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针对食品工程应用型人才培养的仪器分析教学模式探讨

来源:教育教学论坛     2019-11-20 11:17:34      点击:
针对食品工程应用型人才培养的仪器分析教学模式探讨
 
               张寒俊   吴 波   王 展   杨国燕   
 
                             (武汉轻工大学 食品科学与工程学院,湖北 武汉430023)
 
摘  要:根据食品工程专业培养方案及学科特点,充分利用高校教学改革契机,从整合教学内容、创新教学方法、多手段丰富课程内容、提升实验科研能力、改革考核方式入手,设计合理的仪器分析教学模式并进行实践,取得了良好的教学效果。
关键词:食品工程专业,仪器分析,教学模式       教育教学论坛
 
Exploration on teaching model of Instrumental Analysis for the Applicational-Type Professional Cultivate in School of Food Science and Engineering
ZHANG Hanjun   WU Bo   WANG Zhan   YANG Guoyan
 
(School of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023,China)
 
Abstract:  According to the training program and characteristic of subject of food engineering, made full use of the chance of the teaching reform, integration of teaching content, developing pedagogy, riching course content by multi measures, promoting practical innovation ability and revolution of the evaluation mode, designed and practiced reasonable teaching model of Instrumental Analysis, and have achieved favourable teaching effect.
KEY WORD:  Food Science and Engineering, Instrumental Analysis, teaching model
 
近年来,地方高校如何培养具有较强社会适应能力和竞争能力的高素质应用型人才,其教学改革一直备受关注[1,2]。食品工程专业培养目标为既能综合运用工科理论知识解决实际问题,又能从事新技术新产品的研发,并能胜任相关管理工作的高素质复合应用型人才。仪器分析作为专业基础课程,其教学目的是使学生掌握仪器分析基本原理、基本方法和仪器操作技能,通过学习和实践培养学生发现问题、解决问题的能力,其教学模式面临着严峻的考验[3]。现行的仪器分析课程需要更新观念来构建适应全新人才培养模式,满足专业方向的课程体系和教学措施。
 
一、仪器分析课程教学现状分析
当前食品工程专业所开设的仪器分析课程分为理论教学和实验教学两部分,理论教学以紫外-可见光谱、分子荧光、电位分析、色谱分析等内容为主,实验教学以演示实验为主。该课程面向食品工程、动物营养、化工轻工、生物工程、制药工程等十几个不同专业,受师资和实验室建设等多方面因素的影响致使教学内容趋同。虽然这种教学模式能让学生对传统的分析方法有一个较为全面的认知,但是其弊端也是一目了然的,无法突出本专业独特的分析方法和研究手段。在食品工程和食品检测中普遍使用的色谱、光谱、质谱等研究手段,其相关内容应在教学中得到体现和重视,因此在课程教学中以教学大纲为基础,根据专业特点适当调整重点内容,注重课程的实用性,才能吸引学生并引起他们的重视。
    要想学好仪器分析,需要具备化学、物理、生物、光学电学、电子学、计算机及软件等多学科知识储备,而受到实际的学制学分等多因素的影响,食品工程专业的学生的专业基础知识明显不足,比如:只开设普通物理学,大二时物理化学课程与仪器分析课程安排并行,实验数据处理课程安排在大三即仪器分析之后,这些都增加了学生的学习难度。
仪器分析涉及的范围很广,包括光学分析法、电化学分析法、色谱法(又称分离分析法)、热分析法和质谱法等,各类方法都需要采用专门的大型仪器来实现其分析目的。因大多数仪器价格昂贵,受经费和场地的限制,目前只能基本满足仪器分析教学需要的仪器品种,但数量严重不足,课程组采取多人分组循环、教学观摩实验等方法开设仪器分析教学实验,并且仪器分析课程中设计性、综合性实验项目的数量明显少于其他学科。这种实验课的方式使学生的动手能力训练严重不足,导致他们在大四的毕业论文工作中困难重重,甚至会给今后的研究生课题的造成不便。
 
二、新的仪器分析教学模式的几点思路
1. 结合食品专业特点整合教学内容以提高课程教学效果
刚开始学习仪器分析课程时常有学生对为什么要学习仪器分析、仪器分析的用处有疑问,因此培养学生的学习兴趣是打消学生疑虑的第一步[4]。在课堂教学中,引用现实生活案例及学科前沿知识辅助教学,例如采用三聚氰胺事件辅助讲授利用电化学方法、色谱法、凯氏定氮法测定食品药品中的蛋白质含量,用瘦肉精事件辅助色谱分析教学。随着仪器分析行业的发展,许多在线分析、快速测定方法层出不穷,在课堂教学中适当涉及相关内容,可提高学生的学习兴趣。
注重与食品专业前沿紧密结合,例如讲解电位分析法时,介绍地沟油最新专利检测方法; 讲解光谱学和色谱学时,讨论如何利用紫外可见光谱及高效液相色谱检测可食用植物(如紫苏、银杏叶等)中有效成分的结构特征和定量分析。学生在学习的过程中可将本学科内容与食品化学、食品分析等课程内容相衔接,提升课程之间的联系及学生的学习兴趣。
重难点内容适宜采用讲解与讨论并重型教学法。这种教学法是能同时发挥教师的主导作用及学生的主体作用,发扬课堂教学中民主作风的一种课堂教学方法,是让学生在老师讲解知识点后,通过讨论或辩论深入发现问题、获得知识、培养能力的一种课堂形式[5]。教师合理地设计出要讨论的问题,以激发学生学习的潜能,提升学生的综合素质。问题设计的恰当与否,主要取决于教师对教材的理解程度,直接影响学生对教学内容理解的深度与广度。在教师的讲解启发下,通过对问题不同层次的设计,启发学生就特定问题发表见解,以培养学生的独立思考能力和求实创新的精神。例如:在仪器分析课程紫外可见分光光度法和荧光光度法的学习中,笔者精心设计了八个问题(如图所示)。这八个问题包含了教学内容的重难点。通过对这八个问题的讨论,学生总结出了这两种方法之间的相同点(基本原理相同)和仪器设计上的三个不同点。第八个问题属于知识拓展问题,加深难度。另外,在讨论中增加常用显色剂和荧光衍生剂的介绍,扩展仪器的应用实例。由于这门课程具有分析方法种类多、相互关联少的特点, 因此尽量挖掘各方法之间的关联,有助于学生对知识点的理解与掌握,帮助学生通过适当的比较发现其中的规律。
 

 
                         光谱分析法的教学设计图
 
    运用综合对比教学法是仪器分析课堂上必要的重要手段。仪器分析课程包括多种大型仪器的工作原理、仪器结构、使用方法及分析方法的建立等教学内容,每种大型仪器原理自成系统,而且有些仪器原理及结构部分的内容很抽象,教师讲课难,学生学习也困惑。在实际教学中,运用仪器的工作原理或结构为主线,对相对独立的不同分析方法进行归纳与分类,通过对比、分析,找出不同分析方法在工作原理、仪器结构和应用方面的共性,适当淡化单个仪器的内容讲解,总结出课程教学内容的连贯性和系统性,然后突出各类分析法之间的差异[6]
 
2. 采用多媒体教学手段丰富课程内容
多媒体教学已广泛应用到课堂教学,制作多媒体教学课件,flash动画,再结合设计简单明了的板书,对抽象的仪器分析原理及仪器结构进行辅助教学,加深学生对概念的理解,对知识点的记忆。例如将色谱分析中的经典组分差速迁移实验制成动画,学生可以直观的观察组分的流出与检测器信号的产生,更好地理解色谱分析过程 。
充分利用学校的精品课程网站,设计好教学内容,拓展课外阅读给有余力的学生,及时解答学生在学习过程中的疑问,保持良好的师生互动。并且网站课程内容应避免仪器图片的粘贴或仪器工作流程的复制,还应充分利用仪器厂家提供的模拟软件,跟踪国内外专业教学软件开发的最新动态,多采用高水平的教学资源,让课程内容及时与学科前沿保持一致。有条件的话,还应尽可能多利用虚拟实验室帮助学生理解课程的重难点,开设部分虚拟仪器分析实验,以激发学生的学习兴趣。
 
3. 注重动手能力的培养 启发科研思路
在实验课教学中坚持预习制度,鼓励学生独立操作仪器,在实验中发现问题,解决问题,自己动手设计实验。如在完成气相色谱定性定量分析实验教学之后,鼓励有兴趣的学生设计利用气相色谱仪分析白酒中的风味成分及其含量,学生从文献查找,样品采集,实验过程,仪器参数摸索,数据分析等多个角度对实验进行设计,在讨论可行性之后,按照所设计方法完成实验。学生普遍表示通过学习仪器分析培养了科研思路并掌握了一定的科研方法。
 
4. 多样化考核形式 鼓励全面发展
常规的课程考核多是一张试卷,开卷笔试,教师仅仅根据卷面成绩无法对教学效果及学生成绩进行真实有效的评价。笔者采用更科学、多样化的考核形式,包括试卷考核(60%)、课堂考核和作业考核(20%)、实验课能力考核(20%)等形式。期末试卷适当降低难度,采用闭卷形式,题型涵盖选择题、填空题、计算题、简答题等多种题型,突出知识的活学活用,与专业应用贴合,综合评价学生对基本概念、基本理论、实际应用知识的掌握。
多样化的考核形式避免了单纯的应试教育,将课堂表现和作业考核及实验能力考核纳入期末总成绩核算,卷面成绩较高的学生综合成绩未必优秀,以此引导学生重视实验课学习、注重团队合作及与人交流讨论问题的能力的训练,促进学生全面发展。
 
三、小 结
改进后的教学模式在教学过程中均开展课堂讨论,分享诺贝尔奖获得者生平,设计仪器分析实验,学生参与教师课题组做课题。某年级某班食品工程专业中84.6%的学生较好地掌握了仪器分析基本原理及应用,在课堂小组讨论,课下作业,实验报告等考核环节表现优秀,具备一定的实践创新能力。教师在教学过程中也提升了自己的课堂组织能力,语言表达能力,教材整合能力,实践创新能力,取得了“教学相长”的良好效果。
 
 
参考文献:
[1]吴继魁,周冬香,毛芳.仪器分析课程的教学改革与探索[J].大学化学,2013,28(3):28-30.
[2]李志英.地方高师仪器分析课程的改革与实践[J].广东化工,2014,42(24):205—206,213.
[3]李健,刘宁,吴春等.“仪器分析”研究性教学方法的探索与实践[J].实验室科学,2014,17(1):85-87
[4]王媛媛,司友琳,袁菲菲,陶兆林.医学院校制药工程专业仪器分析教学模式探讨[J].包头医学院学报,2016(1):151-153
[5]任玉兰,邵艳秋,罗玉杰.讨论式教学法在仪器分析教学中的应用[J].教育与职业,2014(21):151-152
[6]陈景文.理工科院校仪器分析课程教学改革探索.大学化学,2010,25(2):29-31
 
作者简介:张寒俊 (1975—),女,副教授/硕士;主要从事仪器分析课程的教学、天然活性物质的开发及检测工作。
基金项目:武汉轻工大学2017年校级精品资源课程立项建设项目
 
收稿日期:2019-8-10


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