应用型高校食品专业仪器分析教学改革研究与探索

李世哲，王 蕾，刘 刚，王也铭，张朝群

(吉林工程技术师范学院，吉林 长春 130052)

应用型高校是为地区经济发展培养应用型人才的地方高校，自2013年起我国部分地方本科院校开启了面向应用型高校的转型工作[1]。随着我国经济发展进入新阶段，技术产业的发展不仅需要创新型人才，也需要应用型人才，但目前我国应用型人才培养尚不能满足经济发展的需要[2]。作为为地方培养应用型人才的应用型高校，如何把握社会需求导向并培养能够支持地方经济发展的高素质应用型人才是其首要任务[3]。仪器分析是借助各种现代化仪器技术来对物质进行表征的一门新技术，在食品、化工及医疗领域有着广泛的应用。相比于传统化学分析方法，仪器分析不再局限于简单的定性定量分析，而是通过物质对光、电、磁和热的响应来进行更为深入的分析，其分析层次也实现了从宏观到微观，从常量到微量的跨越，是解决各领域研究问题的一种强有力的科学手段[4]。仪器分析也是各高校食品专业的一门专业基础课，其课程内容与实际联系紧密，因此在应用型人才培养之中有着重要作用。仪器分析课程由理论教学及实践教学两部分组成，但多以教师讲授和演练操作为主，学生参与度较低、教学效果不佳。同时传统实验教学模式多以规定的方法步骤为准，只注重操作，忽视了对学生在实际工作中独立分析解决问题能力的培养，无法达到培养合格应用型人才的目的[5]。

目前，众多高校对仪器分析课程教学方法进行了研究，但以应用型人才培养为目的，对仪器分析教学模式的改革探索仍然不足[6]。如何提高学生课堂参与度，培养学生独立解决问题的能力，仍是食品专业仪器分析课程教学面临的难题。本文以高效液相色谱的操作与应用为例，从教学目标、教学方法和考核模式等角度进行探讨，为应用型高校食品专业仪器分析教学改革提供参考。

一、教学目标

仪器分析是讲授如何借助现代化分析仪器对物质的组成及含量进行考察的课程，通过本课程的学习，学生要掌握仪器的结构、原理及具体操作过程。但除此之外学生还应掌握仪器所适用的检测项目及具体检测流程，即仪器能够分析什么和如何进行分析，在明确分析目的情况下能够自主选择合适的仪器及分析方法[5]。以高效液相色谱的操作与应用为例，可以设置以下教学目标：一是掌握高效液相色谱仪的结构，参数的设置及操作方法；二是理解高效液相色谱仪的原理及定性、定量分析依据；三是了解高效液相色谱仪的应用范围、样品要求以及检测方法的选择依据；四是掌握高效液相色谱仪的定性、定量分析数据处理方法，并能够应用于实际样品分析中。通过教学目标的设置明确学生应掌握的重点内容，在教师引导下能够自主开展相关资料的搜集并设计实施实验方案。

二、教学方法

为提升学生综合素质，整个教学过程应以培养学生自主解决问题的能力为主。但由于学生知识水平及实验技能限制，教学过程的实施应先以相关理论讲授开始，在教师的引导下逐步进行实验的设计和实施。教学过程实施流程为：教师进行理论讲授—教师进行实验项目布置并与学生共同讨论选择项目 — 学生自主设计实验方案并与教师进行讨论修订 — 学生自主进行具体方案实施(教师从旁监督辅助) — 学生进行数据分析与实验报告撰写 — 教师评阅报告并对结果进行点评。

(一)理论讲授及实验项目确定阶段

学生是在基础理论知识的理解和掌握之上来自主进行实验方案设计，因此前期的课堂理论讲授效果对学生实验方案设计起着至关重要的作用。在理论讲授阶段，教师应围绕着教学目标详细向学生讲授知识要点，并讲明各知识点在实际当中如何进行运用。以高效液相色谱法为例，讲授内容应包括液相色谱分析法的基本原理、定性和定量分析的依据、分析应用范围、液相色谱仪的结构和工作原理、检测器及色谱柱的选择依据、常见流动相的配置、试样前处理和定性定量分析方法、数据处理以及影响检测的主要因素等。为使学生能更好地理解运用所学理论基础，教师应提供部分实验题目作为备选，同时可以鼓励学生通过对社会民生的了解主动提出相实验项目。备选题目应紧扣教学目标并且尽可能贴近社会实际需求，通过备选题目让学生初步了解液相色谱在食品领域中的应用范围主要为食品中添加剂含量的测定(备选题目见表1)，帮助学生了解液相色谱技术在食品领域的应用优势。通过师生讨论并结合教学资源情况，最终确定实验项目。

表1 备选参考题目

(二)实验方案设计阶段

实验项目确定后，学生分组进行资料搜集并设计实验方案，这能够进一步加深学生对理论知识的掌握程度，调动学生的学习积极性。为使学生能更好的完成方案设计，教师应引导学生使用数据库进行文献检索(如食品伙伴网、中国知网、维普数据检索和Web of Science等)。同时，让学生于实验课前进入实验室了解现有仪器及试剂情况，便于学生能够因地制宜地合理设计方案。学生设计完毕后，教师应与学生就方案进行讨论修订。学生设计方案应是学生围绕教学目标自主收集资料制定的，但由于学生知识水平有限，教师从实验目的、实验方法及操作步骤等方面对方案进行把控，使方案贴近实际以更好的完成教学目标。以乳制品中三聚氰胺含量测定为例，乳制品种类繁多包括液态奶、奶粉、冰淇淋、奶酪和奶油等。根据样品的物理状态选择不同的前处理工艺，如液态奶制品可直接用三氯乙酸和乙腈溶液进行提取，而奶酪、奶油等应先加入海砂研磨成干粉再进行萃取。此外，由于样品中三聚氰胺含量未知，应当先以单点对照法初步测算含量再配制标准溶液进行定量分析。相对于学生而言，教师实验经验较丰富，对样品性质及检测方法的选择依据更为了解，经过与学生讨论能够最终形成合理可行的实验方案。

(三)实验方案实施阶段

实验方案的实施是由学生分组进行操作，在这一环节学生除了进行溶液配置和样品前处理之外，学生还需独立自主进行仪器操作完成分析方法的编辑和样品测试等。由于各组学生选择题目未必一致，教师应鼓励学生利用课余时间分组完成样品的前期处理工作，以便在有限的课堂时间内能够顺利完成样品的分析测试工作。此外，学生虽然是方案实施的主体，但是教师仍应就一些操作细节对学生进行指导：一是向学生介绍流动相配制时超声脱气及过滤等细节；二是打开液相色谱仪器舱门，让学生观察了解进样器、六通阀、柱温箱和检测器等各模块结构及功能，了解样品在色谱仪中进行分离检测的过程；三是阐述样品在色谱柱内的分离原理及色谱柱流动方向，叮嘱学生勿将色谱柱接反；四是讲述漏液及堵塞等常见故障的产生原因、故障定位及处理方法；五是展示样品色谱图，让学生了解对色谱峰峰型产生影响的各个因素；六是介绍液相色谱仪的种类、品牌及其特点。本次实验在教师引导下通过自主设计方案和进行操作不仅能够锻炼学生实践能力，加深对仪器结构的理解，同时培养学生实验技能迁移能力，为今后独立开展工作打下坚实基础。

(四)数据处理及实验报告撰写阶段

在掌握实验技能的同时，培养学生规范的实验记录及数据处理习惯也是至关重要的。虽然现代化仪器分析中测试数据一般是直接由分析仪器给出，但规范的数据记录能够更好帮助学生进行数据整理计算，也有助于学生在今后工作中养成良好的职业素养。例如，在采用液相色谱法进行定量分析时，分析方法的建立需考察方法精密度、准确度、回收率及稳定性等诸多因素，数据量较多并容易出现计算错误，规范数据记录可以帮助学生更好的进行数据处理并避免出现计算错误。因此，教师在进行方案讨论修订时应强调数据记录的规范性，严格要求学生根据真实的原始数据进行计算分析。数据处理完毕后，学生需自主进行实验报告的撰写，撰写实验报告不是简单的对实验步骤及数据结果进行记录，而是从实验目的、实验步骤及实验结果等方面对整个实验过程进行系统的归纳总结，反省其间出现问题的原因及解决方法。通过实验报告的撰写，能使学生进一步加深基础知识的理解并提升学生综合素质，有助于应用型人才培养目标的实现。

(五)考核阶段

整个教学过程是以学生为主体，在理论教学结束后学生分组自主进行资料搜集、方案的设计实施、数据处理和报告的撰写。传统考核方式仅是通过实验报告作为打分依据，无法完整的评价学生对基础知识和实验技能的掌握；此外由于整个过程是学生分组完成，仅靠实验报告无法了解学生是否积极认真的参与到了各个环节中，不利于应用型人才的培养。因此，为了培养高素质应用型人才，调动学生的积极性、增强学生独立自主解决问题的能力，应实行全面的过程化考核，即关注学生整个学习过程，考评学生对知识的理解程度及方案参与度[7]。因此，教师应对学生自主进行的环节加以监督并了解每位学生的参与情况。如在方案商讨修订时应增设提问环节，即教师对每位学生就题目选定原因、参考文献来源、方案制定依据等内容进行提问，根据回答情况了解学生对基础知识的掌握情况及在方案制定中的参与度。此外，在方案实施阶段教师应游走在各组之间观察并记录每位学生的参与情况。在报告评阅时，应就实验原理、操作细节及数据处理方法等向学生当面提问，了解学生是否真正地参与到实验中，综合学生实验数据结果以及在各环节中表现给出最终成绩。

三、结论

应用型人才应具备独立自主解决问题的能力，能满足地方企事业单位的需求并为地方经济社会的发展提供支持。为能够培养出合格的应用型人才，各应用型高校更应重视培养学生独立自主解决问题的能力。在应用型高校食品专业的仪器分析教学中，培养学生自主进行资料搜集、设计实验方案并实施、处理数据并得出科学结论的能力应是今后仪器分析课程改革的方向。在未来的教学研究中，应本着培养高素质应用型人才的目的不断改革创新，形成更加科学合理的仪器分析教学体系。