基于应用型人才培养的《制糖工业分析》课程教学改革与实践

韦巧艳，张春艳，王小明，陈碧，覃逸明

1(广西科技师范学院 食品与生化工程学院，广西 来宾，546199)2(广西科技师范学院，科研管理处，广西 来宾，546199)

糖是我国重要的战略资源，在国民经济中占有重要地位。随着世界人口膨胀带来的粮食危机不断加剧，食品领域大工业化时代已经到来，人们对美好生活的向往和追求加剧了食品营养与卫生的挑战。制糖工业既是食品行业的基础工业，又是造纸、化工、发酵、医药、建材、家具等多种产品的原料工业，在国民经济发展中占据重要的地位[1]。目前，我国主要的制糖原料是甘蔗，甘蔗糖产量占比达90%以上，中国食糖产地主要为广西，食糖产量占全国总产量的65%左右，主要分布在来宾、贵港、崇左、柳州等地区[2]。广西是西部地区，也是中国连接东盟的桥头堡，“十二五”时期广西就把食品工业确定为14个“千亿元产业”之一，并加大支持力度。制糖产业是广西食品工业的重要组成部分，一头连着农业，一头连着工业，有着良好的发展势头。当前，广西制糖企业规模不断扩大，制糖生产的产业链也不断延伸，已经成为广西经济增长的一个新亮点。糖作为食品工业的重要基础，占据着特别重要的地位，其人才培养也有着特别重要的意义。据不完全统计，广西东糖、贵糖、南糖、凤糖等糖业集团对制糖专业技术和管理方面的人才有着很大的需求量。2015年，广西科技师范学院食品科学与工程专业开始招生，该专业同时设置有制糖方向，其主要目的就是为广西制糖产业培养应用型人才。

《制糖工业分析》是广西科技师范学院食品科学与工程(制糖方向)专业开设的一门专业基础课程，内容涵盖制糖工业生产过程中的主要原材料(如甘蔗、甜菜、石灰石、硫磺等)、半制品(如糖汁、糖浆、糖膏、糖蜜等)、产品(各种砂糖、绵白糖等)和副产品(蔗渣、滤泥、废蜜)的主要成分及其含量分析，食糖卫生指标的分析，制糖过程主要工艺参数的测定方法及所涉及的基本原理和仪器设备的基本结构、测定步骤及数据处理等，实践性及应用性强，与制糖企业的实际生产联系十分紧密。本文结合学校“培养地方应用型人才”的人才培养定位，对现有的《制糖工业分析》课程体系进行探索。

1 《制糖工业分析》课程教学中存在的问题

1.1 教材种类过少，知识点老化

目前，已出版的与《制糖工业分析》课程相关的教材仅有两本，其中一本是20世纪70年代末华南理工大学合编的《制糖工业分析》课本；另一本是杜国军主编，2016年出版的《现代甜菜制糖工业分析》，仅适用于甜菜制糖方向，缺乏对甘蔗制糖工业分析内容的介绍。教材版本老旧过时，可选教材少，教材内容陈旧，知识点老化，主要以传统的分析仪器、测试方法、手段为主，不利于制糖产业应用型人才的培养。

1.2 课程内容单一，教学安排不合理

传统的《制糖工业分析》课程内容仅包括理论教学和实验教学两部分，对实践教学不够重视，教学内容主要以传统分析测试方法及仪器设备为主，与当今迅猛发展的分析测试方法及仪器设备不匹配，课程内容单一，缺乏对综合应用能力及创新能力的培养，不利于学生分析问题、解决问题等主观能动性的发挥。此外，理论课时与实验课时安排不合理，排课时间脱节，导致理论教学与实验教学进度不一致。

1.3 教学方式单调，难以吸引学生

教学方式枯燥单一，仍以传统的板书+PPT的教学方式为主，缺乏新颖性，学生学习兴趣不高，课堂参与度较差，不利于应用型人才的培养。

1.4 课程考核不够科学合理

《制糖工业分析》课程目前的考核主要以期末闭卷考试为主(占总成绩的70%)，对过程考核不够重视，评价主体只有教师，考核的依据不够全面、客观，缺乏对学生学习态度、实践操作能力、应用创新能力的考核，不利于激发学生主动学习、探求问题的积极性及教学质量的提升。

2 改革及实践

2.1 及时更新课程教材

教材既是教学活动的参考和载体，也是实现人才培养的重要保证。如何编写出与制糖产业、行业发展现状相匹配、人才培养与岗位需求高度融合的教材，显得极为重要。首先，学校从“人、财、物”三方面支持教材的编制，借助现有的校企合作协同育人平台，加强“高校、政府、企业、行业” “四方主体”联动，邀请行业权威专家、学者及企业技术骨干、其他高校的专家与本校专家一起根据人才培养目标，结合当今制糖工业分析发展的实际情况共同编写教材，修改更新教材内容，与时俱进，及时反映制糖工业分析最新的发展态势；其次，学校设立专项经费用于教材的规划、编写、出版等方面的支出以及教材编写参与人员的奖励支出；再次，学校设立专门的教材建设管理机构，加强与教材配套的教学资源如教学仿真软件、综合实训软件等的同步建设，同时将特色专业及重点发展专业的教材编写工作与个人工作量、绩效考核挂钩，确保教材编写工作的保质运行；最后，根据课程特点及人才培养方案，学校要求任课教师利用寒暑假等空余时间到企业、研究所等企事业单位进行生产实践实习，熟悉行业的新工艺、新分析技术、新标准，积极查阅文献，关注行业发展的最新动态，并及时补充到现有的教学中，更新、丰富现有的教学资源。

2.2 优化整合课程内容

课程是实施育人的重要媒介，《制糖工业分析》课程涉及的知识面广，理论与实践结合紧密，对实践技能和分析、解决问题的能力要求较高。因此，为适应新时代制糖工业迅猛发展的需求，以制糖行业应用型人才培养目标为导向，对《制糖工业分析》的课程内容进行优化重组，构建一个中心、三大模块、三个层次的课程体系，即围绕制糖工业分析应用型人才培养这个中心，将教学内容分为理论教学、实验教学、实践教学三大模块，从基础能力培养、综合应用能力培养、创新能力培养3个循序渐进层次对课程内容进行改革优化，整合后的课程内容体系如图1所示。具体实施如下。

图1 《制糖工业分析》课程内容整合Fig.1 The course content integration of "Sugar Industry Analysis"

(1)教学安排

《制糖工业分析》课程的理论内容与实验、实践内容之间衔接紧密，因此不能盲目的追求实验、实践课时而减少理论教学学时。我们将理论学时从15学时增至24学时，与32学时的实验课时保持基本持平，保证课堂教学进度与实验进度基本一致，避免出现实验课已经开始，而对应的理论知识点还未讲到的情形出现[3]。实践是对理论知识的验证和融合，是动手能力、创新能力培养的重要体现。《制糖工业分析》作为一门实践性极强的课程，实践教学显得极为重要，因此，需要增设8学时的实践教学。

(2)理论教学内容整合

与基础能力培养对接的理论教学内容包括样品的采集与处理、日常分析方法、制糖过程主要工艺参数的测定，主要燃料、材料、气体及水的分析以及食糖卫生指标分析等共15个学时。该层次要求学生掌握《制糖工业分析》过程中通用的分析方法、所涉及的基本原理及仪器设备的基本结构、测定的基本程序及结果计算等，以胜任岗位需求为主要目标；综合拓展层次共9个学时，主要以培养学生综合应用能力为目标，教学内容除了新型制糖原料及其衍生物分析、新型糖品分析外，还结合现代仪器分析技术在《制糖工业分析》中的应用，将教师的科研课题、成果与教学内容整合，加强学生的科研能力、综合应用能力的培养，进一步提高学生的学以致用能力。

(3)实验教学内容整合

实验教学是对理论知识的进一步巩固，具有实践性和直观性，有助于培养学生的动手能力和应用创新能力[4]。现有的《制糖工业分析》实验课仅包括验证性实验和综合训练实验两部分，不利于学生综合应用能力和创新思维的培养。因此，为了更好适应制糖工业分析领域新知识、新成果的发展，我们从基础能力培养、应用能力培养、创新能力培养3个递进层次将实验内容整合为基础性实验、综合性实验和创新性实验3种类型。其中基础性实验主要包括糖品水分分析、视干固物的测定、糖分的测定、糖品色值及浑浊度的测定、糖品中灰分的测定等分析项目，该类型实验主要以验证性实验为主，目的是加深学生对常规分析方法的理解，以培养学生动手能力为主；综合性实验是以基础性实验为基本单元，按照几个考察指标进行有机组合，如开设的白砂糖理化指标分析实验包括基础性实验中的蔗糖分测定、还原糖分的测定、灰分测定、色值及浑浊度的测定5个指标的分析。该类型实验主要培养学生运用所学的实验技术和技能，解决实际生产问题的综合应用能力；创新性实验与学生毕业论文、大创课题及教师的科研课题相结合，设计分组，以2人为1组，各组以选定的课题为实验项目，自主查阅文献、撰写实验方案，经老师审核通过后，自行准备实验材料、独立完成实验，并进行实验数据的处理及分析，撰写、提交实验报告。在整个实验过程中，学生始终处于主导地位，老师仅从旁辅导，调动了学生自主学习的积极性，有助于激发学生的科研热情，培养学生的创新设计能力。

(4)实践教学内容整合

我们充分利用校内仿真实验室、校企共建实验实训室、校外实习基地等校内外实践教学基地，调动校内外资源，构建内容多元、层次递进、内外联合的涵盖虚拟仿真实践教学、校外生产实践教学及毕业论文、大学生创新创业训练项目申报的创新实验、实践等内容的实践教学模块。实践教学在注重学生综合应用能力培养的同时，加强学生创新能力的提升，具体主要体现在学生的毕业论文、创新实验、创业训练等环节中，学生通过毕业论文选题、各级创新实验、创业训练项目的申报，在老师指导下进行相应的创新创业实验实践活动，从而进一步培养学生的科研思维、创新意识及实践创新能力，满足就业岗位对学生的实践技能要求，在就业时能与岗位需求无缝对接。

2.3 创新教学方法

在教学方法改革方面，我们一方面借助“校企合作”，积极引入企业优秀技术人员、行业著名专家作为校外指导老师参与到课堂教学中，实现教学与生产实际的有机融合；另一方面改变传统的板书+PPT的单一教学方式，适当引用问题导向(problem-based learning，PBL)+案例导向(case-based learning，CBL)教学法进行授课。PBL教学法是一种基于问题的教学方法，于1969年由美国神经病学教授Howard Barrows提出，该法的特点是“问题是学习的触发器，学生作为学习的主体在教师的指导下主动获取知识，分析解决问题”[5]。CBL教学法是一种基于案例的教学方法，该法鼓励学生在老师的引导下围绕经典案例展开讨论，有助于激发学生的学习兴趣，培养学生自主思考、主动学习、分析和解决问题的能力[6]。PBL+CBL教学法是PBL与CBL两种教学方法的相互补充结合，已被广泛用于课程教学改革实践中，并取得较好的成果[7-8]。在《制糖工业分析》课程教学中，可适当采用PBL+CBL相结合的教学模式，突出学生的主体地位，激发学生的学习兴趣。例如，在讲授“蔗糖分的测定”这一章时，先设定“蔗糖分的测定方法有哪些？”“哪种方法是目前测定蔗糖分最简便、最快速的方法？”“一次旋光法与二次旋光法的原理有何区别，分别适用于哪些样品的测定”“旋光法测定时，加入澄清剂的作用是什么？加入量对旋光度的测定有什么影响？”等渐进式的问题，激发学生的求知欲，让学生带着问题去查阅资料、分组讨论，老师进行点评、归纳和总结。同时，在“蔗糖分的测定”教学过程中，结合当今备受关注的糖尿病问题，举例糖尿患者的饮食如何避免糖分的过量摄入，再次引出“如何测定食品中的糖分”又回归到当前PBL教学法设置的问题，引导学生结合案例，用所学的理论知识对实际问题进行分析，提出解决办法，培养学生综合分析、理论联系实际的能力，进一步提升学生的应用能力。PBL+CBL教学法示例如图2所示。

图2 PBL+CBL教学法示例Fig.2 Example of PBL + CBL teaching method

2.4 改革课程考核体系

课程考核是检测学生学习成效和教师教学效果的评判依据，合理、完善的考评体系能够更客观、全面、公平地评价学生的成绩，且有助于教师教学水平的提高和学生学习兴趣和主观能动性的激发。为了克服原有课程评价体系的不足，我们构建了多元化课程评价体系，如图3所示。课程改革的目的就是为了更好地“育人”，为社会、行业企业输送符合要求的高素质应用创新型人才。因此应充分调动“政、行、企”三方与学校一起组成课程考核的“四方”主体，分别按照10%、20%、30%、40%的权重从“基础能力”“应用能力”“创新能力”3个维度出发，根据制定的考核指标分别对理论教学、实验教学、实践教学的学习过程和成果进行考评。例如，实验成绩包括过程考核成绩(40%)和终结考核成绩(60%)，其中，过程考核成绩由[课堂考勤(15%)+实验态度及表现(15%)+实验操作(40%)+实验预习(30%)]构成，终结考核主要考查学生通过课程的学习，独立操作完成一个完整的实验项目的能力，由老师给定几个实验项目，学生自主选题、设计实验方案，独立完成实验。考核的项目及分值设计如下：实验方案设计(25%)、实验操作(30%)、实验数据处理及结果分析(30%)、实验报告(15%)。在考核过程中既有学习小组之间的互评、任课老师对基础能力、应用能力和创新能力的考评，也有政府、企业行业对应用能力和创新能力的考评。该考核模式可较全面、真实地反映学生的学习情况，有利于激发学生主动学习、探索问题的积极性，加强学生应用创新能力的培养。

图3 《制糖工业分析》课程考核体系Fig.3 The curriculum assessment system of "Sugar Industry Analysis"

3 改革效果

根据课程教学改革思路，我们分别对2016级和2017级学生的课堂表现、课程成绩、应用创新能力3个方面进行对比分析，其中2016级为传统教学班，2017级为改革教学班。

3.1 课堂表现

实施教学改革后，学生出勤率、作业完成率、课堂参与度、学习热情明显提高，教学效果良好，学生的团队合作能力、自主思考、分析解决能力明显改善，PBL+CBL教学模式的引用，激发了学生的求知欲，有利于学生分工协作、自主思考、分析解决问题等能力的提升。

3.2 课程成绩

在知识广度、深度和考试难度相当的条件下，两届学生的课程成绩如图4所示。由图4可知，2016级学生的课程成绩主要分布在60～69分和70～79分，各占总人数的45.16%和32.26%，而2017级学生的课程成绩则主要分别在70～79分和80～89分，各占总人数的40.91%和27.27%。不及格率由改革前的12.90%降至9.09%，下降了3.81%；优秀率由改革前的9.68%提升到36.36%，提高了26.68%。这些数据表明，课程改革对学生成绩的提高起到了正向促进作用，学习效果显著增强。

图4 2016级和2017级学生课程成绩对比Fig.4 Comparison of 2016 and 2017 students′ course performance

3.3 应用创新能力

实施课程改革后，学生的科研意识、科研兴趣明显提升，学生主持大学生创新创业训练计划项目数有所增加，由2016级的16项增加到2017级的22项，参与教师科研课题研究的人数由30%提升到42%。此外，企事业单位对学生的满意度也有所提升，特别是在解决生产实际问题方面的满意度分别由2016级的63%上升至76%，学生在制糖行业的知名度和好评率显著提升。表明经过教学改革，学生的科研兴趣、创新能力、实践能力和岗位适应能力均取得了较大的进步，更加契合行企业发展需求。

4 结语

综上所述，随着科学技术的不断发展，制糖生产水平不断提高，新工艺、新技术、新仪器、新方法不断涌现，《制糖工业分析》课程改革工作任重道远。我们通过及时更新教材、优化整合教学内容、创新教学方法、完善课程考核方式等环节对课程教学进行改革探索与实践。实践结果证明，课程教学改革在激发学生学习的积极性、主动性及学习效果上发挥了积极的作用，在一定程度上提升了学生的工程实践能力和创新能力，可为培养适应时代发展需要的制糖行业高综合素质的应用型人才提供一定的参考依据。