新媒体结合快速检测技术在“食品分析”实验教学中的应用

黄桂颖，赵晓娟，于 辉，董 浩，陈悦娇，曾晓房，陈海光

（仲恺农业工程学院轻工食品学院，广东广州 510225）

近日，为了突破固定授课空间对课程讲授的限制，以新媒体为手段的线上教学成为了高校授课的重要方式。新媒体教学模式与传统教学模式的差异性，使高校教学改革进入新阶段。传统教学模式局限性的暴露与新媒体教学模式优势的凸显，为高校教师创新教学方法提供了一个重要的机会。目前，在理工科的院系里，新媒体教学模式的研究主要集中在理论课的教学中，在实验课的教学中较少。由于新媒体主导的线上结合线下教学模式的实验课授课方式较单一的传统授课方式灵活，所以新媒体教学模式在实验教学中的应用成为了一项崭新的教研内容。如何把新媒体教学模式有效地运用到实验教学中成为了一个新的重要课题。

传统实验教学模式具有教学质量稳定的优点。然而，由于课程时间和空间有限，课程使用的设备更新周期长，导致课程内容较为有限，以及综合实验少，促使传统实验教学模式越来越跟不上技术发展的需求[1-2]。学生不能及时发现现代食品中存在的问题，降低了学生的能动性，也未能培养学生分析和解决实际问题的能力[3-5]。

新媒体，即新技术支撑体系下出现的新型媒体形态，利用数字技术、网络技术和移动通信技术，通过互联网、宽带局域网、无线通信网等渠道，以电视、电脑和手机为主要输出终端，向用户提供视频、音频、语音数据服务、远程教育等集成信息和娱乐服务的所有新的传播手段或传播形式的总称[6]。新媒体理论课教学模式，突破时间和空间的限制，对于综合资源的利用、接近社会食品安全现实都具有很大的优势。然而，需要更强的专业导向，对教师、平台和学生都提出了新的要求。对评价体系的建立提出了新挑战。基于学院食品分析快速检测技术的研发项目，将结合新媒体教学模式，探讨结合了快速检测技术的新媒体教学方法在实验教学中的应用[7-9]。

1 新媒体结合快速检测技术在实验教学中的定位

新媒体结合快速检测技术在“食品分析”实验教学中的应用，有利于促进“食品分析”实验课程现代化建设，培养学生实践、创新和科研能力，从中发现自我、增加自信，找到适合自己生存的职业方向。仲恺农业工程学院办学以来，教学方式十分重视产学研的结合，是国家首批“卓越农林人才”培养试点高校。为了进一步凝练特色，学校2020年的人才培养方案修订坚定“以学生为中心”的目标，着力培养具有创新意识的应用型人才模式。通过“新农科”的建设，实现“注重实践、扶助农工”育人理念。仲恺农业工程学院的优势在于农业工程领域，特别是农产品的种植、安全与加工方面，而“食品分析”课程主要涉及各类食品组成成分的检测方法及有关理论，是评定食品品质与安全的一门技术性学科，因此“食品分析”实验课程的建设对于食品类专业人才的培养尤为重要。结合学校办学思想与2020年人才培养方案，尝试以新媒体结合快速检测技术的模式，以项目为导向，建立特色、灵活、轻便、服务社会与经济的“食品分析”实验课程体系，培养创新性强的应用型人才。

1.1 检测项目贴近产业需求

产学研合一有利于培养具有高度社会责任感和职业素养，并具有较强的实践能力、创新能力、科研能力和就业创业能力的高素质应用型人才。学院成立以来，一直服务于地方特色动物源与植物源农产品的种植、加工与销售项目，如鸽子肉、腊肠、禽蛋和海鱼等项目[10-18]。然而，由于这些地方产业与学校有一定距离，限制了把产业检测融入到时间有限的“食品分析”实验课程中。新媒体技术的发展，给予了机会，通过结合学院学科专业特色，与定点的地方产业合作，为地方产业原材料及资源（水源和土壤等） 提供检测服务方案。地方特色产业为“食品分析”实验课程组提供培训与检测用的样品。学生可以到当地去取样检测或者产业主邮寄样品的方式实现检测项目的落实。期间通过拍摄视频和网络会议的方式，弥补空间造成的信息或者细节描述的不详细等问题。项目导向的实验培养方案使学生能够通过有限的实验学时掌握分析问题、设计方案和解决问题的方法，有利于培养学生的实践、创新和科研能力，迅速提高学生的就业信心[16-18]。

1.2 检测方法紧跟科技前沿

实验学时有限、设备不能及时更新是限制“食品分析”实验课程发展的瓶颈。为了实现理论课与实验课同步，传统的实验课程设置一般为一周一次，一次3个课时。如蛋白质测定等需要6～8 h的实验就需要跨越2周的时间，导致实验连贯性差，课程效率低等。项目导向实验课程的开设，除了课程本身就是一个大综合实验外，还能通过调整实验时间和结合快速检测技术使实验教学实践效率更高。近年来，很多仪器公司投入大量资源研究开发快速检测技术，如水质监控、农药快速检测和手持拉曼计无损检测等技术。学院食品安全检测教学科研团队也研发了基于可视化比色、电化学分析等快速检测动物源性食品中危害物质残留和生物胺含量的技术[19-21]。综合这些快速检测技术，可以进一步完善食品分析检测方案，对检测对象的状态与问题有更系统清晰的了解。与快速检测仪器公司和地方产业开展实验教学合作，仪器公司可提供快检仪器样机，或者地方产业采购快检设备，让学生有更多机会使用先进快检设备，突破学校实验教学学时有限、设备不足的瓶颈。与此同时，通过把检测方案、分析结果和存在问题与仪器公司分享，可指导和帮助仪器公司改进设备或者拓展设备的使用范围。

1.3 检测训练契合项目实践

“食品分析”实验教学与大学生创新创业项目和技能训练相结合。首先，有利于提高学生的学习积极性，提升实验教学效率；其次，学生有更多、更灵活的实验时间可以利用；再者，通过深入产业链，发现产业问题，针对性地解决问题，产出的成果更具有应用价值。对于学生参加短期的实验技能大赛，以及长远的专业发展打下了扎实的基础[21]。

2 教师的准备

新媒体结合快速检测技术在“食品分析”实验课程中的应用对高校教师提出了更高的要求。教师需要较好地结合科研积累与教学经验。

2.1 新型检测设备应用知识的积累

现今检测技术层出不穷，教师需要通过学习，为学生筛选出检测范围和检测精度足够的设备。

2.2 新媒体设备应用的学习

随着科技的发展，新媒体技术层出不穷，包括了远近程控制、无线操作、网络和软件都不断更新，教师需要不断地对新技术进行跟踪与筛选。

2.3 大数据分析能力的培养

新时代的食品分析，增加了地域食品成分含量规律性的查找、地域差异性分析等。因此，对区域产业大数据分析有利于教师对行业的了解及教学工作的开展。

2.4 对外交流能力的提升

与传统实验课不同，教师除了教学，还需要作为一名研究及调研人员，与地方产业负责人沟通，帮助企业查找专业问题，提出改造方案，从而建立联系，切实推动产学研深入融合。

3 新媒体结合快速检测技术实验平台的建设与实施

3.1 新媒体硬件的配置

新媒体硬件配置包括了大容量高速电脑、无人机、摄像头、投影幕、摄像枪等设备。多媒体设备主要用于远程视频会议与指导。

3.2 网络设施的配置

配置4G或者5G网络，方便远程视频会议、录像、产品监控等。畅通的网络有利于课程期间实现无阻沟通，以及做出及时的反馈。

3.3 实验资源库的建立

项目导向的实验教学模式有利于学生系统地分析问题和解决问题，在独立和创新能力上得到了提高，然而，每个项目里的实验组合未必囊括所有基础实验。为了全面培养学生的实验能力，可以通过实验视频库的建立，与项目导向实验教学模式形成较好的互补结构。

目前，“食品分析”实验课的内容主要为各类食品中4类成分的分析，包括了食品基础组分、添加剂、有害物质、功能性成分分析。食品组分析主要有水分和水分活度、碳水化合物、蛋白质和氨基酸、脂质、灰分、矿物质和维生素等成分的测定。有害物质的测定包括了农药兽药残留、重金属和一些生物胺等有毒或有害的成分测定。由于食品的种类繁多，每种食品的样品前处理方式不同，主成分也不同，在有限的实验课里，单项实验的学习已经时间不足，根本腾不出综合训练的时间，从而导致实验课程内容设计广度和深度不能兼顾。其次，测定的手段多采用化学法或者物理法，均需要使用仪器。从简单的天平操作到高精设备如液相、气相色谱的使用均需要花时间进行严格的培训。面对实验课程教学内容多、课时不足且分散的问题，可以利用新媒体技术“化繁为简”，把实验项目的适用范围、实验方案与操作、结果分析录制成视频供学生项目开展前查询与学习。

3.4 软件的配置

（1）仪器操作仿真软件的设计。为了进一步简化学习进程，提高学习效率，把分析天平、pH计、水浴锅等简单常用的设备，以及气相色谱、液相色谱和红外光谱等高精设备制作成仿真操作软件，让学生在操作前反复练习。2017年，学院分别建立了液相色谱和气相色谱的仿真软件，实验课前学生可进行操作训练。

（2）大数据分析与统计软件的配置。为配合教师与学生进行区域产业分析，大数据统计分析软件的配置十分必要。

3.5 食品分析课程时间和空间的设置

结合大学生创新创业和技能训练的学时，一周一天或者整周作为实验课程时间。实验室内安装畅通的网络与大型投影幕。学生首先通过视频会议与相关产业负责人沟通，并到距离不远的现场进行考察，得到检测对象的信息。对信息进行分析并设计实验方案。学生在实验库里查找实验视频进行学习。操作仿真实验设备的训练软件。分工开展实验：部分学生到地方产业现场采样并进行一些指标的快速检测，部分学生在实验室对企业送来的样品进行分析检测，通过实验室的大屏幕实现实时交流。教师通过现场指导，翻看录像和实时网络监控等多种方式对实验课的效果进行监控。

3.6 快速检测设计和应用平台的配置

通过新媒体和网络技术，教师和学生一同定期与快速检测企业进行组会讨论。由学生反映快速检测技术的应用过程中遇到的问题与挑战，获得改进和研发快速检测的思路。与此同时，以学生为主体，申请快速检测创新创业项目。

4 新媒体结合快速检测技术应用于实验教学的课程评价

传统“食品分析”实验课主要通过学生的考勤、问题回答、实验结果和实验报告3个方面进行最终考核，不能全面地判断学生分析解决问题的能力情况、综合动手能力、创新性和积极性。因此，不利于学生综合实践能力的提高和精力的投入。新媒体结合快速检测技术应用于“食品分析”实验教学，进行课程评价时需从学生能力及课程合理性2个方面进行考核。

4.1 学生实践和创新能力的评价

采用查看方案设计、实验报告结果分析合理性、合作方反馈信息和听取答辩的形式对学生进行考核。学生可以以团队或者个人的形式参加考核。考核成员为教师、企业人员与学生主体综合评分的方式合理评价学生“食品分析”实验实践和创新能力。

4.2 课程内容合理性的评估与优化

通过同行比较、项目结果有效性、学生满意度及用人单位评价等指标对课程内容合理性进行评估与优化。制定课程评分表与用人单位评价表对课程进行考核的同时，每年对参加工作的学生进行追踪访问，以引导“食品分析”实验课课程设置的调整与发展。

5 结语

作为具有“新农科”特色的应用型人才培养本科院校，为区域产业链输送创新型应用人才是教学使命。通过新媒体结合快速检测技术在“食品分析”实验教学中的应用，提高学生的学习积极性，提升实验教学效率，使学生在学校内的实验学习更接近社会真实，从而有利于切实培养具有高度社会责任感和职业素养，并具有较强的实践能力、创新能力、科研能力和就业创业能力的高素质应用型人才。