在食品分析實驗教學中不可忽視理論知識的指導作用

□ 天津科技大學 孫 平 王 浩 張津鳳

在食品分析實驗教學中不可忽視理論知識的指導作用

□ 天津科技大學 孫 平 王 浩 張津鳳

對于提高工科院校食品分析實驗教學質量的實踐研究中，筆者認為，在增加實踐學習機會和擴大實驗教學內容的同時，不可忽視對基礎理論和專業知識的掌握指導。

食品分析；工科院校；理論指導；創新能力

一、引言

高校教學中涉及實驗教學方面的討論一直是教改中的熱門話題。“食品分析”是對各類食品的成分檢測和量化分析，進而評定食品品質的一門應用型科學，是普通高校食品科學專業中的必修課程［1］。在食品安全問題備受關注的今天，提高“食品分析”課程的教學質量顯得尤為重要［2］。實驗是“食品分析”課程教學中的重要組成內容。實驗教學不僅是學生理論聯系實際的學習形式，也是培養學生實踐技能的重要手段之一。高等院校在調整實驗教學方面，常常不斷地考慮怎樣補充相應的實驗內容，以期通過增加操作訓練和動手機會來達到提高實驗教學質量的效果。然而，實驗教學作為培養實踐技能和強化實驗教學的過程，也不可忽略對專業理論和知識的擴展補充與應用引導，即在提高實驗教學質量的過程中，不可忽視專業理論和基礎知識在實踐學習和實驗應用中的指導作用。為此，我們針對“食品分析”實驗教學的開展與調整情況，淺談對普通高校實驗教學改革方面的點滴體會。

二、食品分析實驗教學現狀及存在的問題

食品分析實驗是食品工程、食品質量等專業開設的教學實驗。近年來，隨著招生規模的擴大，高校學生實驗教學的強化調整以及教育改革對教學質量的促進等原因，使得原有的教學設施（包括實驗室）等資源的合理利用受到挑戰。為適應高校的快速發展以及用人單位對工科學生的需求，學校也從各方面積極調整教學資源，增置實驗教學設施，補充和擴增實驗課程內容。

在深化工科教學改革中，盡管可以通過增加實驗機會和內容來增加對學生動手能力的培養和訓練。但是，根據畢業生的反饋信息以及對科研合作企業、用人單位的走訪發現，許多學生在直接參與科研工作中普遍存在重試驗、輕原理，重操作、輕記錄，重結果、輕過程等現象，尤其在獨立開展實驗工作中顯得極不適應，為此，許多單位不得不對畢業生再次進行基礎培訓。總結發現，在所開展的實驗教學中，主要存在以下一些問題。

1.重視實驗操作，忽視對實驗原理的認識指導

在實驗課上，雖然學生都能積極參與實驗，但由于一些同學對實驗意義和測試原理了解甚微或是一知半解。不大懂得實驗原理及測試信號與分析成分的關系，所以就難以主動地把握實驗要點并進行恰當的操作。實踐表明，對實驗目的和測試意義的理解，不僅對整個實驗過程中的各個環節及操作要求都有積極幫助，同時也為獲得正確的實驗結果奠定了基礎。

2.有實驗記錄，但缺乏正確的原始數據

在傳統教學中，實驗使用的藥品在實驗前多已由實驗員準備好，大部分實驗儀器也已基本調試好，學生聽完實驗教師對實驗原理、操作方法、儀器使用及注意事項的講解后即進行實驗操作。在實驗過程中，學生不需要花費太多精力，只需按教材的步驟進行實驗，便可順利完成實驗。甚至，有些學生不完成實驗操作也能得出數據結果，導致出現抄襲實驗報告等現象。與此同時，雖然實驗過程中每個學生都有實驗記錄，但實驗記錄中往往缺少對實驗條件、關鍵環節、原始數據的客觀描述和正確記錄，在此后的實驗報告中，只得憑記憶完成數據處理。因此，從一些實驗報告中可以明顯看到，測試結果并未進行合理的數據分析，也難以說明數據的準確度。

3.通過數據處理能繪制標準曲線，卻忽視其線性范圍和有效數據對運用的要求

學生在實驗測試中，會利用標準曲線進行定量分析，卻忽視定量對標準曲線中線性范圍的依賴性。若不確定線性范圍，就無法清楚可定量的成分濃度區域；不確定線性范圍，也無法通過等比進行定量。

在測試結果和分析數據過程中，許多同學不能運用誤差分析理論對數據合理修約，對數據結果進行科學處理。因此，學生在實驗報告中，往往對測試結果數據的有效數字位數隨意增減，缺少誤差分析與正確的數據修約，使得實驗結果的可靠性與波動性難以確定，對分析指標也就很難得出正確的表述和說明。

4.明確檢測指標，但不懂測試意義

實驗中一些學生僅知道對應的測試指標，但對這些指標和相應成分以及檢測意義卻不做細解。實驗結束，幾乎淡忘了對所檢測的物質成分或屬常量和微量分析，以及對應存在的食品范圍和影響測試因素等重要內容。例如，對不同營養成分和不同樣品涉及的分析要求，單純依賴于成分的檢測，而忽視檢出要求，往往會得到不相宜的分析結果。

5.教材內容和教學模式陳舊，難適應實際應用要求

食品分析實驗不僅與無機、分析、有機等基礎性實驗存在一些重復設置、類似相近的實驗內容，而且有些實驗內容仍然沿用多年前的實驗項目或檢測方法，使得新近的科技發展和成果很少在食品分析實驗教學中得到體現和應用，致使學生所學明顯不能滿足社會對食品安全發展的迫切要求，也不符合食品分析檢驗發展的特點。

隨著高校教學改革的深入和教學評估的加強，雖然各校實驗室建設和實驗設備購置有了極大提升，但由于實驗學生人數多，實驗教學工作量大，實驗的教學內容、教學方式基本沒有太大改變，在實驗教學授課方式上仍然采用某些傳統的實驗教學模式。因此，實驗教學難以調動學生的積極性，更無法與培養具有開拓精神和自主創新人才的戰略目標相適應。

三、解決方法及設施

1.以素質教育為目標，認真改革教學內容

依據“重基礎，強能力，寬專業，高素質”的人才培養目標，為適應國內外食品工業的發展現狀，食品分析實驗教學體系既要注重規范扎實的實驗基本操作技能，又要吸收專業實驗及科研課題的精華，突出食品分析實驗的特點。通過對實驗內容的有機結合，按照實驗教學的規律，對實驗內容重新進行整合，即把實驗課程體系分為基本技能操作訓練、驗證性、綜合性、設計性實驗。要按照循序漸進的原則安排實驗，在加強、規范基本操作和基本技能訓練的同時，適當減少驗證性實驗內容，增加綜合性、設計性實驗，并適當增加實驗的深度和廣度。

通過基本技能操作訓練，應使學生掌握規范、正確的基本實驗操作，養成實事求是、科學嚴謹的工作態度，為后續實驗操作打下扎實基礎。驗證性實驗內容主要結合基本性質、含量測定等實驗方法，培養學生掌握現代化的實驗技術，訓練學生對儀器設備的使用，從而既增強學生的實驗動手能力，也有利于提高學生綜合素質和科研水平。

綜合性和設計性實驗旨在培養學生的綜合實驗能力，為此，實驗內容的選擇要立足基礎、著眼現代、貼近實際、跟蹤科技前沿，力求涉及多學科和多種實驗研究方法，以培養學生分析問題、解決問題和自主創新的能力。

2.注重科技發展，增加實驗教學中新技術、新方法的運用

市場對人才需求的不斷變化、實驗技術的不斷更新、設備的不斷完善和實驗方法的多樣性，對實驗技術的要求越來越高［3］。注重科技發展，增加新技術、新成果在實驗教學中的運用，注重基礎實驗操作技能與現代分析測試技術相結合，能使實驗內容更符合教學改革和培養高素質人才的需要，使學生更好地適應社會和食品分析發展的需要，了解本學科發展前沿的信息和技術。例如，在糖類的測定中，傳統的實驗安排包括總糖的測定、還原糖的測定、醛糖的測定等多個實驗，我們在具體的實驗安排中，則增加了應用示差折光檢測器－高效液相色譜（RIDHPLC）檢測飲料中葡萄糖、果糖和蔗糖的檢測實驗，既開拓了學生的視野，同時，也可以激發學生的學習興趣和探索精神。

3.豐富教學手段，增強實驗教學的直觀性和應用性

隨著信息技術的飛速發展以及計算機和多媒體課件的廣泛應用，給我們提供了越來越多的實驗教學手段。豐富多樣化的教學手段改變了以往枯燥的教學方法，并極大地豐富了實驗教學內容，增強了實驗教學的直觀性和應用性，激發了學生的學習興趣和探索精神。例如，在講解氣相色譜和液相色譜工作原理、使用及測定方法時，可以運用多媒體等教學手段，使學生在具體實驗操作前，對所學的知識生動化和形象化，從而有助于他們對抽象理論知識的認識和理解，達到提高教學效果的目的。

4.改革實驗教學模式和方法，發揮學生主體功能，提高自主學習能力

以傳授知識為主的傳統實驗教學方法已不能適應新的實驗教學發展需求。在食品分析實驗教學中，應以教師為主導，學生為主體，注重啟發式、提問式、討論式、研究式等多種教學方式的運用，做到教師引導和示范與學生自主學習相結合，采用靈活多樣的教學方法。此外，教師要精心準備教學內容，在課內講重點、關鍵點和注意點，發揮好主導調控作用，建立“引導——探索——實驗——總結”的教學模式，發揮好教師的主導作用，突出學生的主體地位。實驗方法讓學生自己看，研究思路讓學生自己想，具體實驗讓學生自己做，疑難問題讓學生集體議，錯誤失敗緣由則讓學生集體分析。這樣，在整個實驗過程中，就有效地發揮了學生的主體功能，促使學生主動參與實驗，提高他們自主學習的能力。

5.改革考評內容，提高學生規范意識和能力，培養嚴謹的科學態度

傳統的實驗考核方法多以批改學生的實驗報告為主，不重視學生實驗操作的規范性，結果導致學生只重視實驗報告，不注重自身實驗素質的提高。事實上，實驗教學是一種多環節、多層次的教學行為，考評內容對實驗教學效果的檢驗非常重要，為此，應該特別注意以下幾個方面。

（1）強化對原始記錄的監督

任課教師在指導學生實驗過程中，要注意學生在使用不同精度儀器時的測試結果和原始數據。而且在實驗結束時，每人的原始記錄要由指導老師簽字確認。學生的每次實驗成績，應包括實驗操作、實驗報告以及原始記錄等多部分，以此督促和加強學生對原始記錄的重視。

（2）注意檢查對實驗數據的處理

應要求學生不僅會運用有效數據原則對實驗數據進行正確處理和修約，并且能夠利用誤差分析理論評估測試方法的準確性以及影響準確度的相關實驗因素。

（3）說明實驗方法的局限

實驗前，教師在介紹實驗原理的同時，應解釋和說明實驗方法的檢測限、適宜的測試范圍與局限性，并使學生了解常量分析與微量分析的差別及對方法的誤差要求。

（4）對樣品及檢測成分的說明

對涉及營養成分、食品添加劑物種的分析實驗時，需要說明哪些營養成分屬于常量分析、哪些屬于微量測試、解釋涉及的添加劑的功能與添加限制要求。對于樣品及檢測成分的說明，不僅能使學生溫習到其他相關課程的理論內容，明確檢測目的，也會增加學生對檢測實驗學習的興趣，在提高技能訓練和動手能力的同時，掌握相關理論學習的效果。

（5）充分利用作業與思考題對學習的鞏固作用

教師針對實驗中容易被忽略的操作要點以及容易忽視的技術問題，提出一些課后思考題，要求學生將討論和思考后的結果寫在實驗報告中，并作為下次課前的總結內容，以此鞏固實驗教學的授課效果。

6.完善實驗教學考核手段

過去的實驗成績主要以實驗報告為依據，并且與理論考核分離，只是學生存在對實驗過程中其他環節重視不足等現象。為此，應將實驗考核成績納入到課程的總考核中，且將實驗考核內容分為實驗預習、實驗操作、實驗態度、實驗記錄、實驗結果、實驗報告和實驗總結七個方面，由實驗教師給出學生每次實驗各個環節的得分，將每次實驗成績累加給出平時實驗成績。期末進行實驗操作現場考試，將筆試和實驗操作分別進行，并且隨機抽取考題，根據所抽題目內容進行實驗操作。監考老師在學生實驗操作過程中，根據學生實際操作的情況評定實驗考核成績，最后計算出課程的總成績，以此作為評定的手段和方法。

7.提高任課教師的自身素質，促進實驗教學革新

食品分析是專門研究各類食品組成成分的檢測方法及有關理論，進而評定食品品質的一門技術性學科。它的任務是培養學生具備強烈的食品質量控制觀念，使學生能夠勝任食品研究、生產、貯藏等過程中的分析檢驗工作，并能具備探索性解決食品質量問題的基本思路和基本能力。在食品分析實驗中，教師不僅要講授食品檢測方法的原理和檢測方法等具體信息，還應對食品加工的具體過程、檢測目標的來源和檢測結果的實際意義等進行具體講授，在講授中要聯系實際應用，使學生能夠從“大食品”的層面對食品分析實驗有更深刻的認識，以滿足食品安全對“食品分析”課程教學的迫切需求。

隨著食品安全問題的日趨多樣化和復雜化，食品分析正向著簡易、快速、微量、自動化儀器分析方向發展。因此，作為“食品安全”領域人才培養重要一環的專業教師，也面臨著巨大挑戰［4］?？梢哉f，教師水平的提高是完成實驗教學任務的前提，因此，大力培養一批知識面廣、專業精通和具有實踐經驗的任課教師隊伍非常重要。一方面，教師應通過主觀努力學習和探索，更新自己的知識結構，提高自身駕馭實驗的能力；另一方面，學校和教研室應盡可能提供進修和深造學習的機會，以使任課教師不斷提高自身的業務技術水平和實驗授課能力。

8.增加開放實驗，鼓勵學生積極參與

實驗室是實施素質教育、培養學生創新精神與實踐能力的重要基礎［5］。開放式實驗教學可以和大學生科技創新活動相結合，密切聯系科研課題，使學生在專業教師的指導下，查閱相關資料，綜合運用所學知識，合理設計實驗方案、周密制定實驗程序，并對實驗結果進行探討和分析，這樣，有利于充分發揮學生學習的積極性和主觀能動性，培養學生實踐和科研創新能力。例如，我們在油脂質量的分析實驗中，在完成傳統分析檢測要求的過氧化值、酸值、碘價的同時，鼓勵學生對反映油脂不飽和程度的碘價測定方法與氣相色譜的方法進行比較。學生通過分析日常生活中常用油脂樣品（豬油、大豆油、花生油、葵花籽油、橄欖油）的脂肪酸組成，對食品分析有了更加直觀和深刻的認識，大大提高了學生學習的積極性。

三、結束語

知識源于實踐，能力在實踐中培養，素質在實踐中提高。實驗室是大學學習階段主要的實踐場所，實驗是最重要的實踐環節［6］。結合學科建設和學科發展，構建多層面、多階段的實驗教學體系，提高學生的科研素質、實驗技能和創新能力，是實驗教學改革的最終目的。

食品分析實驗在增加實踐學習機會和擴大實驗教學內容的同時，應強化對基礎理論和專業知識的掌握指導。通過理論知識聯系實驗內容、利用專業所學引導實踐學習，有助于學生對理論知識的理解和掌握，有利于對實驗技能的訓練和學習，對提高實驗教學質量具有積極的促進作用。

隨著實驗教學改革的加強，我們相信，在現有基礎上不斷改進食品分析實驗教學，既能夠適應高等教育改革的發展，滿足食品安全的社會需求，也會使學生的綜合素質在實驗教學中得到提高。

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