《工业分析专业实验》课程改革促进新工科本科生应用型人才培养的探索——以“食品中亚硝酸盐的测定”为例

《工业分析专业实验》课程改革促进新工科本科生应用型人才培养的探索——以“食品中亚硝酸盐的测定”为例

于京，王彦斌，郭丽，于浩，李振华，苏琼*，魏亚军*

（西北民族大学 化工学院；环境友好复合材料国家民委重点实验室；甘肃省生物质功能复合材料工程研究中心；甘肃省高校环境友好复合材料及生物质利用省级重点实验室，甘肃 兰州 730030）

摘要：《工业分析专业实验》作为我院应用化学专业的一门实验必修课，是基础化学及理论课程的延续课程。在新工科建设和发展的背景下，传统的验证型实验教学已不能满足人才培养的需求。因此，围绕以“学生为主体”的课堂教学模式，通过问题导向、情景设计等方式激发学生兴趣和潜能，开展以综合素质与创新能力为导向的实验教学探索，旨在推动实验教学改革，培养“懂理论，会操作，能开发”的应用型人才。

关键词：实验教学；应用型人才；综合素质；创新能力

人才培养一直是教育的核心目标之一。本院应用化学专业自入选校级一流本科专业后，仅仅围绕国民经济建设和应用化学行业发展需求，深度融合专业前沿领域及我国碳达峰、碳中和的战略需求，立足工业分析特色，以培养学生综合素质、综合能力为导向，注重学生关键能力培养，特别是认知能力、合作能力、创新能力、职业能力培养，提升学生逻辑推理、信息加工、语言表达和学习素养，为学生终身发展奠定基础。根据新的培养目标和方案，我们构建了 “懂理论，会操作，能开发”的应用型人才培养的教学模式，从加强学生创新能力等方面出发，综合着力培养理论知识完备与创新实践能力突出的应用型人才。

“工业分析”是应用化学专业的核心课程，其实验教学是其重要的组成部分。为了进一步践行新的培养目标和方案，本文以肉制品中亚硝酸盐的测定为例，围绕以“学生为主体”的课堂教学模式，通过问题导向、情景设计等方式激发学生兴趣和潜能，开展以综合素质与创新能力为导向的实验教学探索。

1. 了解实验项目背景

工业分析的任务是研究工业生产的原料、辅助材料、中间产品、最终产品、副产品及废物等组成的分析检验方法。它能够客观、准确地评价产品的质量，检查工艺流程是否正常，具有指导和促进生产的作用，为誉为工业生产的“眼睛”[1]。工业分析研究对象广泛，其中食品分析也是其研究的对象之一。亚硝酸盐作为食品生产中常用的添加剂已有悠久的历史，具有抑菌、抗氧化、增强食品风味等作用，在食品工业中具有不可替代的作用，尤其作为肉类加工中的防腐剂和发色剂。然而，亚硝酸盐具有毒性和致癌作用，摄入亚硝酸盐过量会对人体健康产生危害[2]。因此，对食品中亚硝酸盐的测定具有一定的现实意义。

2. 提高学生获取信息能力，掌握国标检测亚硝酸盐方法，延伸新方法

传统的实验教学模式是在给定的具体实验项目下，按照实验步骤，按部就班的进行实验。在实验过程中，学生并没有对实验原理，试剂的使用及用量等进行充分的思考，完全机械的进行操作，根本对人才的培养起不到任何的帮助和作用。设计型实验在给定的实验项目下，结合实验室现有实验条件的基础上，根据小组兴趣选择不同食品，如香肠、罐头、绿叶菜等作为研究对象，通过文献调研，了解亚硝酸盐的理化性质，收集测定亚硝酸盐含量的方法，例如国标-紫外可见分光光度法，电化学等。整个过程调动了学生学习积极性、主动性，提高了学生获取信息的能力，在强化理论知识的同时，增强了学生对本实验项目的了解和掌握，了解了国内外相关的研究趋势和科研学习的一般过程。

3. 实施分层次实验教学

在实验室现有实验条件的基础上，鼓励学生探索新的测定方法，将创新思维和创新能力培养融入到课程教学过程中。整个实验从测定方法、研究对象的预处理，条件的优化等环节进行选择和设计。对于一些学习基础和能力比较薄弱的学生，可以选择方法、对象和测定条件比较成熟的实验方案来完成本实验。例如，在国标的测定方法中，对于一些确定的分析对象来说，吸收波长，亚硝酸盐的提取时间、显色反应的条件（介质的酸度、显色剂的用量、反应温度和时间）都有确定的参数可以参考。对于那些学习能力强的同学，可以选择一些具有挑战性的方法来完成实验项目。比如，在确定紫外-分光光度法的测定方法的同时，可以优化样品前处理技术。如，超声辅助提取法[3]、固相萃取法[4]等。这有效解决了教学过程中基础好的学生“吃不饱”，基础差的学生“吃不消”的问题。这促进了不同能力水平的学生都能从该设计实验中有所收获，达到因材施教的目的。

4. 总结

综上所述，开展以综合素质与创新能力为导向的设计型实验教学探索，在培养“懂理论，会操作，能开发”的应用型人才的培养目标中取得了一些成效。然而，实验教学探索仍存在一些困难，如：仪器设备不能满足学生提出的想法；存在浑水摸鱼的学生；对于学生选择的复杂实验内容实验课时不充分以及评分标准不完善等问题。因此，实验教学改革还需要在进一步探索和改善。

基金项目：

（1）校级线下一流课程《环境分析化学》（编号：YLKC-176）；

（2）校级课程思政示范课程《环境分析化学》（编号：2022KCSZKC-29） ；

（3）校级教育教学改革研究一般项目《《工业分析专业实验》多维度教学模式的研究与探索》（编号：2022XJJG-34）；

（4）校级一流专业建设项目《应用化学一流专业》（编号：2021XJYLZY-07）；

（5）课程思政示范专业-应用化学专业（编号：2022KCSZSFZY-15）；

（6）西北民族大学化学学科创新团队建设项目（编号：1110130139、1110130141）；
（7）省级一流专业建设项目（编号：2019SJYLZY-08）；
（8）甘肃省高校创新创业项目（编号：2021SJCXCYXM-01、2021SJCXCYTD-01）

参考文献：

[1] 李广超, 田久英. 工业分析[M]． 北京: 化学工业出版社，2017.

[2] 刘晓晔, 张乃友. 食品中亚硝酸盐的应用探究[J]. 中国食品工业, 2023(03): 60-62+65.

[3]郭洁, 郭顺堂. 大豆分离蛋白中的亚硝酸盐超声辅助提取分析方法的研究[J]. 中国食品添加剂, 2012, (01): 92-96.

[4]王瑞萍, 陈纠, 王致. 固相萃取-分光光度法测定人体尿液中亚硝酸盐的含量[J]. 中国无机分析化学, 2024, 1-8.