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中图分类号:G642.0 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2013)12-0086-02
食品安全关系到公众的生命健康和社会稳定,是一个重大的公共卫生问题。近年来,苏丹红、塑化剂、地沟油等食品安全重大事故频频发生,食品安全形势日益严峻,已威胁到我国食品行业的竞争秩序和良性发展,并成为阻碍我国食品出口业发展的桎梏[1]。在这一形势下,如何培养职业道德高、综合素质强的食品安全人才成为各大高校急需解决的问题。根据各高校食品类专业十几年建设经验,如何将化学类基础课程与食品类专业课程体系进行完美融合,并在化学类基础课程教学中凸显食品类专业特色已成为完善教学体系、提高教学质量的一种重要途径。近几年来,北京工业大学生命科学与生物工程学院灵活运用多种教学方法组织教学,在课堂上取得很好的反响。现将经验进行总结,希望能为其他院校此课程的建设提供参考。
1 分析化学教学现状
分析化学是食品类专业的基础课,旨在通过阐述分析化学基本知识,为食品类专业提供研究食品营养与功能成分以及食品添加剂的理化检验原理、技术和方法,同时也为提高学生的科学素养打下坚实的基础[2]。作为一门理论与实践相结合的学科,大多数初学者并不清楚教学实践对于分析化学的重要性;另外大部分高校食品专业的分析化学课程都由化学专业教师担任,他们往往容易忽视此课程与食品类专业的联系,授课重点、实验内容设计与食品专业脱钩,导致理论与实际需求错位;而且教材中抽象理论多,内容枯燥难以理解,难以调动学生的学习积极性。
2 分析化学教学改革与探索
2.1 根据专业特点整合教学内容,突出教学重点
根据北京工业大学的学科发展情况,在认真学习分析化学教学大纲,研究其在整个专业课程体系中的地位和作用以及课程内容的深度、广度、要点、重点后,在原有化学分析基础上将仪器分析定量部分加入到教学中[3],同时加强分析化学与食品学科的联系。具体教学内容做如下调整:将四大平衡(酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定和沉淀滴定)的内容精选讲解,避免重复,减少繁琐计算,增加色谱分析、光谱分析等食品检验运用较多的仪器分析技术。此外,将10余年来的国内外相关科研积累融入教学内容中。教学内容注重与食品专业学科发展相结合,与本专业后续课程相衔接。分析化学为食品专业领域的前沿课题提供方法和技术支持,如食品农药残留的检验、食品添加剂的鉴定等[4]。同时也为本专业后续开设的课程如食品化学、食品分析奠定基础。整合后的教学内容既使学生更系统地学习分析化学知识,更好地培养学生准确的“量”的概念,又了解该课程在食品专业中的重要地位,让学生感受到学有所用。
2.2 结合专业特点,注重专业思维塑造
作为食品质量检测手段,分析化学对于数据的记录及处理有着相当严格的要求。在进行理论课讲授时,特别强调学生对数据记录的规范性,同时辅以实用的数理统计以及生物统计知识和技巧,教会学生如何记录数据和分析处理数据,培养他们求实严谨的科研作风。在平时的教学活动中,不仅要教授给学生严谨完备的理论知识,同时要传授给他们严格规范的实验技术技巧,在授课过程中还给学生介绍开放性题目、让学生撰写小论文、开发学生思维、鼓励小组讨论。每个学生定期独立制作一个课件,优秀课件在教师指导下进行5~10分钟课堂演示。通过学生参与教学过程,培养学生的自学能力、科学精神和创新能力。
2.3 结合教学大纲,利用多种媒介创新教学方法
传统的教学模式是“一言堂”,教师为教而教,学生为学而学,很难发挥自身的主体作用[5]。分析化学中充满繁琐的公式以及数学推导和论证,如多元酸碱反应和电化学平衡,学生普遍反应难以掌握。这就使得直观的化学反应变成枯燥的数学计算,加之实验内容设计与食品专业脱钩,学生体会不到分析化学与自己专业的联系,导致学习兴趣和热情减退。因此在理论授课时,为了增加学生对于定量分析的感性认识和理解,在每一个专题的课程中都配合有教师示范实验操作的录像以及现场讲解,这样不仅让学生对接下来的实验课程有了初步认知,同时加强了他们对基本理论和概念的理解。在讲课过程中采取灵活多样的教学方法,注重采用启发式、研究式教学,确保教学质量。课下学生还可以在校园网内的课后教学辅导网站下载教学课件,教师通过网站、邮件对学生提出的问题进行回答,将典型的问题反馈到课堂教学中。
针对食品专业的学生,为了突出分析化学在食品领域中的应用,在课堂讲述中引入案例教学元素,在每个专题的理论讲述之后都会向学生展示大量分析化学在食品检验中的应用实例,使他们在学习专业知识的同时完备自己的专业认知体系。如在酸碱中和滴定的课时中,向学生展示食品中有机酸的测定方法;在氧化还原滴定课时中,向学生展示碘量法测定食品中的维生素C、葡萄糖的方法。
2.4 充分发挥实验教学联系化学和其他专业课程的枢纽作用
作为一门实用性很强的学科,分析化学的实验课显得尤为重要。以往实验课多是验证性和纯化学的实验,降低了学生的兴趣。因此,在分析化学理论内容改革的同时,对实验内容相应调整。在分析化学的实验课程中,首先根据教学内容安排基础实验,让学生将先前在课堂上学到的理论知识加以实践应用,加深记忆和理解,使其在掌握基本实验操作和方法的同时培养严谨的科学态度和处理解决问题的能力[6],从而提升实验结果的准确度,同时强化学生的基本实验规范和专业意识。然后开设与食品专业息息相关的代表性实验,增加综合性实验。经过实验内容的改变,分析实验不再是单纯的验证,如茶叶中铜含量的测定实验就涉及茶样的采集、保存、前处理和各项指标测定方法的确定等。实验与食品专业以及日常生活的紧密结合,大大地提高学生的参与热情,教学质量与学生的操作技能都会明显提高。
2.5 注重理论教学与实际应用的协调统一
近年来全球屡次发生大规模食品安全事件,如国外二英、苏丹红事件,我国的三聚氰胺奶粉以及席卷全国的地沟油事件。食品安全与人们的日常生活息息相关,是热点问题,也是最能吸引食品专业学生学习兴趣的问题。在基础实验之后,安排分析化学综合实验――食用油脂品质检验。通过氧化还原滴定、酸碱滴定及分光光度法等实验综合检验食用油,以日常生活中必不可少的食用油为分析样品,让学生对教师发放的盲样以及学生自带食用油进行测定,激发学生对分析实验的浓厚兴趣,大大提高学生的积极性。学生自主完成查阅资料、实验设计、实验准备、实验主体、结果记录等整个实验研究过程,综合提高学生的分析实验技能。
实验以食品质量监督检验站原始数据的记录要求,严格规范学生的实验原始记录和有效数字填写与更改,并根据实验结果对样品进行品质评价,出具符合质检站要求的品质评价报告,使学生具备在质检站工作的基本技能。实验测定结束后,对学生的实验结果进行统计分析,做出测定结果的正态分析图,进行综合评价,并由学生对自己的测定结果进行自我剖析,分享实验成败经验,从总结中巩固实验成果。
3 结语
通过教学实践发现,就教学方法而言,在遵循教学基本规律的前提下,必须因生、因课、因时而异,才能取得好的教学效果。总之,作为一门实用性很强的学科,在对食品专业学生的分析化学授课中不仅要强调理论知识的记忆和理解,同时要特别重视学生对于这门学科的感性认识以及实验动手能力。通过学生在之后课程学习中的反馈效果来看,这样的教学方法是相当成功的。笔者相信,学生通过对分析化学理论课和实验课的学习,不仅能够掌握到系统扎实的化学分析知识和专业规范的分析化学实验操作技能,同时能够收获求是严谨的科研工作作风以及不惧困难挫折、勇攀高峰的优秀个人品格。
参考文献
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[4]王力,黄高凌,陈庆绸.“无机与分析化学”课程体系的构建与优化[J].集美大学学报,2010,11(1):95-97.
【关键词】应用型院校;无机及分析化学实验;食品专业;教学探索
一直以来,大学基础化学在高等院校的教学遵循着无机化学、分析化学、有机化学、物理化学的顺序进行。近年来,随着学科交叉的不断深入和教育培养模式的不断创新,许多高校将无机化学实验和分析化学实验这两门实验课程进行内容优化,整合成了一门实验课程,即无机及分析化学实验[1]。该课程作为化学、食品、环境、生物、医药等专业的第一门基础实验课,其教学内容和教学方式对学生实验能力和创新思维能力的培养具有重要作用。广西科技大学鹿山学院是以培养应用技术型人才为宗旨的独立本科院校,学校目标是培养既具有扎实的基础理论知识又具有较强操作技能的人才。因此,作为一名担任食品专业无机及分析化学实验课程的教师,如何在化学专业知识的基础上,结合食品专业的特点,建立具有食品专业特色的无机及分析化学实验教学体系,是一个值得深思的问题。
1食品专业“无机及分析化学实验”教学现状及存在的问题
1.1课程内容多,课时少
鹿山学院食品类专业无机及分析化学实验安排在第一学期进行,选用的教材是南京大学无机及分析化学实验编写组编写,高等教育出版社出版的《无机及分析化学实验(第四版)》,全书分为化学实验基础知识、基本操作和实验两个部分,内容分为包含10章共53个实验,而这门课程安排的总学时只有32个学时,只能选取教材中的8个实验内容进行教学。因此,实验内容的选择和安排对教学质量有重要的影响。
1.2学生对实验课的重视程度不够
化学是一门以实验为基础的学科,但受到中学阶段应试教育的影响,大多数学生认为实验课是理论课的附属部分,所以学习积极性不高,重视程度不够[2]。特别是很多食品专业的学生错误地认为,化学类的实验和食品课程的内容相关性不大,在以后的学习过程中,还会有食品分析实验等课程,因此就更加不重视无机及分析化学实验课。在教学过程中笔者发现,许多学生的预习报告完全照抄实验教材,没有经过独立思考,在实验过程中有些学生盲目地跟随他人进行实验操作,实验效率低,实验报告也经常敷衍了事,甚至有部分学生抄袭他人的实验数据,这样会导致教学效果不理想,达不到无机及分析化学实验课程要求的掌握基本单元操作和培养良好科学的实验习惯的教学目的。
1.3教学手段传统单一
传统的无机及分析实验教学采取的是教师课堂讲解及重点操作步骤演示,学生再进行实际操作的上课模式。一个实验教学班通常有30多名学生,指导教师只有一名,在教师演示时会有很多学生无法看清教师的操作过程,演示效果达不到预期。并且在实验过程中,教师无法兼顾每个学生的操作过程,不能及时发现学生操作不规范的地方并给予细致指导,教学效果会受到影响。
2无机及分析化学实验教学改革的措施
2.1调整优化实验内容,以适应食品专业的特点
鹿山学院在之前的无机及分析化学实验教学过程中,化工和食品专业都是安排相同的实验内容,缺乏针对性。为了紧扣食品专业的特点,调整了部分实验项目,提高学生做实验的兴趣。例如葡萄糖是自然界分布最广且最为重要的一种单糖,在食品制造业中有着广泛的应用,针对食品专业的学生,在课程中增加了“葡萄糖含量的测定(碘量法)”实验,既达到了学习碘量法和掌握滴定单元操作的目的,同时更贴合专业特点,让学生意识到无机及分析化学实验课程所学的知识和他们的专业是紧密联系的。此外,在实验材料的选择上,尽量选择日常生活中常见的材料,将实验内容与实际生活相联系,可以激发学生的学习兴趣,提高学生的主观能动性[3]。如在进行“水中钙、镁含量的测定(配位滴定法)”实验时,让学生测定自来水中的钙、镁离子含量;在进行“醋酸标准解离常数和解离度的测定”实验时,让学生自行采购不同品牌的白醋来测定pH值。通过实验过程来看,学生在进行这两个实验项目时积极性和参与性明显更高,并且还会在课后查阅自来水中钙镁含量规定的限值,比较不同品牌白醋的酸度。由于鹿山学院的定位是应用型本科院校,食品专业不少学生将来都想考化学检验工、食品检验工等职业资格,为了满足学生的需要,实验内容也尽量向职业技术培训的方向靠拢,如在进行“天平的称量练习”时,不仅安排了电子天平的称量练习,还增加了检验工种更常使用的万分之一分析天平的称量练习,扩充了学生知识面。实验教学是融知识、能力、素质于一体,培养创新意识最有效的手段之一[4]。在实验内容安排上,先通过8个验证型实验训练学生的操作能力,最后安排一个综合型实验项目“废干电池的回收利用”,实验内容包括用废干电池制备七水合硫酸锌、氯化铵和二氧化锰,并分析这三个产物的纯度,涉及到的知识点和单元操作都是8个验证性实验已经学习的内容。我院将综合技能训练课程安排在第二学期第一周,并在第一学期结束前就将3-4名学生分成一个小组,教师不提供实验方案,让学生利用寒假时间查阅资料,小组讨论自行制定实验方案,获得任课教师批准后即开始实验。实验材料废干电池由学生准备,实验用到的装置、玻璃器皿由学生自行确定,实验用到的试剂和药品由学生自行配制,每个小组根据自己设计的实验方案进行实验,在实验过程中要求他们仔细观察现象,如实记录数据,如果遇到问题和任课教师一起讨论解决,最后按毕业论文的格式写出实验报告。这样的实验方式调动了学生的学习主动性和积极参与性,有助于培养科研意识和探究能力,也体验了团队合作的乐趣。
2.2实验预习严把关,完善考核方法
在每次实验教学前,认真检查预习报告并严格把关。为了让预习报告真正起到作用,防止完全照搬教材内容,我们要求预习报告要包含以下内容:(1)实验目的和实验原理;(2)实验用到的药品、试剂及其浓度或纯度,仪器名称和型号,玻璃器皿种类、规格和数量,这部分内容需要学生认真阅读教材内容,并经过思考总结才能完成,在讲义上找不到完全能照抄的内容;(3)以表格和流程图的形式列出实验步骤,并在相对应的位置留空以记录实验现象,实验步骤的描述要用简洁的语言来表达[5];(4)设计实验数据的记录表格。对于没有完成预习报告或预习报告不符合上述要求的学生,不得进行实验,一学期缺课2次,视为本门课程不及格,需要重修。之前在教学中对预习报告的检查不够严格,很多学生不够重视,自从制定了上述规定之后,学生们意识到实验课也会有不及格需要重修的危险,开始端正实验态度,认真完成预习报告。多年来,无机及分析化学实验的课程成绩是以课堂表现成绩(40%)和实验报告成绩(60%)进行评定,容易造成学生只注重实验报告而忽视操作技能锻炼的现象,为此,增加了操作考试,并将三个评定要素的标准进行了细化,如图1所示。实验态度和操作技能占据了课程成绩更大的比重(60%),改变了学生做实验只为了追求结果的想法,让他们更注重实验过程中操作的规范、实验现象的观察、实验中遇到问题后的反思和总结。量化后的评分体系,教师能够更公平、公正、合理的评定学生成绩,可以强化实验操作能力的训练[6]。
2.3引入基于微课的翻转课堂
2008年美国高级教学设计师DavidPenrose首先提出了“微课”的概念并成功应用到翻转课堂的教学过程中,2010年胡铁生在国内首创微课学习平台并引起了巨大的反响。教育部全国高校教师网络培训中心将微课定义为“按照课程标准及教学实践要求,以视频为主要载体,记录教师围绕某个知识点或教学环节开展的简短、完整的教学活动”。将微课引入翻转课堂可以重新调整课堂内外的时间,学生可以在课外自主学习微课,将学习决定权从教师转移给学生[7]。我们尝试了把“集热式恒温磁力搅拌器”的原理和操作视频制作成微课并让学生在预习时观看,结果发现,和之前没有微课视频对比,学生在预习时进行视频学习后能在课堂上更迅速地学会仪器操作。因此,需计划逐渐完善无机及分析化学实验的微课内容,把重结晶、称量、溶液配制、酸式和碱式滴定管的使用、移液、减压过滤、水浴加热等各种基本单元操作和万分之一分析天平、电子天平、分光光度计、酸度计等仪器原理和使用方法制作成微课,用于翻转课堂,变抽象为直观,提高预习效果,提高课堂效率,切实让学生的实验操作能力得到提高。
3结束语
根据食品专业的特点,结合应用型本科院校理论和技能并重的人才培养要求,从实验内容优化调整、实验过程严把关、考核方式改革、基于微课的翻转课堂引入等方面对“无机及分析化学实验”教学进行了思考和探索,并取得了一些成效。今后,我们将继续探索,积极创新,充分调动学生的积极性和主动性,在教学中不仅要培养学生的操作能力,更要培养学生通过查阅资料和讨论来分析问题和解决问题的能力,这样,才能提高教学质量,达到教学改革的目的。
参考文献
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分析化学是食品科学与工程专业的基础课,与后续学习的食品分析、食品质量与安全控制、食品检验技术等课程联系紧密,只有扎实掌握分析化学的基本理论、原理和实验操作技能,才能更好地学习食品分析等后续课程。目前本校食品科学与工程专业分析化学课程安排51学时,但是现在分析化学教材中教学内容比较多,因此必须要精选教学内容才能解决分析化学课程内容多和学时少的矛盾。我们选用的教材是“十二五”面向21世纪课程教材,教材为武汉大学主编的分析化学(第五版)上册,全书共分11各章节,我们将教学内容分为两个层次,第一层次是分析化学基础知识,主要包括概论、分析试样的采集和制备、分析化学中的误差与数据处理、分析化学的质量保证与质量控制、分析化学中常用的分离和富集方法;第二层次是定量分析部分,主要包括四大滴定、重量分析法和吸光光度法。第一层次主要以教师讲解和学生自学相结合,其中分析化学的质量保证与质量控制、分析化学中常用的分离和富集方法由于在后续课程中还要进一步学习,在分析化学课程教学中这两部分内容安排学生自学;对于第二层次的教学内容主要以教师讲授为主,重点讲授各种分析方法的原理和应用,讲授过程中注重理论联系实际,特别要将一些食品安全事件与课程结合起来,例如“三聚氰胺”事件、“苏丹红”事件等,这些内容既可以让学生学到理论知识,还可以增进学生学习分析化学的兴趣;而对于像滴定误差计算、溶液pH值计算等理论性强而实际应用少的知识点作为选学内容,对于一些基础扎实且有兴趣掌握这部分内容的学生,教师可以进行个别辅导。
2注重课堂互动,提高学生学习兴趣
在传统课堂教学模式中,教师满堂灌难以激发学生参与教学活动的积极性。近年来,随着社会对复合型人才需要越来越高,传统教学模式已难以适应人才培养需要,对课堂教学提出了新的要求。课堂互动是在课堂教学情境中,教师和学生之间、学生和学生之间发生的具有促进性或抑制性的相互作用、相互影响,进而达到师生心理或行为的改变[3]。加强课堂互动,既可调动学生参与学习的积极性,又可提高教学质量、促进学生的全面发展。我们在分析化学教学过程中通过采用课堂提问、现场解题、专题讨论等方式让学生参与到教师教学过程中,同时对一些性格内敛、自信心不足的同学进行语言鼓励并分析参与课堂互动的益处,让他们在分析化学课堂中也能积极参与互动并逐渐找到自信,学生参与互动积极性高,课堂气氛活跃,教学效果好,同时学生的语言表达、分析问题和解决问题等能力也得到了全面提高。
3课堂理论教学和实验教学有机结合,提高学生运用理论知识解决实际问题的能力
分析化学是一门实验科学,学习理论知识主要是想把它运用于实践当中,所以分析化学课堂教学要与分析化学实验内容紧密联系。在课堂教学中要把实验原理潜移默化到理论教学中来,例如在讲授酸碱指示剂的时候,教师要向学生解答为什么用HCl溶液滴定NaOH溶液时一般采用甲基橙指示剂,而用NaOH溶液滴定HCl溶液时以酚酞为指示剂,减少学生在实验过程中对实验操作的疑惑。教师在课堂教学时可以结合实验中的问题,采用启发式、提示式教学方法提高学生学习的主动性和兴趣。通过课堂理论教学和实验教学相结合的教学方式可以培养学生运用理论指导实践的能力,并能达到提高学生运用理论知识解决实际问题的能力的目的。
4优化考核方式,增强考核方法科学性
成绩考核是教学活动的有机组成部分,它是检验“教”与“学”效果的有效手段。在传统的考核方法中,期末考试占有很大的比重,平时成绩考核不够全面,不仅给学生造成了很大的压力,而且不能做到全程考核学生学习效果,以这种方式评定成绩,容易出现高分低能的现象,使社会对人才质量的判断出现偏差。我们可以结合应用型工程技术人才培养要求,对分析化学课程考核方法进行改进,首先将平时成绩占总成绩的比重由之前的20%提高到30%,不仅可以减轻学生学期末的考试压力还可以提高学生平时学习的主观能动性;其次增加平时成绩的考核指标,平时成绩由课后练习题成绩、课堂讨论成绩、课程小论文成绩、课堂笔记成绩和考勤成绩等几部分组成,并且每个考核指标均制定相应的评分标准,比如课后练习题成绩,首先精选练习题,要求学生独立完成,并给出标准答案和评分标准,分析化学课程总共布置10次课后练习题,学生课后练习题最终成绩为10次课后练习题的平均成绩;最后期末考试根据本课程特点,在考查学生知识点情况的前提下,增加知识应用性强的综合题比重,以检查学生运用知识分析和解决问题的能力。改进后的分析化学课程考核方式可以全程、全面地检查和督促学生学习、增强学生学习的主体意识,更能科学地评价学生综合素质,符合应用型人才培养要求,该考核方式受到了学生的好评。
5结语