要求学生将讨论和思考后的结果写在实验报告中，并作为下次课前的总结内容，以此巩固实验教学的授课效果。

6.完善实验教学考核手段

过去的实验成绩主要以实验报告为依据，并且与理论考核分离，只是学生存在对实验过程中其他环节重视不足等现象。为此，应将实验考核成绩纳入到课程的总考核中，且将实验考核内容分为实验预习、实验操作、实验态度、实验记录、实验结果、实验报告和实验总结七个方面，由实验教师给出学生每次实验各个环节的得分，将每次实验成绩累加给出平时实验成绩。期末进行实验操作现场考试，将笔试和实验操作分别进行，并且随机抽取考题，根据所抽题目内容进行实验操作。监考老师在学生实验操作过程中，根据学生实际操作的情况评定实验考核成绩，最后计算出课程的总成绩，以此作为评定的手段和方法。

7.提高任课教师的自身素质，促进实验教学革新

食品分析是专门研究各类食品组成成分的检测方法及有关理论，进而评定食品品质的一门技术性学科。它的任务是培养学生具备强烈的食品质量控制观念，使学生能够胜任食品研究、生产、贮藏等过程中的分析检验工作，并能具备探索性解决食品质量问题的基本思路和基本能力。在食品分析实验中，教师不仅要讲授食品检测方法的原理和检测方法等具体信息，还应对食品加工的具体过程、检测目标的来源和检测结果的实际意义等进行具体讲授，在讲授中要联系实际应用，使学生能够从“大食品”的层面对食品分析实验有更深刻的认识，以满足食品安全对“食品分析”课程教学的迫切需求。

随着食品安全问题的日趋多样化和复杂化，食品分析正向着简易、快速、微量、自动化仪器分析方向发展。因此，作为“食品安全”领域人才培养重要一环的专业教师，也面临着巨大挑战［4］。可以说，教师水平的提高是完成实验教学任务的前提，因此，大力培养一批知识面广、专业精通和具有实践经验的任课教师队伍非常重要。一方面，教师应通过主观努力学习和探索，更新自己的知识结构，提高自身驾驭实验的能力；另一方面，学校和教研室应尽可能提供进修和深造学习的机会，以使任课教师不断提高自身的业务技术水平和实验授课能力。

8.增加开放实验，鼓励学生积极参与

实验室是实施素质教育、培养学生创新精神与实践能力的重要基础［5］。开放式实验教学可以和大学生科技创新活动相结合，密切联系科研课题，使学生在专业教师的指导下，查阅相关资料，综合运用所学知识，合理设计实验方案、周密制定实验程序，并对实验结果进行探讨和分析，这样，有利于充分发挥学生学习的积极性和主观能动性，培养学生实践和科研创新能力。例如，我们在油脂质量的分析实验中，在完成传统分析检测要求的过氧化值、酸值、碘价的同时，鼓励学生对反映油脂不饱和程度的碘价测定方法与气相色谱的方法进行比较。学生通过分析日常生活中常用油脂样品（猪油、大豆油、花生油、葵花籽油、橄榄油）的脂肪酸组成，对食品分析有了更加直观和深刻的认识，大大提高了学生学习的积极性。