陳 碧，王小明，張春艷

（廣西科技師范學(xué)院食品與生化工程學(xué)院，廣西來賓 546199）

“制糖工業(yè)分析”是食品科學(xué)與工程（制糖）專業(yè)一門重要的專業(yè)必修課程，其任務(wù)是研究制糖工業(yè)生產(chǎn)中含蔗糖較多的物料分析，一般是指原材料（甘蔗、甜菜等）、半制品、成品和副產(chǎn)品的主要成分及含量分析，及其生產(chǎn)工藝流程中工藝參數(shù)的測定。要求學(xué)生能夠按照制糖工業(yè)分析工作崗位要求，掌握常見項(xiàng)目分析方法的基本原理和基本操作技能，具備運(yùn)用現(xiàn)代分析技術(shù)對(duì)制糖工業(yè)中原材料、半制品、成品和副產(chǎn)品和工藝流程進(jìn)行全面質(zhì)量控制能力，準(zhǔn)確理解生產(chǎn)進(jìn)行情況，改進(jìn)工藝過程和設(shè)備降低生產(chǎn)，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)?，F(xiàn)代儀器分析技術(shù)具有簡單、快速、無損、環(huán)保、重現(xiàn)性好和專屬性高等特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)制糖工業(yè)分析的實(shí)時(shí)分析、在線檢測、過程分析和遙感監(jiān)測，往往需要利用儀器分析技術(shù)進(jìn)行分析，儀器分析技術(shù)逐漸成為制糖工業(yè)分析研究領(lǐng)域的主流技術(shù)和檢測手段，同時(shí)在科研方面，制糖工業(yè)分析也向現(xiàn)代儀器分析方面延伸。

“理實(shí)一體化”即“理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)一體化”的簡稱，是一種理論知識(shí)講解和實(shí)踐技能訓(xùn)練并重的教學(xué)模式?；诖耍瑢ⅰ皟x器分析”這一“理”融入到“制糖工業(yè)分析”這一“實(shí)”中，整合為一門“理實(shí)一體化”課程進(jìn)行教學(xué)，在學(xué)習(xí)經(jīng)典的制糖工業(yè)分析方法基礎(chǔ)上，通過延續(xù)性和對(duì)比性教學(xué)方法指導(dǎo)學(xué)習(xí)現(xiàn)代儀器分析技術(shù)分析，提高教學(xué)效率、加強(qiáng)知識(shí)前沿性和連貫性的學(xué)習(xí)、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、專業(yè)素養(yǎng)和綜合應(yīng)用分析實(shí)踐能力，使學(xué)生能夠更快、更好地進(jìn)入專業(yè)角色和社會(huì)崗位。

1 “制糖工業(yè)分析”課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前，針對(duì)“制糖工業(yè)分析”可選教材版本較少，主要為20世紀(jì)80年代由華南工學(xué)院合編《制糖工業(yè)分析》和2016年杜國軍主編《現(xiàn)代甜菜制糖工業(yè)分析》2類教材。針對(duì)于甘蔗為原材料制糖相應(yīng)的教材未及時(shí)更新，課程內(nèi)容主要闡述的傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法，多數(shù)分析時(shí)間較長、項(xiàng)目單一和試劑消耗量大、不利于快速分析、不便于實(shí)時(shí)在線檢測、不利于指導(dǎo)工藝流程的改進(jìn)、不符合現(xiàn)代制糖工業(yè)分析的要求。另外，“制糖工業(yè)分析”課程內(nèi)容除了進(jìn)行如水分、錘度、糖度、色值和還原糖分等常規(guī)項(xiàng)目的分析外，隨著食糖GB 13104—2014國家標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，增加了污染限量和食品添加劑在食糖中的使用規(guī)定。其中，污染限量的檢測項(xiàng)目類型多，如農(nóng)藥殘留、重金屬殘留和放射性物質(zhì)等，而經(jīng)典分析方法難以滿足基質(zhì)復(fù)雜和食糖國家標(biāo)準(zhǔn)中眾多檢測項(xiàng)目的需求。

2 “制糖工業(yè)分析”與“儀器分析”課程整合步驟

（1）緒論內(nèi)容融合講授，介紹“制糖工業(yè)分析”的主要研究任務(wù)、范圍和特性，同時(shí)介紹儀器分析技術(shù)先進(jìn)技術(shù)與方法特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍，如旋光法測定不純糖液中蔗糖的含量往往不夠準(zhǔn)確，為解決這一問題，不少國家和地區(qū)的研究者采用高效液相色譜法[1-2]、離子色譜法[3]、近紅外光譜法[4-6]測定原材料（甘蔗、甜菜等）、半制品、成品中的糖分，這些方析法分能夠得出真實(shí)、準(zhǔn)確的蔗糖含量。通過對(duì)比、歸類和案例分析方法教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生求知欲和學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)對(duì)課程內(nèi)容融入和整合的認(rèn)同感。

（2）第一部分講授制“糖工業(yè)分析”基本知識(shí)，主要包括樣品的采集與處理、檢測項(xiàng)目特性與檢測方法和檢測儀器。重點(diǎn)介紹國際糖品法典標(biāo)準(zhǔn)（CAC） Codex Stan 212及其食糖國家安全標(biāo)準(zhǔn)GB 13104—2014的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，其中重點(diǎn)介紹知識(shí)點(diǎn)為不同分析項(xiàng)目所采用的樣品采集方法、前處理方式、標(biāo)準(zhǔn)的分析方法和相應(yīng)分析方法中所運(yùn)用的現(xiàn)代儀器。

（3）第二部分針對(duì)不同分析項(xiàng)目和實(shí)例，在講授“制糖工業(yè)分析”常用經(jīng)典分析方法基礎(chǔ)，導(dǎo)入現(xiàn)代儀器分析方法其對(duì)應(yīng)分析項(xiàng)目的應(yīng)用，以原材料分析、制品檢驗(yàn)、成品檢驗(yàn)、水質(zhì)分析和污水處理為5類主線，引導(dǎo)學(xué)生了解各類主線分析項(xiàng)目種類、項(xiàng)目特點(diǎn)，根據(jù)各類主線中不同項(xiàng)目性質(zhì)結(jié)構(gòu)和分析原理選擇相應(yīng)的檢測儀器，培養(yǎng)學(xué)生綜合已有理論知識(shí)和現(xiàn)有儀器條件選擇簡單、快速、無損、環(huán)保檢測方法。

3 “制糖工業(yè)分析”與“儀器分析”課程整合存在的問題及解決方法

3.1 課程安排問題及教學(xué)方法的調(diào)整

“制糖工業(yè)分析”作為食品科學(xué)與工程（制糖）專業(yè)一門重要的專業(yè)必修課程，在開設(shè)該課程之前并未開設(shè)“儀器分析”課程，而“儀器分析”課程是一門綜合學(xué)科，其儀器分析的方法、原理及應(yīng)用廣泛且各個(gè)領(lǐng)域特點(diǎn)不盡相同，在較短的學(xué)時(shí)內(nèi)學(xué)生難以掌握相關(guān)領(lǐng)域的儀器分析的理論知識(shí)和操作方法，增加了教與學(xué)的難度。針對(duì)上述問題，在教學(xué)過程中采用以下方法來解決：①研讀食糖國家安全標(biāo)準(zhǔn)GB 13104—2014中檢測項(xiàng)目，并按照分析項(xiàng)目性質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行分類并加以總結(jié)與歸納，使學(xué)生更快和更好地掌握其中的規(guī)律。例如，食糖中陰離子的測定，首先了解需要檢測的陰離子的種類，然后熟悉并詳細(xì)介紹每種離子經(jīng)典檢測方法及其經(jīng)典方法的優(yōu)缺點(diǎn)，最后延伸出現(xiàn)代儀器分析離子色譜儀在陰離子檢測的應(yīng)用，并對(duì)比學(xué)習(xí)方法來學(xué)習(xí)經(jīng)典方法與現(xiàn)代儀器分析方法各自的特點(diǎn)。②采用“理實(shí)一體化”教學(xué)模式，倡導(dǎo)“以學(xué)生為中心，以教師為主導(dǎo)，教、學(xué)、做一體化”。在介紹現(xiàn)代儀器的教學(xué)過程中，比如對(duì)于陰離子的檢測，要求學(xué)生分組課前預(yù)習(xí)，預(yù)習(xí)的內(nèi)容包括現(xiàn)代儀器分析中哪類儀器可用于檢測食糖中的陰離子、指導(dǎo)學(xué)生查閱國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)和查閱相關(guān)資料，在查閱資料和文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上要求學(xué)生理解并掌握這類儀器的檢測原理、結(jié)構(gòu)和定量分析和定性分析的依據(jù)。上課時(shí)，首先學(xué)生小組交流文獻(xiàn)查閱情況，形成小組意見；然后，小組之間進(jìn)行討論和辯論，在這個(gè)過程中，教師起主導(dǎo)和引導(dǎo)作用；辯論結(jié)束后，教師總結(jié)反饋知識(shí)點(diǎn)，形成共識(shí)后再進(jìn)行實(shí)際操作。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇要基于工作的需求，即要“實(shí)”；實(shí)驗(yàn)的技術(shù)要與儀器分析的基本理論有關(guān)，即有“理”，做到“理中有實(shí)，實(shí)中有理”。在教學(xué)過程中實(shí)行理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)“雙管齊下”，在實(shí)驗(yàn)操作過程中不斷強(qiáng)化學(xué)生操作技能，同時(shí)通過理論知識(shí)指導(dǎo)正確規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作，從而提高課程理論教學(xué)的質(zhì)量與效率，有利于培養(yǎng)生產(chǎn)一線需要的高素質(zhì)、創(chuàng)新性技能型人才。③課后注意教學(xué)反饋，對(duì)理論上課討論情況和實(shí)驗(yàn)操作情況進(jìn)行總結(jié)并書寫成書面材料，根據(jù)學(xué)生的反饋意見整理教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法和完善教學(xué)模式，為下次課程教學(xué)提供方向和經(jīng)驗(yàn)。④介紹制糖工業(yè)分析技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)并滲透前沿學(xué)科信息，帶入學(xué)生積極主動(dòng)地關(guān)注實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)和市場需求。

3.2 理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題及解決方法

在“制糖工業(yè)分析”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，分析項(xiàng)目眾多而且每一種項(xiàng)目下又有多種分析方法。例如，還原糖分的測定就有4種測定方法，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中由于時(shí)間關(guān)系不可能將每種實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行操作，因此如何開設(shè)實(shí)驗(yàn)也是一個(gè)關(guān)鍵性問題。針對(duì)上述問題，在教學(xué)過程中采用以下方法來解決：選擇經(jīng)典實(shí)驗(yàn)開設(shè)，如還原糖的測定開設(shè)實(shí)驗(yàn)為經(jīng)典蘭－艾農(nóng)法，此方法基于費(fèi)林試劑與還原糖發(fā)生氧化還原反應(yīng)，由于此法的化學(xué)反應(yīng)及顯色機(jī)理比較復(fù)雜，同時(shí)反應(yīng)終點(diǎn)受空氣中氧氣干擾，另外此實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間偏長和需要配制試劑種類多且復(fù)雜，分析人員必須嚴(yán)格控制分析條件才能獲得準(zhǔn)確和可靠的測定結(jié)果，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程容易出現(xiàn)不同的問題，讓學(xué)生圍繞實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)問題通過查閱資料和相關(guān)文獻(xiàn)尋找解決方案，這種“問題教學(xué)方法（Problem-Based Learning，PBL）”培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生在教學(xué)過程中的參與度，容易激起學(xué)生的求知欲和探索欲[8]。解決實(shí)驗(yàn)過程中配制糖液滴定體積的影響，可采用蘭－艾農(nóng)恒容法；解決實(shí)驗(yàn)過程中反應(yīng)終點(diǎn)顏色判定誤差，從而提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，可采用分光光度法；解決實(shí)驗(yàn)過程中試劑配制和多組分不能同時(shí)分析的問題，可采用高效液相色譜法[2]和離子色譜法[9]。在介紹各種分析方法過程中采用對(duì)比教學(xué)方法歸納總結(jié)各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

問題教學(xué)方法（PBL） 基本流程見圖1。

圖1 問題教學(xué)方法（PBL）基本流程

“制糖工業(yè)分析”課程知識(shí)的自身的特殊性，在實(shí)際分析工作需要用的儀器種類較多，由于學(xué)校經(jīng)濟(jì)條件限制部分儀器不能做到每個(gè)學(xué)生一臺(tái)，特別是許多大型現(xiàn)代分析儀器設(shè)備?；诖朔N情況，充分利用在線仿真教學(xué)平臺(tái)，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)操作與測試。以原子吸收光譜法測定白砂糖中銅含量為例，在課堂教學(xué)中采用多媒體課件進(jìn)行理論教學(xué)，在學(xué)生掌握原子吸收光譜儀的基本理論基礎(chǔ)上播放約15 min的原子吸收光譜儀的使用視頻，教師講解原子吸收光譜儀的注意事項(xiàng)，學(xué)生每人一臺(tái)電腦，結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容和使用視頻進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生查看模擬評(píng)分并針對(duì)評(píng)分中薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行針對(duì)性的反復(fù)練習(xí)，教師對(duì)學(xué)生模擬操作進(jìn)行評(píng)估并進(jìn)行提問，仿真實(shí)驗(yàn)各子項(xiàng)目操作合格才能進(jìn)行原子吸收儀器上機(jī)操作，增強(qiáng)學(xué)生的積極性、提高學(xué)習(xí)效果和軟件操作能力。

3.3 教師專業(yè)素質(zhì)和綜合應(yīng)用能力要求不斷提高

“制糖工業(yè)分析”與“儀器分析”課程的整合，打破了2門獨(dú)立課程的界限，這就要求教師不僅具備扎實(shí)的“制糖工業(yè)分析”理論知識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐和分析檢測能力，且要求其能具有精深的現(xiàn)代儀器分析專業(yè)知識(shí)、精通多種現(xiàn)有儀器操作，并對(duì)同一個(gè)分析項(xiàng)目或同一類分析項(xiàng)目經(jīng)典分析方法和現(xiàn)代分析方法了然于胸，對(duì)各種分析項(xiàng)目和方法能夠做到融會(huì)貫通。一般情況下，從事食品科學(xué)與工程中制糖方向工作的教師對(duì)現(xiàn)代儀器分析技術(shù)了解不夠深入，而從事現(xiàn)代儀器分析檢測工作的教師對(duì)制糖工業(yè)流程和分析技術(shù)了解較少，缺乏綜合知識(shí)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。基于上述情況，首先教師進(jìn)糖廠，了解糖廠制糖過程中分析的項(xiàng)目、流程，確保教師具有熟練的實(shí)踐操作能力；其次，不同專業(yè)的教師相互學(xué)習(xí)交流、查閱文獻(xiàn)和關(guān)注國際或國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)術(shù)研究，在現(xiàn)有的硬件和軟件基礎(chǔ)上，通過自己的開發(fā)研究去補(bǔ)充教學(xué)資源；最后，教師不能局限于獨(dú)立學(xué)科的教學(xué)，要樹立整體觀念、統(tǒng)籌兼顧和全局貫通的思想。

4 “制糖工業(yè)分析”與“儀器分析”課程整合的優(yōu)勢(shì)與成效

將“制糖工業(yè)分析”與“儀器分析”課程按模塊化進(jìn)行整合，可以使用于模塊知識(shí)點(diǎn)教學(xué)的課時(shí)更加充分，有利于學(xué)生得到充分的鍛煉和訓(xùn)練。其次，2門課程整合進(jìn)行教學(xué)，使儀器分析技術(shù)與制糖工業(yè)分析實(shí)際緊密結(jié)合，理實(shí)一體，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也使學(xué)生的知識(shí)更有條理性和系統(tǒng)性。最后，“制糖工業(yè)分析”與“儀器分析”整合后的教學(xué)方法遵循理實(shí)一體化的教學(xué)理念，有利于學(xué)生社會(huì)能力和方法能力的培養(yǎng)。在教學(xué)過程中，以學(xué)生為主體，遇到問題，學(xué)生自主查閱資料，進(jìn)行信息搜集和加工處理；信息收集好后，小組成員和小組之間的交流和討論，可以培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)、邏輯推理和總結(jié)歸納的能力；實(shí)驗(yàn)過程中，小組成員互相配合，協(xié)作完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，可以培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生要對(duì)實(shí)驗(yàn)中存在的不足和成功之處進(jìn)行自我反思、自我評(píng)估?？傊?，“制糖工業(yè)分析”與“儀器分析”整合教學(xué)后，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、積極性和主動(dòng)性明顯提高，成就感和自我認(rèn)同感強(qiáng)，方法能力和社會(huì)能力明顯提升，這對(duì)培養(yǎng)身心健康、高素質(zhì)的應(yīng)用型人才有重要意義。

5 結(jié)語

總之，“制糖工業(yè)分析”課程與“儀器分析”課程整合，按照實(shí)際社會(huì)需求重組了教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)了知識(shí)的連通性、交叉性和綜合性，在充分掌握經(jīng)典的分析方法基礎(chǔ)上了解先進(jìn)分析技術(shù)，從而通過對(duì)比學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代先進(jìn)分析技術(shù)，節(jié)省教學(xué)時(shí)間和教學(xué)資源。教師也不再局限于獨(dú)立學(xué)科的教學(xué)，樹立了整體觀念、統(tǒng)籌兼顧和全局貫通思想，同時(shí)在“制糖工業(yè)分析”課程教學(xué)過程打破理論知識(shí)與實(shí)踐操作相分離的傳統(tǒng)教學(xué)模式，在教學(xué)過程中實(shí)行理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)“雙管齊下”和實(shí)行理實(shí)一體化，在實(shí)驗(yàn)操作過程中不斷強(qiáng)化學(xué)生操作技能和加強(qiáng)理論知識(shí)運(yùn)用，通過理論知識(shí)指導(dǎo)正確規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作，從而提高課程理論教學(xué)的質(zhì)量與效率，有利于培養(yǎng)生產(chǎn)一線需要的高素質(zhì)、創(chuàng)新性技能型人才。