食品分析大實驗的教學(xué)改革與實踐

魏海香等

摘要：以“火腿腸中脂肪、碳水化合物、蛋白質(zhì)的測定”為主線，設(shè)計了由三個相互關(guān)聯(lián)，前后鏈接一體的綜合研究性實驗板塊：脂肪含量的測定、淀粉含量的測定、蛋白質(zhì)的測定以及相應(yīng)的計算及討論，嘗試對實驗教學(xué)的改革與實踐，旨在提高食品分析實驗的教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的思考能力、實驗綜合設(shè)計能力和強化技能訓(xùn)練。

關(guān)鍵詞：食品分析實驗；教學(xué)改革；實踐

中圖分類號：S-01 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）08-369-02

食品分析實驗是一門理論性、實踐性和技術(shù)性都很強的課程[1]，“它是一門從實踐中來到實踐中去，以解決實際問題為目的的學(xué)科?！笔桥囵B(yǎng)學(xué)生動手能力和科學(xué)研究能力的重要部分，也是高校食品專業(yè)的一門專業(yè)必修課程[2]。如何讓食品分析實驗課的教學(xué)能適應(yīng)創(chuàng)新型人才和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，是必須研究和探索的課題。目前，食品分析實驗教學(xué)中普遍存在以下幾個方面的問題：①實驗內(nèi)容陳舊、起點低、基本上反映不出學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀，小型驗證實驗多，大板塊綜合性實驗幾乎沒有；實驗內(nèi)容簡單、重復(fù)。②實驗過程中，基本都是教師提前準備儀器和配好試劑。課堂上學(xué)生按規(guī)定操作進行，往往不去查資料，不用思考，只需“照方抓藥”一味地模仿操作，這樣極大程度地壓制了學(xué)生的想象力和主動的參與意識，使得學(xué)生對實驗課的興趣下降，重視程度降低，甚至不愿動手操作實驗，抄寫實驗報告和實驗結(jié)果。這樣必然會導(dǎo)致學(xué)生的分析問題和解決問題的能力得不到應(yīng)有的培養(yǎng)，尤其是動手能力和創(chuàng)新能力不能得到充分的發(fā)展[3]。③現(xiàn)在實驗課的時間基本規(guī)定是三個課時，所以只安排獨立實驗，且實驗之間缺乏相應(yīng)的聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生對實驗課程沒有系統(tǒng)的認識。尤其是新升本的地方本科院校中，受先前教學(xué)方式的影響和實驗室條件限制，往往只能開設(shè)時間限定內(nèi)的小型獨立實驗。針對以上問題，筆者嘗試在食品分析實驗課程教學(xué)開設(shè)綜合型大實驗，以提高實驗課程的綜合效果和連貫性，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用和解決實際問題的能力。該文通過實例探索食品分析實驗的教學(xué)改革和改善實驗教學(xué)方式，以火腿腸中主要營養(yǎng)素的測定為研究對象，設(shè)計四次實驗課，按照相互連接，前后銜接的思路，共同組成一個綜合型大實驗，代替分散獨立的小實驗，使食品分析實驗課程能前后有機的結(jié)合起來。

1 第一次實驗

第一次實驗為脂肪的測定，共計5學(xué)時。教師將學(xué)生分為5個人一小組，共4組，每組使用的樣品品種不同，分別為1、2組使用雙匯火腿腸，3、4組使用金鑼火腿腸。避免傳統(tǒng)的實驗課所用的樣品都一樣，容易造成一個組出了數(shù)據(jù)，其他組照搬照抄的現(xiàn)象。該實驗中四個小組選用兩種樣品，這樣不僅使實驗結(jié)果有區(qū)別，也使實驗結(jié)果具有可比性。同時，也能激發(fā)學(xué)生做實驗課的積極性。

1.1 測定方法的選擇 測定方法由學(xué)生通過討論自己確定。脂肪的測定有多種，主要包括索氏提取法、酸水解法、羅茲—哥特里法、巴布科克法和蓋勃法以及氯仿—甲醇提取法。這次實驗主要是以學(xué)生為主，傳統(tǒng)的實驗課是教師已經(jīng)選定好方法，該次改革是讓學(xué)生根據(jù)理論課講授的知識和自己的判斷，通過組內(nèi)成員間相互交流溝通后選擇合適的方法。

1.2 樣品的制備、預(yù)處理、試劑的配制 每組學(xué)生根據(jù)教師的安排，稱取100 g火腿腸，切成1 mm×1 mm的小方丁后進行預(yù)處理。樣品預(yù)處理根據(jù)所選用的方法確定，試劑的配制也是根據(jù)所選方法來確定，共計課時1學(xué)時。

1.3 測定 學(xué)生通過討論確定測定脂肪的方法為酸水解法測定脂肪的含量。計算結(jié)果在課下進行，共計課時3學(xué)時。

1.4 總結(jié)與討論 教師根據(jù)每組所選的方法和實驗結(jié)果與學(xué)生進行互動交流和結(jié)果的評價，共計約1學(xué)時。例如該實驗中測定的火腿腸，如果用索氏提取法，顯然是不合適的。因為該法適合提取水分含量很少和游離脂肪含量高的樣品，并且耗時長達6 h以上。酸水解法適用范圍較廣，對水分含量沒有要求，固體和液體都可以測定。所以該實驗中選用酸水解法測定火腿腸中的脂肪是合適的。而羅茲哥特里法、巴布法和蓋勃氏法適合測定乳制品。氯仿—甲醇提取法適合提取海產(chǎn)品和肉制品、蛋及其制品。

2 第二次實驗

第二次實驗為淀粉的測定，共計4學(xué)時。

2.1 確定測定方法 淀粉是食品中主要營養(yǎng)成分之一，是可消化多糖。測定淀粉常用的方法有：酸水解法測定淀粉、酶水解法測定淀粉[4]、碘—淀粉比色法等，根據(jù)實驗室條件及樣品的特性，學(xué)生經(jīng)過討論后選擇酸水解法和酶水解法。教師安排第一組和第二組實驗用酸水解法來測定，第三組和第四組實驗用酶水解法進行測定。

2.2 樣品預(yù)處理及試劑配制 每組學(xué)生根據(jù)自己掌握的理論知識選擇預(yù)處理的方法，預(yù)處理直接影響到實驗的結(jié)果，并以組為單位進行討論。每組根據(jù)選擇的方法配制所需的試劑。所需試劑量根據(jù)具體的需要量配制，既要不造成浪費，也要滿足當天實驗所需，共計2學(xué)時。

2.3 測定和結(jié)果計算 結(jié)果計算在課下進行，共計1學(xué)時。

2.4 總結(jié)討論 該實驗中選用兩種方法測定兩個品種的樣品。第一組和第二組采用同一方法測定雙匯火腿腸樣品，第三組和第四組采用酶水解法測定金鑼火腿腸。每一種方法通過兩組做，實驗結(jié)果具有可比性。不僅鍛煉了學(xué)生的動手能力和調(diào)動團隊合作精神，而且通過實驗結(jié)果分析不同方法的優(yōu)缺點，加強了對理論課學(xué)習中每種方法的原理、適用范圍和優(yōu)缺點的理解。共計1學(xué)時。

3 第三次實驗

第三次實驗為蛋白質(zhì)含量的測定，共計5學(xué)時。該實驗采用兩種方法來測定蛋白質(zhì)的含量，即讓學(xué)生選擇一種新的方法和傳統(tǒng)的凱氏定氮法進行比較。根據(jù)實驗一中原料的分組情況，第一組和第三組采用凱氏定氮法，第二組和第四組用另一種方法來測定。這樣安排是為了進行探索研究性的實驗，使實驗教學(xué)突破驗證性實驗的格局，進一步提升為研究型的實驗。同時，學(xué)生可以在查閱資料尋找新方法的過程中培養(yǎng)自學(xué)和查閱文獻的能力，并通過精密度實驗和回收率的測定掌握如何評價新的分析方法，另外，掌握利用統(tǒng)計分析的T檢驗法和F檢驗法評價兩種方法的準確性[5]。

查閱資料和選擇方法在課外進行。試劑配制和樣品前處理按每組選用的方法進行，共3個課時。測定及結(jié)果計算，共計1個課時，結(jié)果計算在課下進行。老師參與分析與討論，約1個課時。

4 該實驗教學(xué)改革的特點

4.1 實驗要求學(xué)生客觀、真實記錄 整個實驗結(jié)束后，要求學(xué)生按照研究型論文的寫作方式寫出一份完整的實驗報告。同時，每組同學(xué)分別將試驗內(nèi)容做成PPT格式，擇優(yōu)進行課堂講解（選擇1名學(xué)生）和討論，分析實驗中出現(xiàn)的各種問題，并對結(jié)果進行必要的歸納總結(jié)和理論探討，并將此部分內(nèi)容進行整理歸納，附于實驗報告后再統(tǒng)一上交[6]，作為考生成績的一部分。

4.2 打破傳統(tǒng)的時間限制 根據(jù)大綱的要求將實驗課程集中安排在一段時間內(nèi)完成，將分散的小實驗調(diào)整為相互聯(lián)系的綜合型大實驗，并安排學(xué)生在課前預(yù)習實驗課程的主要內(nèi)容，在課堂上安排了學(xué)生討論的時間，給予學(xué)生充分的思考空間和溫習知識的時間。在綜合型大實驗教學(xué)過程中，學(xué)生的參與度高，互動程度也高。整個實驗過程中，學(xué)生不僅獲取了知識，提高了實驗操作技能，提升了自身的綜合素質(zhì)，而且也增加了每個實驗小組的凝聚力和同學(xué)間的友誼，培養(yǎng)了團隊的合作精神。

4.3 使實驗課從過去的“教師主導(dǎo)型”轉(zhuǎn)化為“學(xué)生主導(dǎo)型” 以學(xué)生為主，從實驗設(shè)計和方法選擇、實驗中所需要的試劑、樣品處理等都是由學(xué)生自己來完成。這樣不僅可以鍛煉學(xué)生操作的基本技能，而且增強了學(xué)生的責任感和學(xué)習的主動性。在這一過程中，教師要對學(xué)生操作過程給以指導(dǎo)，隨時糾正、解決學(xué)生實驗中出現(xiàn)的問題，檢查學(xué)生的操作方法和實驗記錄，對學(xué)生操作過程中的普遍性問題或需要給予啟發(fā)的問題，及時指點講授，遇到實驗數(shù)據(jù)異常時，及時指導(dǎo)學(xué)生分析并找出產(chǎn)生異常的原因和解決問題的方法，使學(xué)生分析問題的能力得到訓(xùn)練和提高；另外，對于實驗方法較多的實驗，測定方法由學(xué)生自己選擇，然后再通過討論比較選擇方法的可行性。學(xué)生選擇、比較方法時必然對所需理論課知識進行梳理，進一步理解各種方法的原理及適用性。這樣可以鞏固理論知識，也能充分的調(diào)動學(xué)生思考的積極性，讓理論—實踐—理論的過程在實驗教學(xué)中完成。有利于學(xué)生在實際操作中溫故知新，把前后所學(xué)知識融會貫通，讓實驗教學(xué)成為引導(dǎo)學(xué)生將知識轉(zhuǎn)化為能力的過程。

4.4 選擇的實驗樣品在食品中具有代表性 火腿腸中含有較多的蛋白質(zhì)，同時也含有一定的淀粉和脂肪。完全可以滿足實驗改革的要求。只采用兩種品種的火腿腸原材料測定三種指標，既節(jié)省材料，又使三個實驗相互聯(lián)系，前后銜接為一體，避免了部分實驗步驟的重復(fù)操作。例如第三個實驗使用之前實驗測定完淀粉的剩余樣品再測定蛋白質(zhì)，這樣在樣品預(yù)處理過程中就省去了除淀粉的步驟，起到了廢物再利用的效果，并且節(jié)約了時間。

4.5 具有靈活性和創(chuàng)新性 根據(jù)每次實驗的自身特點，采用不同的方式組織安排學(xué)生，如第一次實驗中分為四組，但使用兩種不同來源的材料，所以學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)是不同的。第二次實驗中測定淀粉使用了兩種測定方法，材料也不同，所以四組的實驗結(jié)果都不一樣，避免了學(xué)生相互抄襲，互相依賴的心理。促使每組成員都必須親自動手操作和測定。另外，為了比較測定的結(jié)果，第三次實驗中，蛋白質(zhì)的測定采用了兩組方法測定兩組品種的材料。第一組和第三組的實驗材料不同，方法一樣。第二組和第四組方法一樣，材料不同，有利于通過實驗結(jié)果來比較測定方法之間的差異，有利于學(xué)生掌握多種測定方法，并通過結(jié)果說明所用方法的準確度、精密度以及適用范圍等。學(xué)生可以通過交流，討論強化對各種測定方法更深的理解和掌握。通過親身體驗實踐激發(fā)學(xué)生的思維創(chuàng)造能力和探索精神。

參考文獻

[1] 李曉雁，甑潤英，梁鵬，等. 《食品分析》實驗課程教學(xué)改革的探索與實踐[J].天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2010，17（1）： 48-64.

[2] 張旋，劉玲，紀淑娟，等. 食品分析實驗教學(xué)改革的探討與實踐[J].實驗室研究與探索，2009，28（10）：114-116.

[3] 葉信治. 從美國大學(xué)教學(xué)特點看我國大學(xué)教學(xué)盲點[J].高等教育研究，2011（11）：68-75.

[4] 謝筆鈞，何慧. 食品分析[M].北京：科學(xué)出版社，2009：162-164.

[5] 蓋鈞鎰. 試驗統(tǒng)計方法[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2008.

[6] 毛露甜，王紹芬. 微生物學(xué)實驗教學(xué)中開展設(shè)計性實驗的做法與體會[J]. 微生物學(xué)通報，2007，34（3）：614-616.