食品專業現代儀器分析理論課范例教學效果的評價與思考

史 萍，周 利

(華東理工大學生物工程學院，上海 200237)

目前的大學教學活動基本上還是以傳授知識為主體，沿襲中學應試教育的知識傳輸與接受模式，學分和成績是學生學習的主要動力，因此很難改變學生被動學習、死記硬背的現狀。對于現代儀器分析這類實踐性較強的課程，僅通過課堂理論宣講，會使學生感到乏味。

范例教學的特點是注重從個別到一般、探討普遍性規律的學習方式，可以培養學生的思維能力、想象能力、分析概括能力[1-2]。相對面面俱到的灌輸，范例教學強調教學應該突出重點，重點內容就是具有一定代表性的范例，在教師帶領下對經典范例進行深入分析，充分調動學生的主動性和遷移學習能力，激發學生學習同類知識的興趣，實現教是為學服務的，教是為了不教的目的。為提高教學質量，激發食品專業學生對儀器分析課程學習的積極性，培養學生探究式學習和實踐創新能力，探討了研究型范例教學改革對該課程教學效果的影響。

1 現代儀器分析課程特點

儀器分析(instrument analysis)是指采用比較復雜或特殊的儀器設備，通過測量物質的理化參數及其變化來獲取物質的化學組成、成分含量及化學結構等信息的一類方法[3]。儀器分析采用各種儀器設備，涉及的工作原理較多，因此該課程學科交叉大，主要涉及化學、物理學、電子學、計算機科學等多門學科內容，基本原理內容較為抽象，學生必須在較好地掌握無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、高等數學及計算機基礎等學科的基礎上才能學好該門課程。同時儀器分析方法不斷推陳出新，這就要求儀器分析教師要緊隨時代，把握學科動態，以便學生更好地掌握新技術。

2 食品專業現代儀器分析課程的現狀和教學改革的探索

2.1食品專業現代儀器分析課程的現狀現代儀器分析是面向華東理工大學生物工程學院食品科學與工程專業和食品質量安全專業學生開設的一門專業基礎課。食品相關專業應用性較強，食品儀器分析是指采用儀器分析的手段探求食品品質及其變化的一門科學，包括食品營養成分、添加劑、有毒有害物質等的分析檢測。食品儀器分析對保障食品安全十分重要[4]。特別是近年來食品分析項目的要求日趨精細，儀器分析在食品研究和質量控制上的應用日趨廣泛，并成為現代食品分析的重要支柱。隨著國家綜合國力的不斷強大，作為國民經濟的重要支撐產業——食品工業發展迅速，相關企業、事業單位對專業性人才的需求量不斷加大，對人才質量的要求不斷提高。因此，儀器分析課程在高等院校食品專業中所處的地位日趨重要。許多地方高校為了使自己培養的人才能從容迎接和面對新世紀科學技術的挑戰，已將儀器分析列為食品專業一門重要的專業基礎課。

2.2教學改革過程中，分類編寫、節選教材儀器分析相關的教材很多，主要分為2個類型，一個是根據儀器的科學原理進行分類編寫，如中國農業出版社趙曉松教授等編寫的《現代儀器分析(第2版)》；另一個是根據儀器的技術體系分類編寫，如科學出版社屠一鋒教授編寫的《現代儀器分析》、北京大學出版社馮玉紅教授編寫的《現代儀器分析實用教程》。實際上該門課程教學內容技術成分多，目前國內外儀器分析教學內容主要是按照技術體系進行分類的，但根據多年的教學實踐認為儀器分析是一門完整性的學科，按儀器的技術體系規劃教學內容缺乏系統性，也不利于學生對后續有關知識的學習。因此，在教改中根據儀器分析的方法和原理不同，按模塊組織教學內容，認真節選教材，將儀器分析方法歸為電化學分析、光學分析、色譜分析、其他分析法四大類。

2.3結合主題教學法，突出重點、調動學生的主動性和遷移學習能力儀器分析涉及概念和原理的描述文字較多，教師照本宣科會讓課堂顯得枯燥乏味。而生動的案例與背景材料對激發學生的學習興趣和熱情有很大的促進作用[5]。教材和各種媒體為教學提供了豐富的課內、外案例與資料來源，特別是儀器分析這門課程涉及的分析儀器和方法，在食品、環境、化學化工、生命科學和材料專業都有廣泛的應用實例，但這并不意味著給學生展示的信息越多越好，累贅、繁多、不典型案例會擾亂課堂的主題，也偏離了本科基礎課教學的目標。范例教學的特點是注重從個別到一般，培養學生遷移學習能力，達到舉一反三的效果。在組織教學過程中，范例教學遵循三個主要原則：基本性、基礎性、范例性[1，6]。

在現代儀器分析教學改革中，仔細和深入研究節選內容的每一個概念和原理，力圖精選到最能夠加強理論知識理解和學習，又能夠舉一反三使學生的課堂知識與科研和社會實踐聯系起來的代表性案例作范例。同時，尊重本科教育的特點，強調基礎的重要性，也照顧到社會實踐以及內容趣味性。例如，電化學分析(electrochemical analysis)是根據物質在溶液中的電化學性質及其變化來進行分析的方法，根據測量的電信號不同，可分為電位法、電解法、電導法和伏安法。無論是哪一種類型的電化學分析法，都必須在一個化學電池中進行，因此化學電池的基本原理是各種電化學方法的基礎。而且，在食品發酵加工、添加劑保鮮等過程中氫離子活度是最重要的參數之一，所以在講該部分內容時選擇使用廣泛的pH計作重點范例。在課堂上首先演示了對蘋果汁、橘子汁和魚子醬pH的測定，并告訴學生們很多保鮮劑，如苯甲酸、山梨酸鉀等抗菌活性隨pH升高而降低，要根據食物基質中氫離子活度選擇適當的保鮮劑。接下來講原電池原理，pH計應用直接電位法測定溶液pH工作原理，緩沖液的配制等。隨后，擴展到化學電池的分類、電解池原理、極譜儀(polarography)原理和應用等。再如在光學分析部分，選擇食品分析廣泛使用的分光光度計作為基于物質對光吸收原理進行光學分析的重點范例。原理重點從物質呈現顏色對光的選擇性吸收原理到光吸收的基本定律朗伯——比耳定律(Lambert-Beer’s Law)，儀器構造從目視比色法到光電比色法中普通分光光度計、紫外-可見光分光光度計再到當代超微量NanoDrop分光光度計，再延伸到雙光束分光光度法、導數分光光度法等，重點強調原理的一致性和結構的改造、創新過程，以及結構改造給儀器使用帶來的便利和儀器自身價值的提升。授課教師在課堂教學中適當地引入應用案例，從而以更形象、高效的方式完成授課目標，讓學生在學習原理的同時，掌握儀器結構的特點、使用注意事項，同時訓練學生遷移學習能力，培養研究性學習、邏輯思維能力。

2.4采用互動式討論等方法幫助學生增強對課程內容的理解和掌握，全面培養學生的創新能力創新已成為個人和國家在當代生存與發展中的支柱，對創新型人才的培養已成為各國高等教育的主要目標。本科生課程以系統的學習基礎知識為主，但是為培養高素質創新型人才，盡早引入探索性議題、培育研究性思維對本科生創新型人才培養目標的實現十分重要[7]。因此，為了提高學生的綜合能力和研究能力，在開展課堂教學中，引入一系列的科研訓練環節，如在光譜分析、色譜分析方法學習完成以后，學生掌握了分光光度計、原子吸收光譜儀、氣相色譜儀、液相色譜儀等儀器的基本原理和分析方法后，要求學生3人1組查閱文獻，用光譜分析或色譜分析技術設計一個辣椒醬中蘇丹紅檢測方案，在討論課上使每組同學都有機會上臺報告，1人報告整體實驗設計和創新性，1人報告方案涉及儀器的基本原理、儀器結構和主要部件，1人報告實驗的基本步驟，包括樣品的處理、儀器檢測、數據分析。最后，教師組織學生進行討論，對學生的實驗方案進行修改，總結成功經驗，分析失敗原因。這種探究訓練將學生從死記課本知識點轉變成探究問題、培養能力的研究性學習，對于本科生向研究生的過渡具有很好的促進作用，也有利于學生對該門課程的理解。

3 現代儀器分析范例教學效果分析

課堂教育是高等教育最重要的環節，也是教師授課效果的重要檢驗過程，一直充當著高校教育質量管理和考核的核心。學生是課堂教育的最直接感受者，學生對課堂教學信息的反應、認知、掌握程度體現了教學效果。因此，從學生的角度來評估教師的教學效果具有較高的客觀性、可靠性和有效性[8]。表1為教改前后師生的互動情況，每學期學生課堂參與率(課堂師生互動和討論課參與者與總人數的比值)，學生的期末考試成績(3～4年平均)，學生綜合評價以及教師在教改前后每課時的備課時間等情況。數據顯示除了學生的出勤率在教學改革前后沒有顯著變化外，其他5項都有顯著變化。華東理工大學有嚴格的考勤制度，學生基本都會出席課堂，但教改前后的課堂參與率相差85百分點，說明教改前的隱形缺課率是非常高的，教改后的范例型教學模式能引起更多同學的學習興趣、提高同學的參與度，這在期末成績中

表1 現代儀器分析范例型教學模式的實踐效果

也得到一定印證。統計數據同時也反映教改前后授課教師備課花費的時間增加了1倍，同樣學生對課堂教學的綜合評價也提高了10分左右，也再次證明教師的努力贏得了學生的肯定。

4 結語

開展啟發性、研究型教學，培養學生的邏輯思維能力、科技創新能力，已成為廣大高等教育工作者的共識。國家教育部在《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》中明確指出：“要積極推動研究性教學，提高大學生的創新能力。”因此，高校實施研究性教學改革對激發學生的學習興趣、培養學生探究式學習和實踐創新能力具有積極的作用。范例教學法作為一種重要的研究型教學方法，具有以典型的案例突出教學重點、易于實現教學目標，培養學生批判性思維、邏輯思維和遷移學習能力等優點，非常適合于工科類專業及其他實踐性強的專業課程教學。筆者在儀器分析課改中嘗試了范例型的教學方法，教學效果有所改進。但是完全的范例教學缺乏學科的系統性，不利于學生知識體系的擴充。在儀器分析教改中雖然廣泛采用了范例型教學，同時也強調不同教學模式相結合，但如何恰當轉換教學方法，特別是在教材的節選、課程內容的組織過程中都遇到了一些困惑，目前還沒有一本適合食品專業范例教學的儀器分析教材，還需要加強相關教材建設。

[1] 黃學軍.“范例教學”理論的現代教學特征研究[J].教育現代化，2016(13)：111-112.

[2] MERZ J T.A history of European scientific thought in the nineteenth century[M].New York：Dover Publications，1965.

[3] 周艷明，趙曉松.現代儀器分析[M].2版.北京：中國農業出版社， 2010.

[4] 沈澤建.新形勢下食品儀器分析技術[J].食品安全導刊，2015(9)：115-116.

[5] 楊飛，向光盛，龔權，等.細胞生物學事件主導的醫學細胞生物學教學探討[J].基礎醫學教育，2013，15(2)：115-116.

[6] 凱瑟琳·埃爾金，高振宇.范例的特征及其在教學中的有效應用[J].教育發展研究，2013(15)：119-124.

[7] 吳德星.科教融合培養創新型人才[J].中國大學教學，2014(1)：4-7.

[8] 祖雅瓊，崔壯，馬駿.醫學研究生PBL教學效果評價及影響因素分析[J].中國衛生事業管理，2012，29(1)：56-59.