食品類專業(yè)視域下“儀器分析”課程混合式教學(xué)模式探索

祁闖 孫璇 潘志勇 陸繼來(lái) 張利民

摘要針對(duì)食品類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中實(shí)踐能力弱、人才與社會(huì)需求不匹配等突出問(wèn)題，文章針對(duì)創(chuàng)新型、技能型、應(yīng)用型的復(fù)合型食品類專業(yè)人才培養(yǎng)，以“儀器分析”課程為例，構(gòu)建了基于專業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)的線上線下混合式教學(xué)生態(tài)模式，教學(xué)設(shè)計(jì)分為課前、課中和課后三個(gè)模塊，并借助智能化工具和平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)模式中教師為“演員”、學(xué)生為“觀眾”的模式，向教師為“導(dǎo)演”、學(xué)生為“主演”的模式轉(zhuǎn)變，拓寬了對(duì)食品類專業(yè)混合式教學(xué)的認(rèn)知半徑，可為工科院?；旌鲜浇虒W(xué)改革與創(chuàng)新建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞 儀器分析；課程改革；混合式教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.13.021

食品行業(yè)轉(zhuǎn)型后，生產(chǎn)企業(yè)向自動(dòng)化、規(guī)?；?、工程化方向發(fā)展，食品安全風(fēng)險(xiǎn)范圍不斷擴(kuò)大，這對(duì)食品行業(yè)高素質(zhì)應(yīng)用人才的專業(yè)技術(shù)、理論提出了更高的要求，亟須整合優(yōu)質(zhì)教育資源，以學(xué)生個(gè)性化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展為核心，構(gòu)建“產(chǎn)、學(xué)、研、教、用”深度融合的食品專業(yè)高素質(zhì)應(yīng)用型協(xié)同育人培養(yǎng)模式。在現(xiàn)代信息技術(shù)飛速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷變革的雙重影響下，教學(xué)資源不斷豐富，教學(xué)方式愈加多元，教學(xué)理念得以更新，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)與線下教學(xué)眾多優(yōu)勢(shì)的“混合式教學(xué)”模式成為教育領(lǐng)域新時(shí)代的產(chǎn)物。新工科背景下，為培養(yǎng)具有工科內(nèi)涵的寬基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、產(chǎn)教融合的食品專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用型人才，拓寬對(duì)食品類專業(yè)混合式教學(xué)的認(rèn)知半徑，尤其是技術(shù)類科目的教學(xué)探索與實(shí)踐已經(jīng)刻不容緩。

“儀器分析”課程是典型的技術(shù)類科目，是一門具有多學(xué)科交叉性、發(fā)展性和前沿性的學(xué)科，已成為化學(xué)、藥學(xué)、環(huán)境、食品類專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)的一門基礎(chǔ)性課程[1]。食品專業(yè)視域下，“儀器分析”課程涵蓋食品安全、食品發(fā)酵、食品分析、食品營(yíng)養(yǎng)以及食品儲(chǔ)藏與加工等多個(gè)領(lǐng)域。針對(duì)我國(guó)食品源頭污染嚴(yán)重、過(guò)程控制能力薄弱等問(wèn)題，開(kāi)展食品安全危害識(shí)別與毒性控制、食品原料中危害物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律與安全控制機(jī)理等基礎(chǔ)研究，以及過(guò)程控制、檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)評(píng)估關(guān)鍵共性技術(shù)研究的背后，儀器分析已成為食品類專業(yè)現(xiàn)代分析和測(cè)試手段的重要支柱?；谝陨媳尘?，掌握儀器分析的基本原理和相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，是食品行業(yè)人員所必須具備的基本技能，開(kāi)展食品專業(yè)視域下“儀器分析”課程混合式教學(xué)模式的探索與實(shí)踐至關(guān)重要。

1儀器分析課程現(xiàn)狀分析

1.1課程內(nèi)容多，涉及范圍廣，更新速度快

“儀器分析”的主要內(nèi)容是借助現(xiàn)代化的分析儀器來(lái)測(cè)量某些物質(zhì)的物理或化學(xué)參數(shù)，進(jìn)而確定物質(zhì)的化學(xué)組成、含量及其結(jié)構(gòu)[2-3]。課程內(nèi)容涵蓋色譜、光譜、質(zhì)譜、核磁等幾十種檢測(cè)方法，涉及數(shù)學(xué)、生命科學(xué)、化學(xué)等多學(xué)科的知識(shí)，專業(yè)術(shù)語(yǔ)多且較為抽象，部分學(xué)生因基礎(chǔ)薄弱，知識(shí)掌握不全面，進(jìn)而影響對(duì)儀器分析相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用。此外，隨著分析技術(shù)的迅速發(fā)展，新方法、新技術(shù)、新儀器不斷出現(xiàn)，分析儀器更新迭替周期短，儀器分析方法日新月異。因此，在課程教學(xué)改革過(guò)程中，教師要把最新的知識(shí)引入教學(xué)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容。借助信息化手段，教師通過(guò)線上教學(xué)對(duì)新知識(shí)的補(bǔ)充，拓展學(xué)生知識(shí)面，讓學(xué)生了解儀器分析的前沿，既加深學(xué)生對(duì)課程重要性的認(rèn)識(shí)，又可以調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

1.2理論學(xué)時(shí)多，實(shí)踐訓(xùn)練少，教學(xué)效果差

目前，“儀器分析”課程普遍存在“重理論、輕實(shí)踐”的現(xiàn)象，主要以多媒體講授法為主，在教室進(jìn)行檢測(cè)方法和抽象理論的說(shuō)教[4]。盡管運(yùn)用了部分現(xiàn)代化教學(xué)手段，補(bǔ)充了視頻、動(dòng)畫(huà)等素材，但在限的課堂學(xué)時(shí)內(nèi)，絕大部分學(xué)生對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的理解、消化、吸收仍十分困難。而實(shí)踐教學(xué)則主要表現(xiàn)為講解演示為主，主要是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生參與度和積極性低，忽視了學(xué)生獨(dú)立分析、創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)[5]。此外，由于大型儀器數(shù)量較少、學(xué)生人數(shù)相對(duì)較多等實(shí)驗(yàn)條件的限制，部分學(xué)生在有限學(xué)時(shí)內(nèi)仍然很難掌握儀器的原理、結(jié)構(gòu)及其操作[6]。因此，亟須探索新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，加強(qiáng)校企合作，把實(shí)驗(yàn)課堂轉(zhuǎn)移到企業(yè)的工廠、車間，讓學(xué)生了解車間實(shí)際，建立實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)基地，實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)、學(xué)、研”一體化，提升教學(xué)質(zhì)量。南京財(cái)經(jīng)大學(xué)與中糧集團(tuán)、中儲(chǔ)糧、雨潤(rùn)食品集團(tuán)、江蘇省糧食集團(tuán)、江蘇農(nóng)墾集團(tuán)等企業(yè)建立了長(zhǎng)期的人才培養(yǎng)和科研合作關(guān)系，為推動(dòng)課程改革奠定了良好的基礎(chǔ)。

1.3師生互動(dòng)少，課堂氛圍差，信息化能力弱

師生互動(dòng)對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量具有非常重要的價(jià)值，也是高校培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的重要途徑之一[7]。在教學(xué)活動(dòng)中，師生互動(dòng)的程度、效果等直接影響課堂的效果。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，課后師生信息溝通不及時(shí)，缺少課前、課后輔導(dǎo)環(huán)節(jié)，課中互動(dòng)少，易導(dǎo)致部分學(xué)生被忽視，產(chǎn)生“破罐子破摔”的心理，不愿意與教師互動(dòng)，課堂氛圍較為沉悶。新工科背景下，學(xué)校應(yīng)鼓勵(lì)構(gòu)建師生互教互學(xué)的“學(xué)習(xí)共同體”，實(shí)現(xiàn)本科生導(dǎo)師制，讓學(xué)生融入教師科研團(tuán)隊(duì)，開(kāi)展科學(xué)研究，把課上實(shí)驗(yàn)與課下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)合，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的延續(xù)性，全面培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)遷移能力、創(chuàng)新能力及綜合應(yīng)用能力[8]。此外，為適應(yīng)現(xiàn)代信息化教育要求，“儀器分析”課程亟須信息化重構(gòu)，為學(xué)生搭建學(xué)習(xí)平臺(tái)，逐步培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力和探究精神。

綜上，現(xiàn)階段食品類專業(yè)的“儀器分析”課程教學(xué)改革亟待開(kāi)展。在“互聯(lián)網(wǎng)+”的大背景下，將線上MOOC、微課等教學(xué)方式和手段與線下實(shí)踐教學(xué)相融合，同時(shí)挖掘課程中的思政元素并將其進(jìn)行有機(jī)融合，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)“儀器分析”課程的興趣，培養(yǎng)其實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，以培養(yǎng)出滿足未來(lái)新經(jīng)濟(jì)和新興產(chǎn)業(yè)需求的高素質(zhì)、復(fù)合型人才。

2儀器分析課程混合式教學(xué)過(guò)程構(gòu)建

基于以上背景和現(xiàn)狀分析，并結(jié)合“儀器分析”課程特點(diǎn)和學(xué)生需求，通過(guò)不同教學(xué)組織形式的有機(jī)結(jié)合，將課程知識(shí)劃分為線上和線下兩個(gè)模塊，把儀器分析方法的概念、分類、特點(diǎn)等放入線上的MOOC模塊，而較為抽象和難懂的儀器分析方法的原理，如定性、定量分析的依據(jù)等則在課堂上做詳細(xì)講解。教學(xué)設(shè)計(jì)分為課前、課中和課后三個(gè)模塊，課前學(xué)習(xí)，先學(xué)后教，課中導(dǎo)學(xué)，以學(xué)定教，課后拓展，以教導(dǎo)學(xué)。并借助智能化工具和平臺(tái)，最終實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)模式中老師為“演員”、學(xué)生為“觀眾”的模式，向老師為“導(dǎo)演”、學(xué)生為“主演”的模式轉(zhuǎn)變。儀器分析課程線上線下混合式教學(xué)生態(tài)構(gòu)建過(guò)程如圖1所示。

開(kāi)展混合式教學(xué)模式與育人模式，保障線上線下混合式課程的構(gòu)建。線上，將職業(yè)化理念融入課程，圍繞檢驗(yàn)分析職業(yè)崗位所需能力、知識(shí)和素養(yǎng)，將職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)融入課程標(biāo)準(zhǔn)中；線下，搭建實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所和面對(duì)面課堂教學(xué)，開(kāi)展以學(xué)生為主體的實(shí)訓(xùn)、研討、交流等環(huán)節(jié)，克服傳統(tǒng)教學(xué)的圍觀、看不見(jiàn)、聽(tīng)不清等難題。此外，開(kāi)展課程思政教育，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，注重發(fā)揮課程思政的育人作用。深挖儀器分析課程蘊(yùn)含的思政教育資源，以實(shí)現(xiàn)全程、全員、全方位育人的課程思政目標(biāo)，引導(dǎo)和激勵(lì)學(xué)生努力學(xué)好儀器分析相關(guān)知識(shí)，并服務(wù)于國(guó)家和社會(huì)。最后，基于數(shù)字化和智能化課程平臺(tái)，構(gòu)建多元化、過(guò)程化的考核評(píng)價(jià)體系。課程考核主要由過(guò)程考核和期末考核兩部分組成，過(guò)程考核主要包括線上成績(jī)（25%）和線下成績(jī)（25%），期末考核主要包括理論成績(jī)（25%）和實(shí)操成績(jī)（25%），并將各個(gè)部分成績(jī)進(jìn)一步細(xì)分并設(shè)定不同權(quán)重計(jì)算總成績(jī)，從不同維度對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

3儀器分析課程混合式教學(xué)模式探索

以南京財(cái)經(jīng)大學(xué)建設(shè)“糧食特色”“工科亮色”工程為重要契機(jī)，以培養(yǎng)創(chuàng)新型、技能型、應(yīng)用型的復(fù)合型食品類專業(yè)人才為重要使命，以項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主的啟發(fā)式、混合式教學(xué)模式為主要路徑，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和應(yīng)用能力的全面提升。圍繞在線開(kāi)放課程建設(shè)、信息化教學(xué)工具應(yīng)用以及儀器設(shè)備共享服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建等方面開(kāi)展研究。

3.1基于專業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)的在線開(kāi)放課程建設(shè)

教育信息化的新形勢(shì)下，立足食品類專業(yè)人才職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，構(gòu)建課程目標(biāo)圍繞專業(yè)學(xué)習(xí)和職業(yè)崗位所需的能力和素養(yǎng)，借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)開(kāi)展在線開(kāi)放課程的建設(shè)和運(yùn)行，從而給師生深度交流搭建橋梁。一方面，充分開(kāi)展調(diào)研并重新整合相關(guān)教學(xué)資源，使學(xué)生較快地掌握相關(guān)專業(yè)檢測(cè)技術(shù)；另一方面，將重點(diǎn)理論化整為零、化難為易，結(jié)合食品安全熱點(diǎn)進(jìn)行案例教學(xué)，引領(lǐng)學(xué)生關(guān)注食品安全新聞，并將其引入教學(xué)環(huán)節(jié)中，做到學(xué)以致用。

3.2基于信息化教學(xué)工具的混合式教學(xué)模式探索

為打破傳統(tǒng)的以多媒體教學(xué)為主的固化模式，運(yùn)用線上導(dǎo)學(xué)和線下探究性學(xué)習(xí)相交叉的混合式教學(xué)方式，適當(dāng)運(yùn)用電子產(chǎn)品輔助，借助多媒體、微課、慕課堂、雨課堂等現(xiàn)代化在線教學(xué)資源，打造信息化的教學(xué)內(nèi)容體系。圍繞“課前”“課中”和“課后”核心三階段，進(jìn)行信息化和現(xiàn)代化教學(xué)手段運(yùn)用的實(shí)踐探索，凝練總結(jié)出三階段現(xiàn)代化教學(xué)模式，應(yīng)用于食品專業(yè)“儀器分析”課程的教學(xué)過(guò)程中，并將“翻轉(zhuǎn)課堂”運(yùn)用到實(shí)踐教學(xué)中，更好地實(shí)現(xiàn)教育信息化目標(biāo)。

3.3基于儀器設(shè)備共享服務(wù)平臺(tái)的實(shí)踐模式

傳統(tǒng)的教學(xué)方法根據(jù)教材內(nèi)容組織教學(xué)，以理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)操作為輔，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程興趣不高，儀器操作技能水平較低，難以達(dá)到新工科背景下食品類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。因此，以實(shí)踐教學(xué)改革為切入點(diǎn)，依托南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等條件，開(kāi)展基礎(chǔ)綜合性實(shí)驗(yàn)、交叉融合性實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)等，增強(qiáng)“儀器分析”課程的挑戰(zhàn)性和趣味性。

4儀器分析混合式教學(xué)的特色

4.1將課程與專業(yè)實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合

實(shí)施開(kāi)放性探究性綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生提出探究?jī)?nèi)容后由教師審核，分組收集資料、討論交流，制訂具體實(shí)施方案，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。其中實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化、定性定量分析以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理等環(huán)節(jié)都由學(xué)生自主完成，教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)輔助，進(jìn)而提高學(xué)生的積極性，培養(yǎng)其解決問(wèn)題和探究問(wèn)題的綜合能力。在實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師為“演員”、學(xué)生為“觀眾”的模式，向教師為“導(dǎo)演”、學(xué)生為“主演”的模式轉(zhuǎn)變，拓寬學(xué)生對(duì)食品類專業(yè)混合式教學(xué)的認(rèn)知半徑。

4.2校企和科研結(jié)合促進(jìn)教學(xué)改革

為激發(fā)學(xué)生興趣，以項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主的啟發(fā)式、混合式教學(xué)模式為主要路徑，構(gòu)建師生互教互學(xué)的“學(xué)習(xí)共同體”，把課上實(shí)驗(yàn)與課下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)合，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的延續(xù)性。同時(shí)，有效利用實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有儀器，與周邊的食品企業(yè)聯(lián)系，依托儀器分析的相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生領(lǐng)悟到學(xué)習(xí)該課程在生產(chǎn)生活中的重要意義。

4.3注重過(guò)程并采用多元評(píng)價(jià)的方式

考核是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一部分，以成績(jī)高低來(lái)考核學(xué)習(xí)效果的傳統(tǒng)方式已經(jīng)過(guò)時(shí)，無(wú)法滿足新工科背景下對(duì)新型人才培養(yǎng)的需求。優(yōu)化儀器分析課程考核，提高課題討論和實(shí)驗(yàn)操作所占比例，注重過(guò)程評(píng)價(jià)，不局限于考試成績(jī)，以提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力、思辨能力以及綜合能力。

4.4面向可推廣可借鑒的課改經(jīng)驗(yàn)

儀器分析是藥學(xué)類、食品類、化學(xué)類、環(huán)境類專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)的公共基礎(chǔ)課之一。近年來(lái)，高校購(gòu)置的儀器設(shè)備數(shù)量不斷增加，尤其是大型儀器設(shè)備，亟須開(kāi)展依托儀器設(shè)備資源的相關(guān)課程建設(shè)，以滿足應(yīng)用型及創(chuàng)新型工程技術(shù)人才培養(yǎng)等方面的需求。本項(xiàng)目成果的應(yīng)用面廣，能使各高校和許多企業(yè)受益，具有廣泛的應(yīng)用前景。

5結(jié)語(yǔ)

本研究以問(wèn)題為導(dǎo)向，圍繞“儀器分析”課程，從課程現(xiàn)狀分析、混合式教學(xué)過(guò)程構(gòu)建及教學(xué)模式探索等方面展開(kāi)，圍繞“課前”“課中”和“課后”核心三階段，進(jìn)行信息化和現(xiàn)代化教學(xué)手段運(yùn)用的實(shí)踐探索，凝練總結(jié)出三階段的現(xiàn)代化教學(xué)模式，并結(jié)合食品安全熱點(diǎn)進(jìn)行案例教學(xué)，引領(lǐng)學(xué)生關(guān)注食品安全新聞，并將其引入教學(xué)環(huán)節(jié)中，將課程與專業(yè)實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，注重過(guò)程并采用多元評(píng)價(jià)方式，以培養(yǎng)新形勢(shì)下食品產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的新工科創(chuàng)新型工程技術(shù)人才，構(gòu)建的混合式教學(xué)生態(tài)模式具有廣泛的應(yīng)用前景。

*通訊作者：祁闖

基金項(xiàng)目：南京財(cái)經(jīng)大學(xué)校級(jí)教學(xué)改革課題“食品類專業(yè)視域下《儀器分析》課程混合式教學(xué)模式探索與實(shí)踐”（JG21497）；江蘇省青年基金項(xiàng)目“湖濱帶藻沉降對(duì)沉積物惰性有機(jī)碳激發(fā)效應(yīng)的影響及其作用機(jī)制”（BK20210676）；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新項(xiàng)目“基于能源化和無(wú)害化利用的藻草聯(lián)合厭氧發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”（CX213069）；江蘇省第二批產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目“多效耦合催化氧化裝備在再生紙廢水處理中的應(yīng)用”（BY2022987）。

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