基于應用型人才培養的《制糖工業分析》課程教學改革與實踐

韋巧艷，張春艷，王小明，陳碧，覃逸明

1(廣西科技師范學院 食品與生化工程學院，廣西 來賓，546199)2(廣西科技師范學院，科研管理處，廣西 來賓，546199)

糖是我國重要的戰略資源，在國民經濟中占有重要地位。隨著世界人口膨脹帶來的糧食危機不斷加劇，食品領域大工業化時代已經到來，人們對美好生活的向往和追求加劇了食品營養與衛生的挑戰。制糖工業既是食品行業的基礎工業，又是造紙、化工、發酵、醫藥、建材、家具等多種產品的原料工業，在國民經濟發展中占據重要的地位[1]。目前，我國主要的制糖原料是甘蔗，甘蔗糖產量占比達90%以上，中國食糖產地主要為廣西，食糖產量占全國總產量的65%左右，主要分布在來賓、貴港、崇左、柳州等地區[2]。廣西是西部地區，也是中國連接東盟的橋頭堡，“十二五”時期廣西就把食品工業確定為14個“千億元產業”之一，并加大支持力度。制糖產業是廣西食品工業的重要組成部分，一頭連著農業，一頭連著工業，有著良好的發展勢頭。當前，廣西制糖企業規模不斷擴大，制糖生產的產業鏈也不斷延伸，已經成為廣西經濟增長的一個新亮點。糖作為食品工業的重要基礎，占據著特別重要的地位，其人才培養也有著特別重要的意義。據不完全統計，廣西東糖、貴糖、南糖、鳳糖等糖業集團對制糖專業技術和管理方面的人才有著很大的需求量。2015年，廣西科技師范學院食品科學與工程專業開始招生，該專業同時設置有制糖方向，其主要目的就是為廣西制糖產業培養應用型人才。

《制糖工業分析》是廣西科技師范學院食品科學與工程(制糖方向)專業開設的一門專業基礎課程，內容涵蓋制糖工業生產過程中的主要原材料(如甘蔗、甜菜、石灰石、硫磺等)、半制品(如糖汁、糖漿、糖膏、糖蜜等)、產品(各種砂糖、綿白糖等)和副產品(蔗渣、濾泥、廢蜜)的主要成分及其含量分析，食糖衛生指標的分析，制糖過程主要工藝參數的測定方法及所涉及的基本原理和儀器設備的基本結構、測定步驟及數據處理等，實踐性及應用性強，與制糖企業的實際生產聯系十分緊密。本文結合學校“培養地方應用型人才”的人才培養定位，對現有的《制糖工業分析》課程體系進行探索。

1 《制糖工業分析》課程教學中存在的問題

1.1 教材種類過少，知識點老化

目前，已出版的與《制糖工業分析》課程相關的教材僅有兩本，其中一本是20世紀70年代末華南理工大學合編的《制糖工業分析》課本；另一本是杜國軍主編，2016年出版的《現代甜菜制糖工業分析》，僅適用于甜菜制糖方向，缺乏對甘蔗制糖工業分析內容的介紹。教材版本老舊過時，可選教材少，教材內容陳舊，知識點老化，主要以傳統的分析儀器、測試方法、手段為主，不利于制糖產業應用型人才的培養。

1.2 課程內容單一，教學安排不合理

傳統的《制糖工業分析》課程內容僅包括理論教學和實驗教學兩部分，對實踐教學不夠重視，教學內容主要以傳統分析測試方法及儀器設備為主，與當今迅猛發展的分析測試方法及儀器設備不匹配，課程內容單一，缺乏對綜合應用能力及創新能力的培養，不利于學生分析問題、解決問題等主觀能動性的發揮。此外，理論課時與實驗課時安排不合理，排課時間脫節，導致理論教學與實驗教學進度不一致。

1.3 教學方式單調，難以吸引學生

教學方式枯燥單一，仍以傳統的板書+PPT的教學方式為主，缺乏新穎性，學生學習興趣不高，課堂參與度較差，不利于應用型人才的培養。

1.4 課程考核不夠科學合理

《制糖工業分析》課程目前的考核主要以期末閉卷考試為主(占總成績的70%)，對過程考核不夠重視，評價主體只有教師，考核的依據不夠全面、客觀，缺乏對學生學習態度、實踐操作能力、應用創新能力的考核，不利于激發學生主動學習、探求問題的積極性及教學質量的提升。

2 改革及實踐

2.1 及時更新課程教材

教材既是教學活動的參考和載體，也是實現人才培養的重要保證。如何編寫出與制糖產業、行業發展現狀相匹配、人才培養與崗位需求高度融合的教材，顯得極為重要。首先，學校從“人、財、物”三方面支持教材的編制，借助現有的校企合作協同育人平臺，加強“高校、政府、企業、行業” “四方主體”聯動，邀請行業權威專家、學者及企業技術骨干、其他高校的專家與本校專家一起根據人才培養目標，結合當今制糖工業分析發展的實際情況共同編寫教材，修改更新教材內容，與時俱進，及時反映制糖工業分析最新的發展態勢；其次，學校設立專項經費用于教材的規劃、編寫、出版等方面的支出以及教材編寫參與人員的獎勵支出；再次，學校設立專門的教材建設管理機構，加強與教材配套的教學資源如教學仿真軟件、綜合實訓軟件等的同步建設，同時將特色專業及重點發展專業的教材編寫工作與個人工作量、績效考核掛鉤，確保教材編寫工作的保質運行；最后，根據課程特點及人才培養方案，學校要求任課教師利用寒暑假等空余時間到企業、研究所等企事業單位進行生產實踐實習，熟悉行業的新工藝、新分析技術、新標準，積極查閱文獻，關注行業發展的最新動態，并及時補充到現有的教學中，更新、豐富現有的教學資源。

2.2 優化整合課程內容

課程是實施育人的重要媒介，《制糖工業分析》課程涉及的知識面廣，理論與實踐結合緊密，對實踐技能和分析、解決問題的能力要求較高。因此，為適應新時代制糖工業迅猛發展的需求，以制糖行業應用型人才培養目標為導向，對《制糖工業分析》的課程內容進行優化重組，構建一個中心、三大模塊、三個層次的課程體系，即圍繞制糖工業分析應用型人才培養這個中心，將教學內容分為理論教學、實驗教學、實踐教學三大模塊，從基礎能力培養、綜合應用能力培養、創新能力培養3個循序漸進層次對課程內容進行改革優化，整合后的課程內容體系如圖1所示。具體實施如下。

圖1 《制糖工業分析》課程內容整合Fig.1 The course content integration of "Sugar Industry Analysis"

(1)教學安排

《制糖工業分析》課程的理論內容與實驗、實踐內容之間銜接緊密，因此不能盲目的追求實驗、實踐課時而減少理論教學學時。我們將理論學時從15學時增至24學時，與32學時的實驗課時保持基本持平，保證課堂教學進度與實驗進度基本一致，避免出現實驗課已經開始，而對應的理論知識點還未講到的情形出現[3]。實踐是對理論知識的驗證和融合，是動手能力、創新能力培養的重要體現。《制糖工業分析》作為一門實踐性極強的課程，實踐教學顯得極為重要，因此，需要增設8學時的實踐教學。

(2)理論教學內容整合

與基礎能力培養對接的理論教學內容包括樣品的采集與處理、日常分析方法、制糖過程主要工藝參數的測定，主要燃料、材料、氣體及水的分析以及食糖衛生指標分析等共15個學時。該層次要求學生掌握《制糖工業分析》過程中通用的分析方法、所涉及的基本原理及儀器設備的基本結構、測定的基本程序及結果計算等，以勝任崗位需求為主要目標；綜合拓展層次共9個學時，主要以培養學生綜合應用能力為目標，教學內容除了新型制糖原料及其衍生物分析、新型糖品分析外，還結合現代儀器分析技術在《制糖工業分析》中的應用，將教師的科研課題、成果與教學內容整合，加強學生的科研能力、綜合應用能力的培養，進一步提高學生的學以致用能力。

(3)實驗教學內容整合

實驗教學是對理論知識的進一步鞏固，具有實踐性和直觀性，有助于培養學生的動手能力和應用創新能力[4]。現有的《制糖工業分析》實驗課僅包括驗證性實驗和綜合訓練實驗兩部分，不利于學生綜合應用能力和創新思維的培養。因此，為了更好適應制糖工業分析領域新知識、新成果的發展，我們從基礎能力培養、應用能力培養、創新能力培養3個遞進層次將實驗內容整合為基礎性實驗、綜合性實驗和創新性實驗3種類型。其中基礎性實驗主要包括糖品水分分析、視干固物的測定、糖分的測定、糖品色值及渾濁度的測定、糖品中灰分的測定等分析項目，該類型實驗主要以驗證性實驗為主，目的是加深學生對常規分析方法的理解，以培養學生動手能力為主；綜合性實驗是以基礎性實驗為基本單元，按照幾個考察指標進行有機組合，如開設的白砂糖理化指標分析實驗包括基礎性實驗中的蔗糖分測定、還原糖分的測定、灰分測定、色值及渾濁度的測定5個指標的分析。該類型實驗主要培養學生運用所學的實驗技術和技能，解決實際生產問題的綜合應用能力；創新性實驗與學生畢業論文、大創課題及教師的科研課題相結合，設計分組，以2人為1組，各組以選定的課題為實驗項目，自主查閱文獻、撰寫實驗方案，經老師審核通過后，自行準備實驗材料、獨立完成實驗，并進行實驗數據的處理及分析，撰寫、提交實驗報告。在整個實驗過程中，學生始終處于主導地位，老師僅從旁輔導，調動了學生自主學習的積極性，有助于激發學生的科研熱情，培養學生的創新設計能力。

(4)實踐教學內容整合

我們充分利用校內仿真實驗室、校企共建實驗實訓室、校外實習基地等校內外實踐教學基地，調動校內外資源，構建內容多元、層次遞進、內外聯合的涵蓋虛擬仿真實踐教學、校外生產實踐教學及畢業論文、大學生創新創業訓練項目申報的創新實驗、實踐等內容的實踐教學模塊。實踐教學在注重學生綜合應用能力培養的同時，加強學生創新能力的提升，具體主要體現在學生的畢業論文、創新實驗、創業訓練等環節中，學生通過畢業論文選題、各級創新實驗、創業訓練項目的申報，在老師指導下進行相應的創新創業實驗實踐活動，從而進一步培養學生的科研思維、創新意識及實踐創新能力，滿足就業崗位對學生的實踐技能要求，在就業時能與崗位需求無縫對接。

2.3 創新教學方法

在教學方法改革方面，我們一方面借助“校企合作”，積極引入企業優秀技術人員、行業著名專家作為校外指導老師參與到課堂教學中，實現教學與生產實際的有機融合；另一方面改變傳統的板書+PPT的單一教學方式，適當引用問題導向(problem-based learning，PBL)+案例導向(case-based learning，CBL)教學法進行授課。PBL教學法是一種基于問題的教學方法，于1969年由美國神經病學教授Howard Barrows提出，該法的特點是“問題是學習的觸發器，學生作為學習的主體在教師的指導下主動獲取知識，分析解決問題”[5]。CBL教學法是一種基于案例的教學方法，該法鼓勵學生在老師的引導下圍繞經典案例展開討論，有助于激發學生的學習興趣，培養學生自主思考、主動學習、分析和解決問題的能力[6]。PBL+CBL教學法是PBL與CBL兩種教學方法的相互補充結合，已被廣泛用于課程教學改革實踐中，并取得較好的成果[7-8]。在《制糖工業分析》課程教學中，可適當采用PBL+CBL相結合的教學模式，突出學生的主體地位，激發學生的學習興趣。例如，在講授“蔗糖分的測定”這一章時，先設定“蔗糖分的測定方法有哪些？”“哪種方法是目前測定蔗糖分最簡便、最快速的方法？”“一次旋光法與二次旋光法的原理有何區別，分別適用于哪些樣品的測定”“旋光法測定時，加入澄清劑的作用是什么？加入量對旋光度的測定有什么影響？”等漸進式的問題，激發學生的求知欲，讓學生帶著問題去查閱資料、分組討論，老師進行點評、歸納和總結。同時，在“蔗糖分的測定”教學過程中，結合當今備受關注的糖尿病問題，舉例糖尿患者的飲食如何避免糖分的過量攝入，再次引出“如何測定食品中的糖分”又回歸到當前PBL教學法設置的問題，引導學生結合案例，用所學的理論知識對實際問題進行分析，提出解決辦法，培養學生綜合分析、理論聯系實際的能力，進一步提升學生的應用能力。PBL+CBL教學法示例如圖2所示。

圖2 PBL+CBL教學法示例Fig.2 Example of PBL + CBL teaching method

2.4 改革課程考核體系

課程考核是檢測學生學習成效和教師教學效果的評判依據，合理、完善的考評體系能夠更客觀、全面、公平地評價學生的成績，且有助于教師教學水平的提高和學生學習興趣和主觀能動性的激發。為了克服原有課程評價體系的不足，我們構建了多元化課程評價體系，如圖3所示。課程改革的目的就是為了更好地“育人”，為社會、行業企業輸送符合要求的高素質應用創新型人才。因此應充分調動“政、行、企”三方與學校一起組成課程考核的“四方”主體，分別按照10%、20%、30%、40%的權重從“基礎能力”“應用能力”“創新能力”3個維度出發，根據制定的考核指標分別對理論教學、實驗教學、實踐教學的學習過程和成果進行考評。例如，實驗成績包括過程考核成績(40%)和終結考核成績(60%)，其中，過程考核成績由[課堂考勤(15%)+實驗態度及表現(15%)+實驗操作(40%)+實驗預習(30%)]構成，終結考核主要考查學生通過課程的學習，獨立操作完成一個完整的實驗項目的能力，由老師給定幾個實驗項目，學生自主選題、設計實驗方案，獨立完成實驗。考核的項目及分值設計如下：實驗方案設計(25%)、實驗操作(30%)、實驗數據處理及結果分析(30%)、實驗報告(15%)。在考核過程中既有學習小組之間的互評、任課老師對基礎能力、應用能力和創新能力的考評，也有政府、企業行業對應用能力和創新能力的考評。該考核模式可較全面、真實地反映學生的學習情況，有利于激發學生主動學習、探索問題的積極性，加強學生應用創新能力的培養。

圖3 《制糖工業分析》課程考核體系Fig.3 The curriculum assessment system of "Sugar Industry Analysis"

3 改革效果

根據課程教學改革思路，我們分別對2016級和2017級學生的課堂表現、課程成績、應用創新能力3個方面進行對比分析，其中2016級為傳統教學班，2017級為改革教學班。

3.1 課堂表現

實施教學改革后，學生出勤率、作業完成率、課堂參與度、學習熱情明顯提高，教學效果良好，學生的團隊合作能力、自主思考、分析解決能力明顯改善，PBL+CBL教學模式的引用，激發了學生的求知欲，有利于學生分工協作、自主思考、分析解決問題等能力的提升。

3.2 課程成績

在知識廣度、深度和考試難度相當的條件下，兩屆學生的課程成績如圖4所示。由圖4可知，2016級學生的課程成績主要分布在60～69分和70～79分，各占總人數的45.16%和32.26%，而2017級學生的課程成績則主要分別在70～79分和80～89分，各占總人數的40.91%和27.27%。不及格率由改革前的12.90%降至9.09%，下降了3.81%；優秀率由改革前的9.68%提升到36.36%，提高了26.68%。這些數據表明，課程改革對學生成績的提高起到了正向促進作用，學習效果顯著增強。

圖4 2016級和2017級學生課程成績對比Fig.4 Comparison of 2016 and 2017 students′ course performance

3.3 應用創新能力

實施課程改革后，學生的科研意識、科研興趣明顯提升，學生主持大學生創新創業訓練計劃項目數有所增加，由2016級的16項增加到2017級的22項，參與教師科研課題研究的人數由30%提升到42%。此外，企事業單位對學生的滿意度也有所提升，特別是在解決生產實際問題方面的滿意度分別由2016級的63%上升至76%，學生在制糖行業的知名度和好評率顯著提升。表明經過教學改革，學生的科研興趣、創新能力、實踐能力和崗位適應能力均取得了較大的進步，更加契合行企業發展需求。

4 結語

綜上所述，隨著科學技術的不斷發展，制糖生產水平不斷提高，新工藝、新技術、新儀器、新方法不斷涌現，《制糖工業分析》課程改革工作任重道遠。我們通過及時更新教材、優化整合教學內容、創新教學方法、完善課程考核方式等環節對課程教學進行改革探索與實踐。實踐結果證明，課程教學改革在激發學生學習的積極性、主動性及學習效果上發揮了積極的作用，在一定程度上提升了學生的工程實踐能力和創新能力，可為培養適應時代發展需要的制糖行業高綜合素質的應用型人才提供一定的參考依據。