新媒體結合快速檢測技術在“食品分析”實驗教學中的應用

黃桂穎，趙曉娟，于 輝，董 浩，陳悅嬌，曾曉房，陳海光

（仲愷農業工程學院輕工食品學院，廣東廣州 510225）

近日，為了突破固定授課空間對課程講授的限制，以新媒體為手段的線上教學成為了高校授課的重要方式。新媒體教學模式與傳統教學模式的差異性，使高校教學改革進入新階段。傳統教學模式局限性的暴露與新媒體教學模式優勢的凸顯，為高校教師創新教學方法提供了一個重要的機會。目前，在理工科的院系里，新媒體教學模式的研究主要集中在理論課的教學中，在實驗課的教學中較少。由于新媒體主導的線上結合線下教學模式的實驗課授課方式較單一的傳統授課方式靈活，所以新媒體教學模式在實驗教學中的應用成為了一項嶄新的教研內容。如何把新媒體教學模式有效地運用到實驗教學中成為了一個新的重要課題。

傳統實驗教學模式具有教學質量穩定的優點。然而，由于課程時間和空間有限，課程使用的設備更新周期長，導致課程內容較為有限，以及綜合實驗少，促使傳統實驗教學模式越來越跟不上技術發展的需求[1-2]。學生不能及時發現現代食品中存在的問題，降低了學生的能動性，也未能培養學生分析和解決實際問題的能力[3-5]。

新媒體，即新技術支撐體系下出現的新型媒體形態，利用數字技術、網絡技術和移動通信技術，通過互聯網、寬帶局域網、無線通信網等渠道，以電視、電腦和手機為主要輸出終端，向用戶提供視頻、音頻、語音數據服務、遠程教育等集成信息和娛樂服務的所有新的傳播手段或傳播形式的總稱[6]。新媒體理論課教學模式，突破時間和空間的限制，對于綜合資源的利用、接近社會食品安全現實都具有很大的優勢。然而，需要更強的專業導向，對教師、平臺和學生都提出了新的要求。對評價體系的建立提出了新挑戰?；趯W院食品分析快速檢測技術的研發項目，將結合新媒體教學模式，探討結合了快速檢測技術的新媒體教學方法在實驗教學中的應用[7-9]。

1 新媒體結合快速檢測技術在實驗教學中的定位

新媒體結合快速檢測技術在“食品分析”實驗教學中的應用，有利于促進“食品分析”實驗課程現代化建設，培養學生實踐、創新和科研能力，從中發現自我、增加自信，找到適合自己生存的職業方向。仲愷農業工程學院辦學以來，教學方式十分重視產學研的結合，是國家首批“卓越農林人才”培養試點高校。為了進一步凝練特色，學校2020年的人才培養方案修訂堅定“以學生為中心”的目標，著力培養具有創新意識的應用型人才模式。通過“新農科”的建設，實現“注重實踐、扶助農工”育人理念。仲愷農業工程學院的優勢在于農業工程領域，特別是農產品的種植、安全與加工方面，而“食品分析”課程主要涉及各類食品組成成分的檢測方法及有關理論，是評定食品品質與安全的一門技術性學科，因此“食品分析”實驗課程的建設對于食品類專業人才的培養尤為重要。結合學校辦學思想與2020年人才培養方案，嘗試以新媒體結合快速檢測技術的模式，以項目為導向，建立特色、靈活、輕便、服務社會與經濟的“食品分析”實驗課程體系，培養創新性強的應用型人才。

1.1 檢測項目貼近產業需求

產學研合一有利于培養具有高度社會責任感和職業素養，并具有較強的實踐能力、創新能力、科研能力和就業創業能力的高素質應用型人才。學院成立以來，一直服務于地方特色動物源與植物源農產品的種植、加工與銷售項目，如鴿子肉、臘腸、禽蛋和海魚等項目[10-18]。然而，由于這些地方產業與學校有一定距離，限制了把產業檢測融入到時間有限的“食品分析”實驗課程中。新媒體技術的發展，給予了機會，通過結合學院學科專業特色，與定點的地方產業合作，為地方產業原材料及資源（水源和土壤等） 提供檢測服務方案。地方特色產業為“食品分析”實驗課程組提供培訓與檢測用的樣品。學生可以到當地去取樣檢測或者產業主郵寄樣品的方式實現檢測項目的落實。期間通過拍攝視頻和網絡會議的方式，彌補空間造成的信息或者細節描述的不詳細等問題。項目導向的實驗培養方案使學生能夠通過有限的實驗學時掌握分析問題、設計方案和解決問題的方法，有利于培養學生的實踐、創新和科研能力，迅速提高學生的就業信心[16-18]。

1.2 檢測方法緊跟科技前沿

實驗學時有限、設備不能及時更新是限制“食品分析”實驗課程發展的瓶頸。為了實現理論課與實驗課同步，傳統的實驗課程設置一般為一周一次，一次3個課時。如蛋白質測定等需要6～8 h的實驗就需要跨越2周的時間，導致實驗連貫性差，課程效率低等。項目導向實驗課程的開設，除了課程本身就是一個大綜合實驗外，還能通過調整實驗時間和結合快速檢測技術使實驗教學實踐效率更高。近年來，很多儀器公司投入大量資源研究開發快速檢測技術，如水質監控、農藥快速檢測和手持拉曼計無損檢測等技術。學院食品安全檢測教學科研團隊也研發了基于可視化比色、電化學分析等快速檢測動物源性食品中危害物質殘留和生物胺含量的技術[19-21]。綜合這些快速檢測技術，可以進一步完善食品分析檢測方案，對檢測對象的狀態與問題有更系統清晰的了解。與快速檢測儀器公司和地方產業開展實驗教學合作，儀器公司可提供快檢儀器樣機，或者地方產業采購快檢設備，讓學生有更多機會使用先進快檢設備，突破學校實驗教學學時有限、設備不足的瓶頸。與此同時，通過把檢測方案、分析結果和存在問題與儀器公司分享，可指導和幫助儀器公司改進設備或者拓展設備的使用范圍。

1.3 檢測訓練契合項目實踐

“食品分析”實驗教學與大學生創新創業項目和技能訓練相結合。首先，有利于提高學生的學習積極性，提升實驗教學效率；其次，學生有更多、更靈活的實驗時間可以利用；再者，通過深入產業鏈，發現產業問題，針對性地解決問題，產出的成果更具有應用價值。對于學生參加短期的實驗技能大賽，以及長遠的專業發展打下了扎實的基礎[21]。

2 教師的準備

新媒體結合快速檢測技術在“食品分析”實驗課程中的應用對高校教師提出了更高的要求。教師需要較好地結合科研積累與教學經驗。

2.1 新型檢測設備應用知識的積累

現今檢測技術層出不窮，教師需要通過學習，為學生篩選出檢測范圍和檢測精度足夠的設備。

2.2 新媒體設備應用的學習

隨著科技的發展，新媒體技術層出不窮，包括了遠近程控制、無線操作、網絡和軟件都不斷更新，教師需要不斷地對新技術進行跟蹤與篩選。

2.3 大數據分析能力的培養

新時代的食品分析，增加了地域食品成分含量規律性的查找、地域差異性分析等。因此，對區域產業大數據分析有利于教師對行業的了解及教學工作的開展。

2.4 對外交流能力的提升

與傳統實驗課不同，教師除了教學，還需要作為一名研究及調研人員，與地方產業負責人溝通，幫助企業查找專業問題，提出改造方案，從而建立聯系，切實推動產學研深入融合。

3 新媒體結合快速檢測技術實驗平臺的建設與實施

3.1 新媒體硬件的配置

新媒體硬件配置包括了大容量高速電腦、無人機、攝像頭、投影幕、攝像槍等設備。多媒體設備主要用于遠程視頻會議與指導。

3.2 網絡設施的配置

配置4G或者5G網絡，方便遠程視頻會議、錄像、產品監控等。暢通的網絡有利于課程期間實現無阻溝通，以及做出及時的反饋。

3.3 實驗資源庫的建立

項目導向的實驗教學模式有利于學生系統地分析問題和解決問題，在獨立和創新能力上得到了提高，然而，每個項目里的實驗組合未必囊括所有基礎實驗。為了全面培養學生的實驗能力，可以通過實驗視頻庫的建立，與項目導向實驗教學模式形成較好的互補結構。

目前，“食品分析”實驗課的內容主要為各類食品中4類成分的分析，包括了食品基礎組分、添加劑、有害物質、功能性成分分析。食品組分析主要有水分和水分活度、碳水化合物、蛋白質和氨基酸、脂質、灰分、礦物質和維生素等成分的測定。有害物質的測定包括了農藥獸藥殘留、重金屬和一些生物胺等有毒或有害的成分測定。由于食品的種類繁多，每種食品的樣品前處理方式不同，主成分也不同，在有限的實驗課里，單項實驗的學習已經時間不足，根本騰不出綜合訓練的時間，從而導致實驗課程內容設計廣度和深度不能兼顧。其次，測定的手段多采用化學法或者物理法，均需要使用儀器。從簡單的天平操作到高精設備如液相、氣相色譜的使用均需要花時間進行嚴格的培訓。面對實驗課程教學內容多、課時不足且分散的問題，可以利用新媒體技術“化繁為簡”，把實驗項目的適用范圍、實驗方案與操作、結果分析錄制成視頻供學生項目開展前查詢與學習。

3.4 軟件的配置

（1）儀器操作仿真軟件的設計。為了進一步簡化學習進程，提高學習效率，把分析天平、pH計、水浴鍋等簡單常用的設備，以及氣相色譜、液相色譜和紅外光譜等高精設備制作成仿真操作軟件，讓學生在操作前反復練習。2017年，學院分別建立了液相色譜和氣相色譜的仿真軟件，實驗課前學生可進行操作訓練。

（2）大數據分析與統計軟件的配置。為配合教師與學生進行區域產業分析，大數據統計分析軟件的配置十分必要。

3.5 食品分析課程時間和空間的設置

結合大學生創新創業和技能訓練的學時，一周一天或者整周作為實驗課程時間。實驗室內安裝暢通的網絡與大型投影幕。學生首先通過視頻會議與相關產業負責人溝通，并到距離不遠的現場進行考察，得到檢測對象的信息。對信息進行分析并設計實驗方案。學生在實驗庫里查找實驗視頻進行學習。操作仿真實驗設備的訓練軟件。分工開展實驗：部分學生到地方產業現場采樣并進行一些指標的快速檢測，部分學生在實驗室對企業送來的樣品進行分析檢測，通過實驗室的大屏幕實現實時交流。教師通過現場指導，翻看錄像和實時網絡監控等多種方式對實驗課的效果進行監控。

3.6 快速檢測設計和應用平臺的配置

通過新媒體和網絡技術，教師和學生一同定期與快速檢測企業進行組會討論。由學生反映快速檢測技術的應用過程中遇到的問題與挑戰，獲得改進和研發快速檢測的思路。與此同時，以學生為主體，申請快速檢測創新創業項目。

4 新媒體結合快速檢測技術應用于實驗教學的課程評價

傳統“食品分析”實驗課主要通過學生的考勤、問題回答、實驗結果和實驗報告3個方面進行最終考核，不能全面地判斷學生分析解決問題的能力情況、綜合動手能力、創新性和積極性。因此，不利于學生綜合實踐能力的提高和精力的投入。新媒體結合快速檢測技術應用于“食品分析”實驗教學，進行課程評價時需從學生能力及課程合理性2個方面進行考核。

4.1 學生實踐和創新能力的評價

采用查看方案設計、實驗報告結果分析合理性、合作方反饋信息和聽取答辯的形式對學生進行考核。學生可以以團隊或者個人的形式參加考核?？己顺蓡T為教師、企業人員與學生主體綜合評分的方式合理評價學生“食品分析”實驗實踐和創新能力。

4.2 課程內容合理性的評估與優化

通過同行比較、項目結果有效性、學生滿意度及用人單位評價等指標對課程內容合理性進行評估與優化。制定課程評分表與用人單位評價表對課程進行考核的同時，每年對參加工作的學生進行追蹤訪問，以引導“食品分析”實驗課課程設置的調整與發展。

5 結語

作為具有“新農科”特色的應用型人才培養本科院校，為區域產業鏈輸送創新型應用人才是教學使命。通過新媒體結合快速檢測技術在“食品分析”實驗教學中的應用，提高學生的學習積極性，提升實驗教學效率，使學生在學校內的實驗學習更接近社會真實，從而有利于切實培養具有高度社會責任感和職業素養，并具有較強的實踐能力、創新能力、科研能力和就業創業能力的高素質應用型人才。