針對(duì)食品工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的儀器分析教學(xué)模式探討

張寒俊 吳波 王展 楊國(guó)燕

摘要：根據(jù)食品工程專業(yè)培養(yǎng)方案及學(xué)科特點(diǎn)，充分利用高校教學(xué)改革契機(jī)，從整合教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法、多手段豐富課程內(nèi)容、提升實(shí)驗(yàn)科研能力、改革考核方式入手，設(shè)計(jì)合理的儀器分析教學(xué)模式并進(jìn)行實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：食品工程專業(yè);儀器分析;教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.41? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）40-0197-03

近年來(lái)，地方高校如何培養(yǎng)具有較強(qiáng)社會(huì)適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，其教學(xué)改革一直備受關(guān)注[1，2]。食品工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)為既能綜合運(yùn)用工科理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，又能從事新技術(shù)新產(chǎn)品的研發(fā)，并能勝任相關(guān)管理工作的高素質(zhì)復(fù)合應(yīng)用型人才。儀器分析作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)目的是使學(xué)生掌握儀器分析基本原理、基本方法和儀器操作技能，通過(guò)學(xué)習(xí)和實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，其教學(xué)模式面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)[3]?，F(xiàn)行的儀器分析課程需要更新觀念來(lái)構(gòu)建適應(yīng)全新人才培養(yǎng)模式，滿足專業(yè)方向的課程體系和教學(xué)措施。

一、儀器分析課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

當(dāng)前食品工程專業(yè)所開設(shè)的儀器分析課程分為理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分，理論教學(xué)以紫外-可見光譜、分子熒光、電位分析、色譜分析等內(nèi)容為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)以演示實(shí)驗(yàn)為主。該課程面向食品工程、動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)、化工輕工、生物工程、制藥工程等十幾個(gè)不同專業(yè)，受師資和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等多方面因素的影響致使教學(xué)內(nèi)容趨同。雖然這種教學(xué)模式能讓學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)的分析方法有一個(gè)較為全面的認(rèn)知，但是其弊端也是一目了然的，無(wú)法突出本專業(yè)獨(dú)特的分析方法和研究手段。在食品工程和食品檢測(cè)中普遍使用的色譜、光譜、質(zhì)譜等研究手段，其相關(guān)內(nèi)容應(yīng)在教學(xué)中得到體現(xiàn)和重視，因此在課程教學(xué)中以教學(xué)大綱為基礎(chǔ)，根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)適當(dāng)調(diào)整重點(diǎn)內(nèi)容，注重課程的實(shí)用性，才能吸引學(xué)生并引起他們的重視。

要想學(xué)好儀器分析，需要具備化學(xué)、物理、生物、光學(xué)電學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)及軟件等多學(xué)科知識(shí)儲(chǔ)備，而受到實(shí)際的學(xué)制學(xué)分等多因素的影響，食品工程專業(yè)的學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)明顯不足，比如：只開設(shè)普通物理學(xué)，大二時(shí)物理化學(xué)課程與儀器分析課程安排并行，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理課程安排在大三即儀器分析之后，這些都增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。

儀器分析涉及的范圍很廣，包括光學(xué)分析法、電化學(xué)分析法、色譜法（又稱分離分析法）、熱分析法和質(zhì)譜法等，各類方法都需要采用專門的大型儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)其分析目的。因大多數(shù)儀器價(jià)格昂貴，受經(jīng)費(fèi)和場(chǎng)地的限制，目前只能基本滿足儀器分析教學(xué)需要的儀器品種，但數(shù)量嚴(yán)重不足，課程組采取多人分組循環(huán)、教學(xué)觀摩實(shí)驗(yàn)等方法開設(shè)儀器分析教學(xué)實(shí)驗(yàn)，并且儀器分析課程中設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)量明顯少于其他學(xué)科。這種實(shí)驗(yàn)課的方式使學(xué)生的動(dòng)手能力訓(xùn)練嚴(yán)重不足，導(dǎo)致他們?cè)诖笏牡漠厴I(yè)論文工作中困難重重，甚至?xí)o今后的研究生課題的造成不便。

二、新的儀器分析教學(xué)模式的幾點(diǎn)思路

1.結(jié)合食品專業(yè)特點(diǎn)整合教學(xué)內(nèi)容以提高課程教學(xué)效果。剛開始學(xué)習(xí)儀器分析課程時(shí)常有學(xué)生對(duì)為什么要學(xué)習(xí)儀器分析、儀器分析的用處有疑問(wèn)，因此培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是打消學(xué)生疑慮的第一步[4]。在課堂教學(xué)中，引用現(xiàn)實(shí)生活案例及學(xué)科前沿知識(shí)輔助教學(xué)，例如采用三聚氰胺事件輔助講授利用電化學(xué)方法、色譜法、凱氏定氮法測(cè)定食品藥品中的蛋白質(zhì)含量，用瘦肉精事件輔助色譜分析教學(xué)。隨著儀器分析行業(yè)的發(fā)展，許多在線分析、快速測(cè)定方法層出不窮，在課堂教學(xué)中適當(dāng)涉及相關(guān)內(nèi)容，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

注重與食品專業(yè)前沿緊密結(jié)合，例如講解電位分析法時(shí)，介紹地溝油最新專利檢測(cè)方法;講解光譜學(xué)和色譜學(xué)時(shí)，討論如何利用紫外可見光譜及高效液相色譜檢測(cè)可食用植物（如紫蘇、銀杏葉等）中有效成分的結(jié)構(gòu)特征和定量分析。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中可將本學(xué)科內(nèi)容與食品化學(xué)、食品分析等課程內(nèi)容相銜接，提升課程之間的聯(lián)系及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

重難點(diǎn)內(nèi)容適宜采用講解與討論并重型教學(xué)法。這種教學(xué)法是能同時(shí)發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用及學(xué)生的主體作用，發(fā)揚(yáng)課堂教學(xué)中民主作風(fēng)的一種課堂教學(xué)方法，是讓學(xué)生在老師講解知識(shí)點(diǎn)后，通過(guò)討論或辯論深入發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、獲得知識(shí)、培養(yǎng)能力的一種課堂形式[5]。教師合理地設(shè)計(jì)出要討論的問(wèn)題，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的潛能，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。問(wèn)題設(shè)計(jì)的恰當(dāng)與否，主要取決于教師對(duì)教材的理解程度，直接影響學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容理解的深度與廣度。在教師的講解啟發(fā)下，通過(guò)對(duì)問(wèn)題不同層次的設(shè)計(jì)，啟發(fā)學(xué)生就特定問(wèn)題發(fā)表見解，以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和求實(shí)創(chuàng)新的精神。例如：在儀器分析課程紫外可見分光光度法和熒光光度法的學(xué)習(xí)中，筆者精心設(shè)計(jì)了八個(gè)問(wèn)題（如圖所示）。這八個(gè)問(wèn)題包含了教學(xué)內(nèi)容的重難點(diǎn)。通過(guò)對(duì)這八個(gè)問(wèn)題的討論，學(xué)生總結(jié)出了這兩種方法之間的相同點(diǎn)（基本原理相同）和儀器設(shè)計(jì)上的三個(gè)不同點(diǎn)。第八個(gè)問(wèn)題屬于知識(shí)拓展問(wèn)題，加深難度。另外，在討論中增加常用顯色劑和熒光衍生劑的介紹，擴(kuò)展儀器的應(yīng)用實(shí)例。由于這門課程具有分析方法種類多、相互關(guān)聯(lián)少的特點(diǎn)，因此盡量挖掘各方法之間的關(guān)聯(lián)，有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握，幫助學(xué)生通過(guò)適當(dāng)?shù)谋容^發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。

運(yùn)用綜合對(duì)比教學(xué)法是儀器分析課堂上必要的重要手段。儀器分析課程包括多種大型儀器的工作原理、儀器結(jié)構(gòu)、使用方法及分析方法的建立等教學(xué)內(nèi)容，每種大型儀器原理自成系統(tǒng)，而且有些儀器原理及結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)容很抽象，教師講課難，學(xué)生學(xué)習(xí)也困惑。在實(shí)際教學(xué)中，運(yùn)用儀器的工作原理或結(jié)構(gòu)為主線，對(duì)相對(duì)獨(dú)立的不同分析方法進(jìn)行歸納與分類，通過(guò)對(duì)比、分析，找出不同分析方法在工作原理、儀器結(jié)構(gòu)和應(yīng)用方面的共性，適當(dāng)?shù)瘑蝹€(gè)儀器的內(nèi)容講解，總結(jié)出課程教學(xué)內(nèi)容的連貫性和系統(tǒng)性，然后突出各類分析法之間的差異[6]。

2.采用多媒體教學(xué)手段豐富課程內(nèi)容。多媒體教學(xué)已廣泛應(yīng)用到課堂教學(xué)，制作多媒體教學(xué)課件，flash動(dòng)畫，再結(jié)合設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了的板書，對(duì)抽象的儀器分析原理及儀器結(jié)構(gòu)進(jìn)行輔助教學(xué)，加深學(xué)生對(duì)概念的理解，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶。例如將色譜分析中的經(jīng)典組分差速遷移實(shí)驗(yàn)制成動(dòng)畫，學(xué)生可以直觀地觀察組分的流出與檢測(cè)器信號(hào)的產(chǎn)生，更好地理解色譜分析過(guò)程。

充分利用學(xué)校的精品課程網(wǎng)站，設(shè)計(jì)好教學(xué)內(nèi)容，拓展課外閱讀給有余力的學(xué)生，及時(shí)解答學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的疑問(wèn)，保持良好的師生互動(dòng)。并且網(wǎng)站課程內(nèi)容應(yīng)避免儀器圖片的粘貼或儀器工作流程的復(fù)制，還應(yīng)充分利用儀器廠家提供的模擬軟件，跟蹤國(guó)內(nèi)外專業(yè)教學(xué)軟件開發(fā)的最新動(dòng)態(tài)，多采用高水平的教學(xué)資源，讓課程內(nèi)容及時(shí)與學(xué)科前沿保持一致。有條件的話，還應(yīng)盡可能多利用虛擬實(shí)驗(yàn)室?guī)椭鷮W(xué)生理解課程的重難點(diǎn)，開設(shè)部分虛擬儀器分析實(shí)驗(yàn)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.注重動(dòng)手能力的培養(yǎng)，啟發(fā)科研思路。在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中堅(jiān)持預(yù)習(xí)制度，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立操作儀器，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。如在完成氣相色譜定性定量分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)之后，鼓勵(lì)有興趣的學(xué)生設(shè)計(jì)利用氣相色譜儀分析白酒中的風(fēng)味成分及其含量，學(xué)生從文獻(xiàn)查找、樣品采集、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、儀器參數(shù)摸索、數(shù)據(jù)分析等多個(gè)角度對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在討論可行性之后，按照所設(shè)計(jì)方法完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生普遍表示通過(guò)學(xué)習(xí)儀器分析培養(yǎng)了科研思路并掌握了一定的科研方法。

4.多樣化考核形式，鼓勵(lì)全面發(fā)展。常規(guī)的課程考核多是一張?jiān)嚲?，開卷筆試，教師僅僅根據(jù)卷面成績(jī)無(wú)法對(duì)教學(xué)效果及學(xué)生成績(jī)進(jìn)行真實(shí)有效的評(píng)價(jià)。筆者采用更科學(xué)、多樣化的考核形式，包括試卷考核（60%）、課堂考核和作業(yè)考核（20%）、實(shí)驗(yàn)課能力考核（20%）等形式。期末試卷適當(dāng)降低難度，采用閉卷形式，題型涵蓋選擇題、填空題、計(jì)算題、簡(jiǎn)答題等多種題型，突出知識(shí)的活學(xué)活用，與專業(yè)應(yīng)用貼合，綜合評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)基本概念、基本理論、實(shí)際應(yīng)用知識(shí)的掌握。

多樣化的考核形式避免了單純的應(yīng)試教育，將課堂表現(xiàn)和作業(yè)考核及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰己思{入期末總成績(jī)核算，卷面成績(jī)較高的學(xué)生綜合成績(jī)未必優(yōu)秀，以此引導(dǎo)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)、注重團(tuán)隊(duì)合作及與人交流討論問(wèn)題的能力的訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

三、小結(jié)

改進(jìn)后的教學(xué)模式在教學(xué)過(guò)程中均開展課堂討論，分享諾貝爾獎(jiǎng)獲得者生平，設(shè)計(jì)儀器分析實(shí)驗(yàn)，學(xué)生參與教師課題組做課題。某年級(jí)某班食品工程專業(yè)中84.6%的學(xué)生較好地掌握了儀器分析基本原理及應(yīng)用，在課堂小組討論，課下作業(yè)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告等考核環(huán)節(jié)表現(xiàn)優(yōu)秀，具備一定的實(shí)踐創(chuàng)新能力。教師在教學(xué)過(guò)程中也提升了自己的課堂組織能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、教材整合能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力，取得了“教學(xué)相長(zhǎng)”的良好效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳繼魁，周冬香，毛芳.儀器分析課程的教學(xué)改革與探索[J].大學(xué)化學(xué)，2013，28（3）：28-30.

[2]李志英.地方高師儀器分析課程的改革與實(shí)踐[J].廣東化工，2014，42（24）：205-206，213.

[3]李健，劉寧，吳春，等.“儀器分析”研究性教學(xué)方法的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2014，17（1）：85-87.

[4]王媛媛，司友琳，袁菲菲，陶兆林.醫(yī)學(xué)院校制藥工程專業(yè)儀器分析教學(xué)模式探討[J].包頭醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（1）：151-153.

[5]任玉蘭，邵艷秋，羅玉杰.討論式教學(xué)法在儀器分析教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育與職業(yè)，2014（21）：151-152.

[6]陳景文.理工科院校儀器分析課程教學(xué)改革探索.大學(xué)化學(xué)，2010，25（2）：29-31.