食品专业毕业班“实验技能训练”课程的改革与实践

胡亚云，王云阳，周元，马翠翠，秦华，刘娜

西北农林科技大学食品科学与工程学院（杨凌 712100）

食品类专业集理、工、农等学科的相关知识为一体，具有综合应用性、实践性强、多学科交叉等特点[1-4]。其实践性强的特点决定学生毕业论文（设计）在其人才培养环节中的特殊地位和作用。西北农林科技大学食品学院坚持以学生为本的教学理念，多年来不断进行实践教学改革，将科学研究的思路、方法和内容融入本科生科技创新项目和毕业论文（设计）等环节的实践教学过程。在学生即将毕业走上社会的当口，自2011年起为大四本科生开设为期2周的“创新（科研）训练”课程，旨在教会学生综合运用所学知识、技能，将其应用于毕业论文（设计）的设计实践过程中，能够理论联系实际，在实际中综合运用所学知识与技能，不断提高专业实际操作能力，从而培养能独立进行生产设计、产品开发、质量控制的食品工程技术人才，以适应市场对人才的需求。训练的方式主要包括讲座、文献检索、大型仪器操作与使用、研究方案设计与开题论证、科研论文写作等[5]。

实验技能训练部分包括实验室基本操作规范和仪器设备的使用与维护，占总课时的50%，其目的是通过系统的实践技能训练，让毕业生尽快熟悉实验室各种管理制度、安全制度及仪器设备的基本结构、基本操作方法，理解仪器分析方法的基本原理，培养学生理论联系实际和初步的科学研究能力[6]，为毕业论文（设计）科学研究实验的顺利进行及将来从事与仪器分析专业有关的工作或科学研究打下坚实基础。然而，多年来，由于大型仪器设备价值昂贵、操作复杂、数量不足、实验时间有限、学生人数较多、参与培训的教师较少等因素的制约，本科生在实验技能训练部分的实践教学环节受到一定限制，加上授课模式一直沿用传统的演示教学模式进行[7-9]，即采取分组循环的方式依照课表计划开展仪器技能培训，导致其结果并不理想，未实现开设实践课程的真正意义。因此，在对“创新（科研）训练”课程中实验技能培训部分存在的基本问题及教学模式反思的基础上，借鉴国内外相关课程组的方案，确定坚持以学生为本、以提高实验技能为目的，激发学生学习兴趣，提高学生综合素质和创新能力，培养符合社会要求的新型应用型人才的课程目标；并通过改革培训内容、教学模式、开课时间等方式，提升培训效果，进一步增强学生动手操作技能[10-14]。

1 存在问题

1.1 学生人数多、仪器数量少

以西北农林科技大学食品科学与工程学院为例，食品科学与工程及食品质量与安全专业每年毕业学生10个班，约300人，上课以班级为单位，每班平均30人，而可供培训的仪器，尤其是大型仪器设备数量配备更少，大多仅此1台，导致学生人数与仪器数量极不匹配。在培训中，尽管采用分组循环交替的教学模式进行，但实际上并不能在有限时间内保证每名学生完全按照实验要求充分进行动手操作，绝大多数学生只做了简单了解，动手操作的机会很少，导致不能很好地实现学会使用仪器及培养优秀学生的目标[15]。

1.2 学科方向多、仪器种类少

食品专业学生的毕业论文（设计）涉及面较广，分食品工程、食品工艺、食品微生物、食品化学、食品营养等不同研究方向，学生在做毕业论文过程中涉及仪器设备种类较多，如色谱、质谱、光谱、物理性能测试、工艺类设备、分子生物学方面的仪器设备等，但以往用于实践课程培训的实验仪器仅有高效液相色谱仪、气相色谱仪、红外光谱仪、物性测试仪，远不能满足学生完成毕业设计的需求，大多数学生在毕业论文实验中不涉及此类仪器，反而实验中所需仪器又无法提供，不能很好地满足学生的个性化需求。

1.3 课时安排少、学生参与度低

仪器设备操作培训旨在培养学生独立进行实验操作的能力，这就要求教师须从仪器构造、基本原理、操作步骤及注意事项等多方面进行综合系统的讲授，但每台仪器2个学时的培训安排，根本不能达到全面系统讲授的要求，加之仪器数量少，为了按时完成培训课程，从而不影响学生毕业实验，教师不得不采用最传统的“满堂灌”方式，进行演示性教学，导致学生课堂参与不积极，学习效率也不高，不利于学生独立思考与实践创新能力的培养。

1.4 上课时间安排欠妥，理论铺垫少

“创新（科研）训练”课程一般安排在大四第一学期的开学初进行，此时学生的毕业论文（设计）还未开题，实验设计方案更无从谈起，大部分学生因复习考研并未将全部精力放在毕业设计中，平时对大型仪器设备的理论储备不够，参与仪器操作培训时，理论与实践结合度不够，导致学生对理论知识、实验原理的理解和掌握不深刻、不充分，从而挫伤学习积极性，影响培训效果及实践课程目标。近年来，从学生做毕业论文实验的过程中不难发现，绝大多数学生并没有通过“创新（科研）训练”这门实践课程学习和掌握应有的操作大型仪器设备的相关知识和技能，个别学生甚至对某些仪器知之甚少。

2 改革与实践

“创新（科研）训练”课程已开设12年，最初4年采用传统的教学模式进行，之后根据实际加以改进，具体是：采用分组授课的形式，将每个班由分2组变为3组，通过每组人数的控制，有效地改善上课效果，提升学生的仪器操作基本技能，但同时却增加培训教师的工作强度，教师往往无法在有限的时间里完成教学任务。为降低这方面的影响，利用多媒体手段开展教学，具体做法是：将投影仪与仪器电脑连接，通过投影放大仪器使用软件，保证每位学生能够清楚软件使用过程，这样的教学形式虽然一定程度上改进授课效果，但因用于培训的仪器种类少，还不能达到让每一位学生动手操作的目的，且未必能解决学生在做毕业论文实验过程中的实际问题。鉴于此，本着以学生为本的教学理念，培养符合社会要求的新型应用型人才的目标，西北农林科技大学通过合理设计培训内容、培训时间等激发学生学习兴趣，提高实践创新能力和科学研究意识，对实验技能培训进行5个方面的改革与实践（图1）。

图1 毕业班实验技能训练课程改革与实践的途径

2.1 增加可培训仪器设备种类及台套数、扩充培训内容

通过对食品科学与工程和食品质量与安全2个专业大四本科生往年使用大型仪器设备的情况进行摸底，结果显示本科生毕业设计中所涉及的仪器设备基本涵盖学院现有的仪器设备。因此，为了不断提升学生仪器设备操作技能，增加可培训仪器设备的种类及数量极为迫切和必要，将仪器设备数量从原来的4台增加到25台，用于实验技能培训的仪器设备依次为高效液相色谱仪、气相色谱仪、红外光谱仪、物性测试仪、电子鼻、傅里叶变换红外光谱仪、近红外光谱仪、荧光分光光度计、可见紫外分光光度计2台（不同型号）、色度仪2台（不同型号）、差示量热扫描仪、射频阻抗分析仪、喷雾干燥机、冷冻干燥机、化学发光系统、数码拍照系统、凝胶成像系统、PCR仪、全自动微生物生长曲线分析仪、多功能酶标仪、电泳仪、膜过滤试验机、黏度计，及其常规性仪器如摇床、烘箱、离心机等，通过仪器设备种类多样化，学生可以根据实验需求及兴趣爱好任意选择仪器设备参与培训。

2.2 增加培训教师人数、提升师资力量

为保证培训效果、保证课时、降低教师工作强度，增加参与仪器设备培训的教师人数，教师人数由原来的2人增加到9人，并要求每位教师选择自己比较熟悉的仪器进行培训。同一时间段内，多名教师可以同时开课，学生根据自己的选课情况有针对性地参与学习培训。

2.3 调整开课时间、满足学生学习需求

该课程的开课时间以往都在大四第一学期开学初的2～3周，大多数学生还未完成试验方案设计，此时很多学生参与培训时不知所为，对于培训学习的仪器基本原理、基本构造、用途等也不甚了解，从而导致学生学习目标不明确、学习兴趣不积极，直接影响培训效果。为弥补这些缺失，让学生不再盲目，能够学以致用，做到有的放矢，将开课时间调整到毕业论文（设计）开题之后，此时学生基本完成毕业课题试验设计方案，可有针对性地根据论文中涉及仪器设备进行相应的理论知识了解与储备，从而更好地参与培训。

2.4 统筹安排课时、保证培训质量

学生选课结束后，根据每台仪器设备的选课人数及培训时间，灵活安排上课时间及培训时长。培训总课时不局限于原来的80课时，而是根据每台仪器选课人数多少安排上课次数，课时以保证培训效果为前提进行合理安排，保证课程不冲突，没有上限，通过改革，总课时比原来课时多出80%。在同一时间内，多名教师可同时授课，学生根据选课情况灵活上课。通过统筹安排，有效避免学生因选择培训仪器种类多而造成的上课时间冲突等问题。

2.5 采用小组培训模式

根据仪器设备操作难易程度严格控制培训人数，常规性仪器每次最多10人，操作难度大且复杂的仪器每次最多6人。通过对参训人数的调整，学生上机操作机会增加，有利于教师和学生之间充分沟通交流，有利于在有限时间内高质量完成培训。比如，在物性测试仪的培训中，学生可根据自己将要测试的食品种类及物理性质，提前了解或请教教师该如何选择探头及测试模式，教师根据学生的个性需求逐一讲授相对应探头的使用方法及测试模式的设定等。

3 改革与实践初显成效

3.1 树立加强仪器培训实践教学的新理念

通过对该实践课程的教学内容、上课课时及时间、上课人数及教学模式等方面的改进与实施，认识到加强仪器设备培训对于将学生职业能力和创新意识的培养要求贯穿于教育教学，从而培养出有益于社会的应用型人才具有非常重要的意义。通过强化培训，一方面，能有效提升教师高效管理大型仪器设备及深入研究探索仪器设备新功能的能力，使其在教学上精益求精；另一方面，学生使用仪器更加便捷和高效，有助于提高仪器设备的利用率。

3.2 调动学生学习积极性、提高培训效果

在整个教学过程中，学生的课堂纪律明显好转，注意力集中，学习兴趣浓厚，课堂参与积极性高，许多学生会根据自身毕业设计内容，有针对性地向教师请教相关仪器设备使用方法及注意事项，教师对其进行个性化指导及建议，帮助学生更好地进行试验设计。对此，学生普遍反映，这种实践教学模式更为科学，不仅学习掌握仪器操作基本原理及技能，还可学习更多自己感兴趣的仪器设备，不断增长见识，拓展知识面，让学生能够根据所学更加合理地设计毕业论文试验方案，为求职就业及继续深造奠定良好的科学研究基础。

4 结语

“创新（科研）训练”课程实验技能培训部分是课程实践教学改革的初步尝试，取得一定成效，为学生后续的毕业论文实验和科学研究工作奠定良好基础。同时也对培训教师提出更高要求，使其能够潜心钻研，深入挖掘仪器新功能，研究仪器设备操作培训实践教学的特点，在教学实践中不断创新，充实教学内容、改进教学方法和手段等。在互联网大时代背景下，对这门课程将主要从更好地借助“互联网+”优势、采用线上线下相结合的混合教学模式开展课程教学活动[16]、建立健全学生考核体系建设等方面进行改革创新。