基于信息化技術的儀器分析課程改革實踐

中圖分類號：G424

文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.20.015

Reform Practice of Instrument Analysis Course Based on Information Technology

CHEN Jingying， WANG Haiyun， GU Yan （Maanshan Teacher's College，Maanshan， Anhui ）

AbstractInstrumental analysis，as acore course in food related majors invocationalcolleges，has a high degree of integration with job positions inthe food industry.The article integrates information technology such as mind maps， simulation software，video animations，and cloud courses with traditional teaching advantages to constructa diverse teaching system.Practice has shownthat this teaching reformcan beter adaptto the learning characteristics ofstudents， solve key and dificult problems toachieve teaching goals，laythe foundation for students'internship practice and career development， and has important practical significance for cultivating applied food professionals.

Keywordsinstrumental analysis; informatization; high-performance liquid chromatograph （HPLC）; teachingreform

高職食品類專業以培養掌握扎實的食品科學理論和檢測技能的高素質應用型人才為目標，為食品行業質量控制、安全管理及新產品研發等崗位輸送人才。儀器分析作為高職食品類專業的核心課程，主要培養學生掌握現代食品檢測儀器的能力。該課程主要講授食品檢測常用的色譜儀、光譜儀、質譜儀及電化學傳感器等多種儀器的工作原理、操作和日常維護及管理[1。儀器分析課程對食品類專業人才培養目標具有重要的支撐作用，通過學習本課程，學生能掌握現代檢測儀器的專業理論知識體系，且能通過實驗環節掌握精密儀器的操作方法，從而提升利用儀器進行食品成分分析、有害物質檢測及品質評估的能力。這一核心能力是食品行業質量控制工程師、食品安全管理專員及新產品研發技術員等關鍵崗位所必備的專業技能，對保障食品安全、提升產品質量以及推動食品產業創新發展具有重要的實踐意義。

1儀器分析教學的痛點分析

大型分析儀器作為現代食品檢測領域的核心裝備，其操作與維護需要專業技術人員具備扎實的理論基礎和熟練的操作技能。目前能熟練掌握氣相色譜儀、液相色譜儀、質譜儀等大型儀器的技術人員相對較少，食品行業急需這類專業人才。在儀器分析課程教學中，利用大型分析儀器對食品進行檢測是核心教學內容之一。

然而，在儀器分析教學過程中，普遍存在教學痛點，即大型分析儀器價格昂貴、設備臺數少、維修成本高，實驗教學資源投入不足。在食品類專業自前的學生規模下，單臺儀器已很難滿足每位學生的練習需求，無法達成提高其檢測技能的目標。教師在教學中常采用分組實驗的方式緩解儀器設備不足的問題，但分組又會出現新的問題，即學生實驗時間減少，仍無法達成學生熟練掌握儀器操作的目標，教學效果下降。此外，儀器精度高、結構復雜，存在易損和易錯等問題，學生實驗時要謹慎操作，一旦儀器損壞不但會造成人力物力的浪費，也會在一定程度上造成相關教學實驗的中斷，影響學生實驗學習的完整性。

如何利用有限的儀器設備，在相對固定的教學時間實現“學生熟練掌握儀器操作技能、提升實踐創新能力\"的教學目標，是儀器分析課程教學中急需解決的問題。

2信息化技術協同構建教學新模式

信息化教學是指利用計算機軟硬件、網絡通信技術和多媒體技術，改革和拓展傳統教學手段2。在儀器分析課程中引入信息化技術，有助于緩解教學中分析儀器數量不足與行業急需高素質、高技能檢測分析人才的矛盾。采用信息化手段，如利用大型儀器虛擬仿真軟件、網絡教學平臺等，搭建虛擬實驗室模擬真實操作情境，學生通過在虛擬軟件中反復練習，可視化地感受整個儀器操作過程，通過軟件的實時評分系統，糾正學生的錯誤操作，從而熟練掌握儀器操作方法，減少實際操作中的錯誤與風險（圖1）。

信息化手段與傳統教學有機融合，形成了“線上 .+ 線下”“理論 + 實踐”的混合式教學[3]。教師利用網絡教學平臺提前上傳課程相關的儀器操作視頻、原理等資料，課前發布任務讓學生提前預習。在課中環節，教師可利用網絡教學平臺開展多樣化的教學活動，利用虛擬仿真軟件進行儀器操作演示，使學生直觀理解儀器工作原理和操作流程；通過云班課等平臺實施課堂實時測驗，及時掌握學生學習效果；借助多媒體技術展示典型實驗案例，引導學生進行分組討論和分析。課后環節，教師可構建多元化的鞏固提升體系：布置探究性作業，開設在線答疑和討論區。教學平臺可記錄學生的學習軌跡，教師可利用平臺數據進行評估分析，為個性化指導提供依據。這種模式既保留了面授教學中的優勢，比如，教師可給予學生即時反饋與現場指導，又能結合信息化手段在資源聚合、個性化學習、碎片化學習等方面的優勢，滿足學生的多元化學習需求。

3儀器分析課程教學設計與實施

下面以“高效液相色譜儀的操作\"教學內容為例，結合信息化手段進行教學設計。

3.1教學內容與學情分析

儀器分析是食品營養與檢測專業的核心能力課程[4]。依據食品檢驗國家職業標準、專業人才培養方案，以及國家規劃教材的內容，課程組將教學內容優化整合成七個項目。“高效液相色譜儀的操作”選自項目六任務之一，共2課時，主要介紹高效液相色譜儀的操作流程。

學習主體是大二下學期的學生，其已具備檢測分析的基礎知識和技能。通過往屆學生的反饋，色譜柱原理抽象難懂，高效液相色譜儀昂貴易損，難以反復練習操作。課程組結合學情分析，確定了本次教學的重點是高效液相色譜儀的操作規程，難點是色譜柱的分離機理。

3.2課前導學

課前，教師將微課視頻、作業、小組任務書等資料上傳至云班課，并下發預習通知。根據工作任務、MBTI職業能力和技能水平，對學生進行固定分組。固定分組有助于實現學生課前協作完成任務，課中協作完善操作，以及課后協作推進職業能力。

學生獨立學習微課完成作業，再以小組為單位完成小組任務：搜集食品安全事件，找出哪些物質適合用高效液相色譜儀檢測，并提交任務報告。

教師實時跟進學習動態，根據學生的自學情況及時調整教學策略。關于儀器結構的作業正確率在 90% 以上。教師決定縮減該內容的教學時間，將更多時間分配至抽象原理的教學。

3.3課中實施

3.3.1任務導入（10min）

師生進入大型儀器實訓室，對照高效液相色譜儀，先讓學生立體認知儀器結構。接著，教師評價課前小組任務完成情況，并總結食品安全事件中的“危險分子”，如乳品中的三聚氰胺、飲料中的塑化劑等物質就是通過高效液相色譜儀分離檢測的。隨后，通過云班課在手機上推送食品安全熱點事件“進口奶粉質量不合格”視頻，并提出問題：“假設你是食監所的檢測人員，該如何操作高效液相色譜儀檢測樣品奶粉？”由此引出工作任務。

3.3.2原理探究 （20min） 0

師生回到仿真實訓室，教師以檢測乳中三聚氰胺所使用的C18色譜柱為例，講解關鍵部件一一色譜柱的分離機理。結合視頻動畫，講解三聚氰胺被分離檢測的實質是根據不同物質在固定相即色譜柱上的吸附作用不同，從而實現分離的。通過云班課向學生推送測試題，考查學生對“色譜柱分離原理”這一難點的理解程度，測試結束后實時得出結果。評分結果顯示，正確率在 90% 以上，學生對教學難點掌握較好，由此解決了教學難點。

3.3.3規程整理（ ?5min） 0

教師通過匯總課前作業，得出操作規程六步驟：“開、排、設、進、析、關”，并請課前作業獲贊高的學生展示利用思維導圖整理的操作規程關鍵詞，由此將操作規程由視頻輸入轉化為文字輸出。

3.3.4行為轉化（ ：15min?

教師引導學生利用仿真軟件，對照思維導圖，先找出每步驟對應的儀器控件，再由關鍵詞聯想該控件的規范操作流程，隨后將操作流程轉化為詳細操作行為，由此將操作規程由文字輸入轉化成行為輸出。

3.3.5仿真演練（ 25min）

學生開始自由練習，教師宣布下一環節的考核規則：以小組成員的操作總分決定下次課高效液相色譜儀的上機順序。操作時，小組成員協作互助，并隨時在云班課\"操作失誤收集討論帖\"提交失分環節操作及疑問。教師后臺先觀察學生操作數據，并進行實時指導，然后展示利用思維導圖總結的易失誤環節及成因。

3.3.6技能測試（15min）

學生開始測試，測試結束后，軟件自帶的操作質量評分實時評分。教師查閱云班課和仿真軟件數據評價學習效果，并布置作業：以小組為單位，對照標準視頻，分析失誤原因。

通過仿真軟件模擬的真實工作任務，測試結果顯示，學生操作平均分較高，有效地實現操作規程內化，突出教學重點。

3.4課后對接

通過本次任務仿真演練，學生在后續任務實際上機時，獲得了準確度好、回收率高的數據結果。本課程結束后，學生進入頂崗實習階段。為了解決學生實習中遇到專業問題難以及時尋求有效幫助的問題，團隊邀請企業行業專家入駐班課，開設長期有效的“專家答疑專區”，實時解答學生疑問；教師將典型工作任務拍攝視頻并上傳至云班課，開設“典型工作任務視頻專區”；整理典型工作任務中常見的問題及解決辦法，開設“常見問題分析專區”，從中學生可輕松尋求幫助。如學生在某大型乳業公司實習，利用高效液相色譜儀檢測奶粉中維生素含量時，檢測結果不理想，通過連線教師、“對話”專家、查閱資料，最終獲得了準確的數據結果。

4結語

信息化手段教學在課前導學、課堂中學習、課后拓展三個主要階段環環相扣、相輔相成，成功融入教學流程。這種全程化教學設計有助于教學過程的閉環管理，提升教學效果。信息化手段在儀器分析課程中的運用，有望提高教學效率和質量，培養學生主動學習、團隊合作和解決實際問題的能力，對加強食品專業人才培養起到積極的推動作用。

★基金項目：2022年省級質量工程項目（2022SFJK058）；2021年省自然科學基金項目（KJ2021A1288）；2024年省優青培育項目（YQYB2024115）。

參考文獻

[1]謝昕.食品儀器分析技術[M].大連：大連理工大學出版社，2015.

[2]馮婷婷，劉德建，黃璐璐，等.數字教育：應用、共享、創新—2024世界數字教育大會綜述[J].中國電化教育，2024（3）：20-36.

[3]康淑敏.信息化背景下的教學方式變革研究[J].教育研究，2015，36（6）：96-102.

[4]中華人民共和國教育部.普通高等學校高等職業教育（專科）專業目錄及專業簡介[M].北京：中國廣播電視大學出版社，2016.