陳小旋，李 蕾，張小芬，蔡晨曦，郭東北，李紅衛(wèi)

（廈門大學公共衛(wèi)生學院，福建廈門 361102）

0 引言

營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學研究飲食與健康的關系，探討疾病預防控制、健康保護和促進的措施，為相關政策和法律法規(guī)提供依據(jù)等，是預防醫(yī)學重要的主干課程。對于營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學科專業(yè)能力的培養(yǎng)，實驗教學與理論教學并重［1-2］。我校營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學實驗／實踐為48 學時的獨立實驗課，主要由食物營養(yǎng)成分測定與評價、食品安全測評、現(xiàn)場工作案例討論3 部分組成，項目中50%為綜合性實驗，20%為探索設計性實驗，30%為現(xiàn)場實踐與虛擬仿真實驗。近年隨著一流專業(yè)、一流課程的建設，人才培養(yǎng)目標不斷提升，課程的教學目標鎖定“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”的金課標準［3］，圍繞專業(yè)實際問題設計實驗項目，加深學生對理論和實踐的理解，強化實驗原理和方法的掌握與綜合運用，鍛煉解決復雜專業(yè)問題的能力，培育學生基本科研思維和基礎科研能力。

課程深入挖掘專業(yè)實驗的原理，將知識點在不同層面整合、串聯(lián)、遷移，同時納入科研設計思路，形成多項圍繞主線的綜合實驗，加深學生對實驗整體設計的理解和體驗，進而達到由點到面，逐點深入的教學效果。為探索打造一流實驗課程的教學模式，以食品中含氮物質測定為例，打破單項實驗的彼此分割，以知識內(nèi)在聯(lián)系為主線，揉合食品中蛋白質含量測定、食品中揮發(fā)性鹽基氮（TVBN）含量測定、食品中亞硝酸鹽及硝酸鹽含量測定3 項學科經(jīng)典實驗進行實驗教學探索。

1 實驗設計

1.1 實驗原理

（1）食品中蛋白質含量測定原理。食品中的蛋白質經(jīng)催化加熱分解，產(chǎn)生的氨與硫酸結合為硫酸銨。堿化蒸餾使氨游離，用硼酸吸收后以硫酸或鹽酸標準滴定溶液滴定，根據(jù)酸的消耗量計算氮含量，再乘以換算系數(shù)，即為蛋白質的含量。

（2）食品中揮發(fā)性鹽基氮（TVBN）含量測定原理。動物性食品在腐敗過程中，酶和細菌使蛋白質分解而產(chǎn)生氨以及胺類等具有揮發(fā)性的堿性含氮物質。揮發(fā)性鹽基氮在堿性溶液中蒸出，經(jīng)硼酸溶液吸收后，用標準酸溶液滴定計算其含量。

（3）食品中亞硝酸鹽及硝酸鹽含量測定原理。亞硝酸鹽是常用的肉制品加工發(fā)色劑和保護劑，過量食用引發(fā)食物中毒或死亡。試樣經(jīng)沉淀蛋白質、除去脂肪后，提純獲得待測亞硝酸及硝酸鹽類離子溶液，運用離子色譜儀以氫氧化鉀溶液為淋洗液，陰離子交換柱分離，電導檢測器檢測各組分保留時間，外標法定量。

（4）3 項實驗的內(nèi)在聯(lián)系。凱氏定氮法是百年經(jīng)典方法，被食品安全國家標準采用［4］，具有使用范圍廣，結果準確，重復性好的優(yōu)越性。該方法最終以樣品總氮量乘以相應的蛋白質換算系數(shù)計算食品的粗蛋白含量，既無法區(qū)別樣品中的非蛋白質含氮物質，也不適用于添加非蛋白質含氮物質的樣品測定。上述3 項實驗分別檢測樣品中總氮量、內(nèi)源性非蛋白質氮含量、外源性人為添加物的氮含量，圍繞總氮量，彼此內(nèi)在聯(lián)系。實驗方法上，前2 者采用凱氏定氮法，第3 者采用離子色譜法，都是學科研究的傳統(tǒng)實驗手段，是學生必須掌握的技能。3 者有機融合為綜合性實驗“食品中含氮物質測定”。

1.2 實驗目的與實驗樣品的選擇

實驗樣品通常根據(jù)實驗原理和實驗目的而選擇。食品中含氮物質測定的目的是檢測食品中蛋白質、揮發(fā)性鹽基氮、亞硝酸鹽及硝酸鹽含量，評價食物的單一營養(yǎng)成分，評估食品加工過程中的腐敗變質程度，考察食品添加劑的添加限量及其可能帶來的人體健康風險。該實驗綜合納入多個檢測指標，不同組學生可將較成熟的實驗方法與實際專業(yè)問題聯(lián)系，進而制定實驗方案，選擇實驗樣品，達到不同層面的研究目的。例如，選擇火腿腸為樣品檢測其蛋白質含量、評估其腐敗變質程度、評價其亞硝酸鹽及硝酸鹽的食品衛(wèi)生狀況；選擇火腿腸和臘腸為樣品比較2 者的蛋白質含量，評估兩種加工方式中食品的衛(wèi)生安全狀態(tài)；選擇合理儲存的火腿腸和誘發(fā)腐敗變質的火腿腸為樣品，評價火腿腸存放過程中蛋白質的降解規(guī)律，評價食品添加劑的防腐作用［5-6］。

1.3 實驗技術路線的設計

實驗的3 個檢測指標不僅原理存在聯(lián)系，而且檢測方法也相互關聯(lián)。實驗基本技術路線著重體現(xiàn)實驗的整體性，以四分法取適當量的火腿腸樣品，均分為A、B、C 3 份進行實驗（見圖1）。著重體現(xiàn)實驗的整體性，通過提問引導學生在整體框架中發(fā)現(xiàn)彼此之間的關聯(lián)，理解實驗整體設計和擬解決的專業(yè)問題。有意增加了離子色譜法測定食品亞硝酸鹽及硝酸鹽含量，使學生深入理解凱氏定氮法的應用局限，進而理解食物成分與食品加工衛(wèi)生標準的檢測意義。

圖1 食品中含氮物質測定實驗技術路線

該項目為學生提供了開放設計的載體，呈現(xiàn)科學研究的探索性。在實驗基本技術路線的基礎上，學生根據(jù)不同樣品對方案再細化，以解決不同層面的專業(yè)性問題，從而體驗科研設計思想，建立基本的科研思維。實驗技術路線的設計還可根據(jù)非蛋白質氮的存在形式，比如氨基酸或三聚氰胺，拓展實驗內(nèi)容或替換實驗方法，擴大難度和廣度。

1.4 硬件條件對教學進度的支撐

高階的專業(yè)實驗應是依托解決專業(yè)問題，既融合多種方法實現(xiàn)研究目的，又納入科研新方法，新設備［7］。實驗教學的硬件條件支撐專業(yè)教學實驗的創(chuàng)新與挑戰(zhàn)。我院公共衛(wèi)生與預防醫(yī)學專業(yè)福建省實驗教學示范中心為本實驗提供了寬敞的實驗場地和充足的大型儀器設備（見圖2），消除了傳統(tǒng)方法中耗時長、高溫強酸操作不便、消化難度大等教學實施不利因素［8］，提高教學效率，促成該實驗由學生自主優(yōu)化，在多個實驗室交叉輪轉實施。實驗整體進度如表1所示。

表1 食品中含氮物質測定實驗進度表

圖2 食品中含氮物質測定實驗用儀器

2 教學模式

聚焦能力培養(yǎng)，激發(fā)學生學習的主動性，課程擯棄“課前大包大攬，課內(nèi)按部就班”的模式，采用小班小組輪轉，以“學”為中心的混合式教學，促成學生全過程自主參與，教師全過程引導［9-11］。

2.1 課前準備

課前訓練學生自主學習和組織實施的能力。在廈門大學課程中心平臺發(fā)布學習資料和儀器操作視頻，介紹項目的背景、目的，拋出問題“對于添加外源含氮物質的食品，如何準確測定其蛋白質含量”“如何評價動物性食品的鮮度”。學生課前1 周提交預習報告和實驗分工進度表，教師重點考察學生對項目原理的理解、整體流程的設計和組織實施方案。預習報告通過的小組方可進行后續(xù)學習。

2.2 分工實施與質量控制

課堂上，教師講解實驗目的、基本技術路線，引導學生發(fā)現(xiàn)專業(yè)問題。學生自行擬定待研究的實驗項目，優(yōu)化實驗方案。教師引導建立實驗質量控制，小組方案設試劑空白、平行樣重復、空白加標、樣品加標實驗，每兩組之間平行重復。學生自主實施方案，掌握實驗步驟、儀器操作使用、過程記錄、數(shù)據(jù)整理、問題歸納、結果計算與判斷等，提升實驗操作素質，進而實現(xiàn)問題求解。教師重點監(jiān)督學生的操作規(guī)范、執(zhí)行的條理與進度、團隊協(xié)作、安全意識等，通過糾錯、把關實驗質量使學生發(fā)現(xiàn)錯誤，加深理解，逐漸形成全局觀念，意識到實驗設計與研究目的、實驗優(yōu)化與方法的關聯(lián)。

2.3 問題引導式教學

在教學過程中重視設置針對性的思考題，引發(fā)學生對實驗原理、方案設計、操作方法的深度思考。以“火腿腸的蛋白質含量高，你信嗎”導入實驗任務；在操作指導中分階段提出針對性問題，如：①原子吸收法檢測食物中重金屬含量，使用微波消解儀處理樣品，為何本實驗不用此法消解食物樣品？又為何測定TVBN含量時不進行樣品的消化？②蛋白質含量測定時用氫氧化鈉蒸餾，TVBN 含量測定時則加入氧化鎂蒸餾，這是為什么？③為什么蛋白質含量與TVBN含量的計算公式有差別？④樣品中有多少蛋白質腐敗變質？⑤“食物含有亞硝酸鹽就會中毒嗎？”采用引趣、激疑、懸念等方式引導問題，激發(fā)學生探究的熱情，為課程后續(xù)的設計性實驗做鋪墊。

2.4 項目總結與討論

實驗報告著重強化學生思考與分析：①總結方法學的收獲與技能的提高，討論分析不理想結果，步驟優(yōu)化與調整的效果；②討論項目所設定的問題是否得到了解決，實驗結果如何評價；③展示對實驗／實踐全程理解與掌握，詳盡闡述實施階段與預習階段對具體內(nèi)容的理解差異，體會“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，進而體悟解決問題的思想；④教師在批閱報告后，組織課堂討論、點評、答疑，引導學生總結提煉、修正錯誤、舉一反三。條件允許可鼓勵學生重復實驗。

3 特色與成效

（1）實驗特色。①聚焦能力培養(yǎng)，圍繞專業(yè)問題，提升實驗任務的高階性和挑戰(zhàn)度，培養(yǎng)學生綜合分析和解決問題的能力；②聚焦實驗原理，突出方法和檢測指標之間的聯(lián)系，加強學生深度理解；③突破傳統(tǒng)方法局限，解決專業(yè)問題的路徑可拓展、可升級、可創(chuàng)新；④問題引導式教學引發(fā)思考，學生主動參與性強；⑤綜合了學科經(jīng)典實驗方法，可應用于實際研究，成為學生開展設計性實驗、畢業(yè)設計的基礎，努力打造具備高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的“金課”。

（2）教學成效。①學生掌握了檢測原理和方法，深入學習實驗質量控制的手段，技能素質獲得提高；②學生在技術路線的優(yōu)化設計中體驗解決問題的過程，實現(xiàn)舉一反三；③打破傳統(tǒng)方法的應用局限，學生開闊思維；④分組開展全過程自主實驗，增進學生組織協(xié)調和團隊合作能力；⑤初步建立了科研思維。

4 結語

高質量的專業(yè)實驗教學不僅是技術方法的教與學，更是需要教師團隊積累豐富的科研和教學經(jīng)驗，深入思考，熱情投入，對教學模式充分理解和靈活運用［12］，在帶領學生解決問題的過程中傳遞方法論的思想，方可彰顯教學實驗的魅力。

2020 年新型冠狀病毒肺炎全球流行，提示公共衛(wèi)生與預防醫(yī)學專業(yè)人才應具備綜合分析的系統(tǒng)思維和解決復雜性專業(yè)問題的全局把控能力［13-14］。新的社會發(fā)展形勢與國家健康發(fā)展戰(zhàn)略對該專業(yè)人才的能力也提出更高的要求［15］。我校預防醫(yī)學專業(yè)獲批2020年度國家級一流本科專業(yè)建設點，其中一項重要的建設任務是堅持立德樹人，著重培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才［16］，在推進教學改革中將注重在實戰(zhàn)中加強創(chuàng)新和應用能力培養(yǎng)，強化探索“理論+實踐+現(xiàn)場”的能力培養(yǎng)路徑。食品中含氮物質測定實驗精巧設計，以任務引導、啟發(fā)學生探索專業(yè)問題的解決方案，訓練綜合應用能力，培養(yǎng)解決問題的思維，使之具備自我更新的能力，體悟所學專業(yè)的實際工作意義，為相關專業(yè)的實驗教學提供參考借鑒。