1、    應用型高校食品專業儀器分析實驗教學的探索    譚微 蔡錦源 崔娜 熊建文 吳文啟【摘 要】本文論述當前食品專業儀器分析實驗教學中與實際應用聯系不緊密、教學手段落后、綜合性和創新性實驗項目少等問題，提出強化綜合性實驗來優化教學內容、引入結合虛擬實驗的虛實結合教學模式、利用校企合作豐富教學資源等對策，使教學與實際結合更緊密，更好地培養學生的綜合能力和實踐能力，以達到應用型本科院校培養應用型創新人才的教學目標。【關鍵詞】應用型本科院校 食品專業 儀器分析實驗教學g a0450-9889（2018）06c-0158-03為滿足我國經濟建設和社會發展對應

2、用型人才的需求，從2013年起，教育部開始大力推動600多所1999年高校擴招后的新建本科院校向應用型高校轉變。培養具有良好的實踐應用能力、創新創業能力和精益求精工匠精神的高素質人才是應用型高校的主要任務。因此，在教學層面上，應用型高校需要進行教學改革，特別是實驗實訓課程的改革，把培養學生的實踐操作能力放在重要位置。儀器分析實驗作為廣西科技大學鹿山學院食品專業的一門專業基礎課，是儀器分析理論課程的實踐教學環節，具有操作性強、應用性強、內容廣等特點。隨著食品行業的迅速發展，食品安全和品質監控越來越依賴于具有高精密度和高靈敏度的大型精密儀器，因此，能夠熟練掌握儀器操作技能的食品檢驗檢測人才需求量不

3、斷增加。為了滿足人才市場的需求，廣西科技大學鹿山學院以培養應用技術型人才為教學宗旨，針對實驗教學中存在的問題，對儀器分析實驗教學內容和方法進行探索，以期使學生既能熟練掌握各種大型儀器的操作技能，又能提高理論聯系實際的創新能力，為將來從事與食品分析檢測相關工作打下堅實的基礎。一、儀器分析實驗教學現狀及存在的問題（一）實驗教學與實際應用聯系不緊密。得益于電子、通信和控制技術、材料科學等領域的發展和創新，各大儀器制造公司每隔幾年就會推出更新換代的產品，而儀器分析實驗教材內容的更新速度卻遠遠滯后于儀器的發展速度，而且不同高校擁有的實驗設備型號不同，實驗條件和實驗操作也存在不小差別，難以找到通用的實驗教

4、材。此外，現有的儀器分析實驗教材很少有專門針對食品專業設置的實驗項目。實驗項目與實際應用聯系不緊密是學生學習興趣不高的原因之一。對于應用型高校來說，“雙師型”教師的比例偏少，大多數教師都是從高校畢業后直接進入學校工作，雖然擁有深厚的理論知識，卻缺乏在相關行業的一線實際操作經歷，對儀器的實際應用缺乏系統認識和體會，有很多實用的經驗知識不能傳授給學生。（二）實驗教學手段落后。傳統的儀器分析實驗教學模式通常分為三個步驟：首先，讓學生自行預習，完成預習報告；其次，在課上，指導教師先讓學生集中在儀器前，講解儀器的構造、工作原理和操作方法，學生再按照實驗步驟完成實驗，獲得數據；最后，課后學生完成實驗報告。

5、通過和學生的溝通，我們發現這樣的教學模式存在一些問題：許多學生的預習報告都是為了應付老師，沒有經過獨立思考，完全照抄實驗教材，達不到預習的效果；由于大型儀器通常價格昂貴，數量較少，通常是一組10多個學生只能用一臺儀器，在教師講解儀器構造和操作演示過程中，部分學生看不清楚，觀察不仔細，演示效果達不到預期，抑制了學生的學習積極性。（三）綜合性和創新性實驗項目少。各大院校儀器分析實驗普遍存在驗證性項目多、綜合性項目少的問題。究其原因，一是因為課時較少，如廣西科技大學鹿山學院食品專業的儀器分析實驗課程是16學時，涉及光、電、色三類儀器，除去課前講解，留給學生實驗操作的時間所剩不多。為了完成實驗任務，實

6、驗準備教師通常在課前已完成樣品預處理，學生在課上只需要進樣即可。二是每組的配套教學儀器設備少，造成部分學習主動性高的學生愿意進行操作，其他學生只是在旁邊觀摩，缺少了獨立操作的機會。因此，我們應該在教學中加入綜合性實驗，讓學生了解實際樣品分析檢測的整個過程，包括樣品預處理，而不僅僅是進樣過程。二、對策（一）優化實驗項目，增加綜合性實驗。儀器分析課程涉及的儀器非常廣泛，實驗項目繁多，為了突出食品專業特色，廣西科技大學鹿山學院教師對柳州市出入境檢驗檢疫局、深圳市計量質量檢測研究院食品所等企業的食品檢測項目進行了調研，發現光譜和色譜類儀器在食品檢測行業中占據重要地位，因此，在學時比較緊張的情況下，我們

7、刪減了電分析實驗項目，著重優化光譜和色譜儀器的實驗項目。在光譜類儀器（紫外可見分光光度計、紅外光譜儀和原子吸收分光光度計）中，由于原子吸收分光光度計可選擇優化條件較多，樣品前處理方法相對較豐富，所以設置了一個與原子吸收分光光度計有關的綜合性實驗。高效液相色譜儀和氣相色譜儀雖然原理和操作方法不同，但兩者對于樣品前處理和檢測條件優化的方法類似，所以挑選了一個與高效液相色譜儀相關的綜合性實驗。驗證性實驗的主要目的是讓學生掌握儀器基本操作技能和分析方法，綜合性實驗需要學生根據實際樣品特性和待測物性質選擇合適的樣品前處理方法，再進行儀器檢測，內容覆蓋了樣品分析的整個過程，有利于學生能力和素質的綜合培養與

8、提高。圖1以“火焰原子吸收法測定食用植物油中的鎂含量”為例進行說明。學生首先可以自由選擇感興趣的一種食用植物油作為樣品，實驗室提供了微波消解、濕法消解和干法灰化等三種樣品前處理方法，然后通過查閱文獻，確定適合的前處理方法并考慮實驗條件，如消解溶劑體系和用量、料液比、消解溫度和時間、微波消解中的微波功率、干法灰化中的馬弗爐溫度等因素，接著把處理好的樣品溶液用火焰原子吸收分光光度計進行檢測，用標準曲線外標法進行定量分析，最后得到分析結果，完成實驗報告。在整個實驗過程中，以學生為主，前處理方法和檢測條件通過查閱文獻確定，教師只是起到輔助指導作用，這樣可以充分調動學生的主動性和積極性，既掌握了儀器的基

9、本操作，又能了解一個完整的實際樣品分析過程。在課程中增加了綜合性實驗，指導教師的工作任務和時長會增加，以后計劃增加實驗課師資，可以通過一臺儀器由一位老師授課，學生采取組內循環的方式來解決這個問題。近年來，國家大力提倡創新人才的培養，國家級、自治區級及校級大學生創新創業項目資助數量逐年增多。對于食品專業的學生來說，食品營養組分分析和食品安全檢測等課題既和實際生活緊密相關，又能培養學生的創新能力，我們鼓勵學生多申請相關課題，增加學習和操作大型儀器的機會。（二）引入虛擬仿真實驗的虛實結合實驗教學模式。大型精密儀器價格昂貴，如一臺液相色譜就需要幾十萬元，對于應用型民辦獨立院校而言，沒有足夠的經費采購多

10、臺相同的儀器。以集成化、虛擬化與網絡化為特征的虛擬仿真技術，可以讓學生人手一臺電腦，在機房內通過軟件模擬技術來達到真實實驗的效果，解決了真實環境無法做到人手一臺儀器的問題。依托系里的虛擬仿真實驗室，我們引進了大型分析儀器仿真3d軟件，可以提供紫外可見分光光度計、紅外光譜儀、原子吸收分光光度計、氣相色譜和高效液相色譜等儀器的內部構造、部件介紹、原理演示和實驗過程的仿真模擬。在實驗課開始前，學生以班級為單位在虛擬仿真實驗室完成預習任務，包括復習理論課已講解的儀器相關知識，學習儀器構造，了解實驗內容和操作方法。在預習完成后，會有測試題考查學生的掌握程度。傳統的現場觀摩式教學，每個實驗項目教師一般需要

11、花費1個課時去講解儀器構造和實驗內容并演示實驗操作，且效果往往不盡如人意，但把虛擬仿真引入預習階段后，教師可以提前根據測試題完成情況了解學生在預習中沒有掌握的難點，然后在課堂上有的放矢地對難點著重講解，這樣既有針對性又能節約時間，可以把寶貴的課時用于學生的實驗操作，給學生多使用儀器的機會。此外，虛擬仿真練習使學生在做實驗前就獲得了直觀感受和印象，不同于講義上刻板地對實驗操作進行描述，前者增強了學生做實驗的信心，也激發了學生對實驗的興趣，學習熱情得到了提高。（三）利用校企合作平臺，豐富教學資源。課程指導教師由于缺乏實際生產的經驗，對實際樣品分析檢測的經驗和體會不深，借助學校轉型而大力發展的校企合

12、作平臺，系里聘請了在柳州市出入境檢驗檢疫局工作的企業教師給學生上實驗課，他們在課上給學生傳授了很多實用的經驗，特別是儀器使用和維護方面的知識。例如在使用火焰原子吸收分光光度計時，我們往往忽略空心陰極燈電流的優化，通常采用儀器安裝時的默認值。但燈電流直接決定了光源的強度，對儀器信噪比、精密度、檢出限和背景校正等性能指標有影響，燈電流小，譜圖的信噪比低，燈電流過大，會縮短燈的壽命，甚至燒壞空心陰極燈。企業教師在介紹儀器時，會讓學生調節燈電流，觀察空心陰極燈上注明的占空比和工作電流，先確認燈電流的適用范圍，在滿足最低樣品濃度的信噪比條件下，設置比較低的燈電流，保護空心陰極燈和儀器。隨著學校采購的儀器

13、設備越來越多，系里和儀器公司的聯系越來越緊密，我們計劃以后邀請儀器公司的工程師以講座的形式，向學生介紹儀器發展和應用的前沿知識。校企合作平臺的建立，還為學生提供了更多的實習機會。目前，廣西科技大學鹿山學院食品專業的學生有在廣西藥用植物園、廣州金域檢測中心和深圳市計量質量檢測研究院等單位實習，為他們的儀器分析實驗課程提供了后續學習的機會，可以接觸到更多更先進的大型儀器，有利于實踐技能和綜合能力的培養。總之，應用型本科院校的定位就是培養理論和技能并重的創新型人才，根據食品專業的特點，我們優化實驗內容，增加綜合性實驗，把大型儀器虛擬仿真3d技術引入實驗教學，利用校企平臺豐富教學資源，對儀器分析實驗課

14、程進行了探索，并取得了一些成效。隨著教學改革的繼續深入，我們應該使教學更加貼近實際，給學生創造更多的儀器操作機會，形成更加科學的儀器分析實驗教學體系。【參考文獻】1陳星，張學敏.依附中超越：應用型高校深化產教融合改革探索j.清華大學教育研究，2017（1）2朱亮.應用型高校：塑造人文精神和工匠精神相結合的大學文化j.高等工程教育研究，2016（6）3張馨如，黃漫青，王宗義，等.現代儀器分析實驗教學改革在食品科學專業中的重要性j.教育教學論壇，2017（18）4熊政委，鄒曉川，王存，等.應用型高校食品專業儀器分析實驗教學的改革與實踐j.食品工業，2016（7）5劉月新，徐菲，劉芳，等.開放式虛實結合的實驗教學模式在大型儀器分析實驗中的探索與實踐j.廣東化工，2017（23）6賈蘭，周鐸，趙光.基于“互聯網+”的儀器分析理論教學與實驗教學方法改革j.遼寧工業大學學報（社會科學版），2