食品专业现代仪器分析理论课范例教学效果的评价与思考

史 萍，周 利

(华东理工大学生物工程学院，上海 200237)

目前的大学教学活动基本上还是以传授知识为主体，沿袭中学应试教育的知识传输与接受模式，学分和成绩是学生学习的主要动力，因此很难改变学生被动学习、死记硬背的现状。对于现代仪器分析这类实践性较强的课程，仅通过课堂理论宣讲，会使学生感到乏味。

范例教学的特点是注重从个别到一般、探讨普遍性规律的学习方式，可以培养学生的思维能力、想象能力、分析概括能力[1-2]。相对面面俱到的灌输，范例教学强调教学应该突出重点，重点内容就是具有一定代表性的范例，在教师带领下对经典范例进行深入分析，充分调动学生的主动性和迁移学习能力，激发学生学习同类知识的兴趣，实现教是为学服务的，教是为了不教的目的。为提高教学质量，激发食品专业学生对仪器分析课程学习的积极性，培养学生探究式学习和实践创新能力，探讨了研究型范例教学改革对该课程教学效果的影响。

1 现代仪器分析课程特点

仪器分析(instrument analysis)是指采用比较复杂或特殊的仪器设备，通过测量物质的理化参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法[3]。仪器分析采用各种仪器设备，涉及的工作原理较多，因此该课程学科交叉大，主要涉及化学、物理学、电子学、计算机科学等多门学科内容，基本原理内容较为抽象，学生必须在较好地掌握无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高等数学及计算机基础等学科的基础上才能学好该门课程。同时仪器分析方法不断推陈出新，这就要求仪器分析教师要紧随时代，把握学科动态，以便学生更好地掌握新技术。

2 食品专业现代仪器分析课程的现状和教学改革的探索

2.1食品专业现代仪器分析课程的现状现代仪器分析是面向华东理工大学生物工程学院食品科学与工程专业和食品质量安全专业学生开设的一门专业基础课。食品相关专业应用性较强，食品仪器分析是指采用仪器分析的手段探求食品品质及其变化的一门科学，包括食品营养成分、添加剂、有毒有害物质等的分析检测。食品仪器分析对保障食品安全十分重要[4]。特别是近年来食品分析项目的要求日趋精细，仪器分析在食品研究和质量控制上的应用日趋广泛，并成为现代食品分析的重要支柱。随着国家综合国力的不断强大，作为国民经济的重要支撑产业——食品工业发展迅速，相关企业、事业单位对专业性人才的需求量不断加大，对人才质量的要求不断提高。因此，仪器分析课程在高等院校食品专业中所处的地位日趋重要。许多地方高校为了使自己培养的人才能从容迎接和面对新世纪科学技术的挑战，已将仪器分析列为食品专业一门重要的专业基础课。

2.2教学改革过程中，分类编写、节选教材仪器分析相关的教材很多，主要分为2个类型，一个是根据仪器的科学原理进行分类编写，如中国农业出版社赵晓松教授等编写的《现代仪器分析(第2版)》；另一个是根据仪器的技术体系分类编写，如科学出版社屠一锋教授编写的《现代仪器分析》、北京大学出版社冯玉红教授编写的《现代仪器分析实用教程》。实际上该门课程教学内容技术成分多，目前国内外仪器分析教学内容主要是按照技术体系进行分类的，但根据多年的教学实践认为仪器分析是一门完整性的学科，按仪器的技术体系规划教学内容缺乏系统性，也不利于学生对后续有关知识的学习。因此，在教改中根据仪器分析的方法和原理不同，按模块组织教学内容，认真节选教材，将仪器分析方法归为电化学分析、光学分析、色谱分析、其他分析法四大类。

2.3结合主题教学法，突出重点、调动学生的主动性和迁移学习能力仪器分析涉及概念和原理的描述文字较多，教师照本宣科会让课堂显得枯燥乏味。而生动的案例与背景材料对激发学生的学习兴趣和热情有很大的促进作用[5]。教材和各种媒体为教学提供了丰富的课内、外案例与资料来源，特别是仪器分析这门课程涉及的分析仪器和方法，在食品、环境、化学化工、生命科学和材料专业都有广泛的应用实例，但这并不意味着给学生展示的信息越多越好，累赘、繁多、不典型案例会扰乱课堂的主题，也偏离了本科基础课教学的目标。范例教学的特点是注重从个别到一般，培养学生迁移学习能力，达到举一反三的效果。在组织教学过程中，范例教学遵循三个主要原则：基本性、基础性、范例性[1，6]。

在现代仪器分析教学改革中，仔细和深入研究节选内容的每一个概念和原理，力图精选到最能够加强理论知识理解和学习，又能够举一反三使学生的课堂知识与科研和社会实践联系起来的代表性案例作范例。同时，尊重本科教育的特点，强调基础的重要性，也照顾到社会实践以及内容趣味性。例如，电化学分析(electrochemical analysis)是根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来进行分析的方法，根据测量的电信号不同，可分为电位法、电解法、电导法和伏安法。无论是哪一种类型的电化学分析法，都必须在一个化学电池中进行，因此化学电池的基本原理是各种电化学方法的基础。而且，在食品发酵加工、添加剂保鲜等过程中氢离子活度是最重要的参数之一，所以在讲该部分内容时选择使用广泛的pH计作重点范例。在课堂上首先演示了对苹果汁、橘子汁和鱼子酱pH的测定，并告诉学生们很多保鲜剂，如苯甲酸、山梨酸钾等抗菌活性随pH升高而降低，要根据食物基质中氢离子活度选择适当的保鲜剂。接下来讲原电池原理，pH计应用直接电位法测定溶液pH工作原理，缓冲液的配制等。随后，扩展到化学电池的分类、电解池原理、极谱仪(polarography)原理和应用等。再如在光学分析部分，选择食品分析广泛使用的分光光度计作为基于物质对光吸收原理进行光学分析的重点范例。原理重点从物质呈现颜色对光的选择性吸收原理到光吸收的基本定律朗伯——比耳定律(Lambert-Beer’s Law)，仪器构造从目视比色法到光电比色法中普通分光光度计、紫外-可见光分光光度计再到当代超微量NanoDrop分光光度计，再延伸到双光束分光光度法、导数分光光度法等，重点强调原理的一致性和结构的改造、创新过程，以及结构改造给仪器使用带来的便利和仪器自身价值的提升。授课教师在课堂教学中适当地引入应用案例，从而以更形象、高效的方式完成授课目标，让学生在学习原理的同时，掌握仪器结构的特点、使用注意事项，同时训练学生迁移学习能力，培养研究性学习、逻辑思维能力。

2.4采用互动式讨论等方法帮助学生增强对课程内容的理解和掌握，全面培养学生的创新能力创新已成为个人和国家在当代生存与发展中的支柱，对创新型人才的培养已成为各国高等教育的主要目标。本科生课程以系统的学习基础知识为主，但是为培养高素质创新型人才，尽早引入探索性议题、培育研究性思维对本科生创新型人才培养目标的实现十分重要[7]。因此，为了提高学生的综合能力和研究能力，在开展课堂教学中，引入一系列的科研训练环节，如在光谱分析、色谱分析方法学习完成以后，学生掌握了分光光度计、原子吸收光谱仪、气相色谱仪、液相色谱仪等仪器的基本原理和分析方法后，要求学生3人1组查阅文献，用光谱分析或色谱分析技术设计一个辣椒酱中苏丹红检测方案，在讨论课上使每组同学都有机会上台报告，1人报告整体实验设计和创新性，1人报告方案涉及仪器的基本原理、仪器结构和主要部件，1人报告实验的基本步骤，包括样品的处理、仪器检测、数据分析。最后，教师组织学生进行讨论，对学生的实验方案进行修改，总结成功经验，分析失败原因。这种探究训练将学生从死记课本知识点转变成探究问题、培养能力的研究性学习，对于本科生向研究生的过渡具有很好的促进作用，也有利于学生对该门课程的理解。

3 现代仪器分析范例教学效果分析

课堂教育是高等教育最重要的环节，也是教师授课效果的重要检验过程，一直充当着高校教育质量管理和考核的核心。学生是课堂教育的最直接感受者，学生对课堂教学信息的反应、认知、掌握程度体现了教学效果。因此，从学生的角度来评估教师的教学效果具有较高的客观性、可靠性和有效性[8]。表1为教改前后师生的互动情况，每学期学生课堂参与率(课堂师生互动和讨论课参与者与总人数的比值)，学生的期末考试成绩(3～4年平均)，学生综合评价以及教师在教改前后每课时的备课时间等情况。数据显示除了学生的出勤率在教学改革前后没有显著变化外，其他5项都有显著变化。华东理工大学有严格的考勤制度，学生基本都会出席课堂，但教改前后的课堂参与率相差85百分点，说明教改前的隐形缺课率是非常高的，教改后的范例型教学模式能引起更多同学的学习兴趣、提高同学的参与度，这在期末成绩中

表1 现代仪器分析范例型教学模式的实践效果

也得到一定印证。统计数据同时也反映教改前后授课教师备课花费的时间增加了1倍，同样学生对课堂教学的综合评价也提高了10分左右，也再次证明教师的努力赢得了学生的肯定。

4 结语

开展启发性、研究型教学，培养学生的逻辑思维能力、科技创新能力，已成为广大高等教育工作者的共识。国家教育部在《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中明确指出：“要积极推动研究性教学，提高大学生的创新能力。”因此，高校实施研究性教学改革对激发学生的学习兴趣、培养学生探究式学习和实践创新能力具有积极的作用。范例教学法作为一种重要的研究型教学方法，具有以典型的案例突出教学重点、易于实现教学目标，培养学生批判性思维、逻辑思维和迁移学习能力等优点，非常适合于工科类专业及其他实践性强的专业课程教学。笔者在仪器分析课改中尝试了范例型的教学方法，教学效果有所改进。但是完全的范例教学缺乏学科的系统性，不利于学生知识体系的扩充。在仪器分析教改中虽然广泛采用了范例型教学，同时也强调不同教学模式相结合，但如何恰当转换教学方法，特别是在教材的节选、课程内容的组织过程中都遇到了一些困惑，目前还没有一本适合食品专业范例教学的仪器分析教材，还需要加强相关教材建设。

[1] 黄学军.“范例教学”理论的现代教学特征研究[J].教育现代化，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] 周艳明，赵晓松.现代仪器分析[M].2版.北京：中国农业出版社， 2010.

[4] 沈泽建.新形势下食品仪器分析技术[J].食品安全导刊，2015(9)：115-116.

[5] 杨飞，向光盛，龚权，等.细胞生物学事件主导的医学细胞生物学教学探讨[J].基础医学教育，2013，15(2)：115-116.

[6] 凯瑟琳·埃尔金，高振宇.范例的特征及其在教学中的有效应用[J].教育发展研究，2013(15)：119-124.

[7] 吴德星.科教融合培养创新型人才[J].中国大学教学，2014(1)：4-7.

[8] 祖雅琼，崔壮，马骏.医学研究生PBL教学效果评价及影响因素分析[J].中国卫生事业管理，2012，29(1)：56-59.