普通高校应用型食品专业有机化学实验教学改革与实践

2020-01-15殷立颖刘玉伟张轩吴修利长春大学食品科学与工程学院吉林长春130012

化工管理 2020年32期

殷立颖刘玉伟张轩吴修利(长春大学食品科学与工程学院，吉林长春 130012)

0 引言

我校食品专业成立于2003年，由起初的食品科学与工程专业发展到现在食品科学与工程和食品安全与检验两个专业，并在2017年均获批转型为应用型专业，这就要求我校培养出适应社会需求的具有实践能力、创新精神、创新能力的应用人才。为此，我院从培养方案到教学大纲和教学内容均做了适当调整，提高了实践教学的地位，增加了实践教学比重，展开一系列教学改革和探索活动。有机化学实验是食品专业的专业基础必修课，开设在大一学年第二个学期，此前开设无机及分析化学实验，此后开设食品类专业课实验，在整个课程体系中既起到基石作用又具有承上启下的关键作用。为了适应转型和人才培养要求，我院结合实际情况，对有机化学实验教学采取了一系列改革措施，初见成效。

1 原食品专业有机化学实验教学中存在的问题

(1) “重理论，轻实践”现象普遍存在。有机化学实验作为一门考查课，相对于考试课，对于部分教师和学生而言，理应花费少量精力和时间。这就导致了教师对实验教学投入的精力有限，同时对学生实验学习要求不严；因学生对课程重视度不足，自然学习主动性和积极性不强，这就导致了其实验学习活动敷衍了事：实验课前预习环节照抄书本、课中实验过程“按方抓药”、课后实验报告个人感悟不深。从接受高等教育的过程看，大一阶段属于从中学应试教育向大学全面培养人才教育过渡的阶段，这个阶段将影响到大学生学业的成功与否。食品专业是以实践为基础的学科，若忽视了实践的重要地位，将注定学业失败[1]。

(2)实验教学内容老化，部分实验原料和试剂污染性较大。有机化学实验安全教育，长期以来受实验学时的限制，只能在课上做简明扼要的介绍，主要依靠学生自行阅读和学习有机化学实验室规则和有机化学实验室安全知识等，但由于学生学习积极性、主动性不足，此部分教学内容往往无法得到有效落实；传统的高校有机化学实验内容对不同专业具有普适性，却无法针对食品专业人才培养特色提供最适合的实验项目，如经典项目乙酰苯胺的制备，所用试剂苯胺具有致癌性，与绿色化学相冲突，并且与食品专业紧密程度不足，不利于加强学生对专业的认识，也不易引起学生的学习兴趣和调动学生学习积极性，因此改革实验内容势在必行。

(3)教学模式单一。传统的有机化学实验教学采用教师与学生面对面地讲解、传授教学内容，学生两人一组，利用实验室现有的实验仪器和药品，按照既定实验内容和实验步骤进行实验。这种线下教学模式，必然受实验计划学时数、实验场地、实验仪器及药品的种类和数量等因素制约。比如，极其重要的有机基本操作—蒸馏装置的搭建，教师讲授时必然在课堂上亲自演示整个搭建过程，占用一定上课时间，从而缩短了学生亲自动手动脑实验时间。

(4)考核方式单一。原有的有机化学实验考核主要考察学生预课前的习报告和实验之后完成的实验报告，但报告内容主体都是来自实验教材，无法作为评价学生实验水平真实、准确的评价标准。实验操作技能虽然是实验能力的重要考察指标，但受到实验学时数的限制，却很难有充足的时间对所有学生逐一考核。

2 有机化学实验教学改革和探索

2.1 加强主讲实验教师力量，同时纠正学生思想认识上的不足

(1)搭建高素质的实验教师梯队。实验教师是保证实验教学效果的关键因素。以对专业深度理解、教学极其严谨的教授、督导教师带队，加上对学生满怀责任心，对教学拥有深度热情的实验教师和助理实验教师，共同承担有机化学实验课。这样的教师队伍不仅掌握有机化学学科前沿知识，而且具有高水平实验技能，实现了构建理论运用与实践能力相互促进的实验教学体系[2]。

(2)针对学生对有机化学实验思想认识的不足，结合专业特点予以纠正。对于大一新生，还无法真正理解自己所学食品专业是以化学学科为基础这一事实，加上一部分学生对化学学习存在为难情绪，所以实验教学过程中如果单纯地教授化学知识，很难带动学生学习积极性。为此，实验教学团队对实验教学内容进行适当调整，在借鉴经典有机化学实验内容的前提下，对实验项目内容进行适当调整及拓展，使之与食品学科紧密结合，让学生认识到有机化学实验不是无关紧要的学科，而是与所学专业实实在在紧密联系在一起的，激发学生学习本门课的兴趣，调动学生学习的积极性[3]。

2.2 创新设计实验教学内容

(1)增设有机化学实验安全教育模块。有机化学实验所用的化学试剂很多都是易燃的，而且基本每个实验项目都包括加热的反应装置，一旦操作不当就有爆炸的危险。近年来化学实验室安全事故频发，追其根源是师生的实验安全意识不够，实验安全知识不足。食品专业是实践性很强的专业，在校期间，学生需要在实验室展开诸多实践类课程，就业后如果从事生产、研发、质检等岗位，依然离不开实验室，因而对大一新生展开系统的实验室安全教育是非常必要的且意义深远。具体做法是在第二学期期初进行2学时实验室安全知识教育，课后一个月内安排3次笔试考核，通过一次即为合格。考核合格者可以进行本学期有机化学实验课学习；考核不合格的学生，本门有机化学实验课则需要重修。此法试行两年来，通过三次考核机会，全部学生均可通过考核。此法提高了学生的实验安全意识，为今后安全从事实践学习及科研、工作等打下了良好基础。

(2)更新实验项目，创建由基础到专业，由简单到综合的递进式教学体系。适当减少基础性实验学时，避免实验方法重复，增加综合性实验内容。基础性实验可以培养学生基本操作技能，掌握基本实验方法；综合实验可以锻炼学生运用已学知识、技能分析并解决实际问题，并在解决问题的过程中，拓展思维、激发灵感，实现创新。本着绿色化学的思想，乙酰苯胺的制备和熔点的测定项目因试剂苯胺具有致癌性，在更新实验内容过程中被天然产物的提取实验(茶叶中咖啡因/茶多酚的提取及测定)所替代。创新性综合实验项目来源于我院教师的科研项目、学科竞赛项目、大学生创新创业项目等，此类实验项目并不够经典和成熟，都有可探讨和可创新的空间，学生需要参考已有资料，查阅文献，研究比较实验方法，选择适当的试剂和反应条件展开实验，并对实验结果进行分析处理。如水溶性N-琥珀酰基壳聚糖的制备实验，该创新性综合实验来源于教师科研项目，包含的实验内容丰富，包括：合成反应、分离、提纯、性质测定。需要掌握的基本知识和操作有溶解度、酰化反应、回流、减压过滤、重结晶等。在复杂的合成反应中，每个学生所得产品的产率和质量都会因实验技能、实验条件的设置而不同，在查阅文献和对实验结果进行析评价的过程中，学生的思维能力，综合实验能力都将得到培养和提高[4-5]。

2.3 采用多样化教学模式

(1)实验教学与科学研究紧密结合。积极鼓励大一新生在入学的第一个学期就参加大学生基础创新实践活动和化学教师的科研计划当中，经导师的指导，学长的帮带，在科学研究务实、求真、严谨的氛围熏陶下，新生的实验态度、实践能力、创新能力迅速发展。在第二学期的有机化学实验教学活动中，受益于科研的新生不但自身学习效果优益还可以帮扶他人；其他同学也很会受到感染，使全体学生都能在实验教学活动中积极探索，从而形成积极向上的良好学风。

(2)应用虚拟仿真实验系统。虚拟仿真实验系统是综合应用多种互联网信息技术如增强现实技(Aug-mented reality)、大数据云储存分析、数字化智能人机交互、等来进行实验教学内容的整合，以便增强实验课堂教学的参与度、互动性和吸引力，进而提高实验教学的质量和水平[5]。我院虚拟仿真实验室始建于2018年，是学校投入专项资金240万元重点建设的教学项目。在有机化学实验教学活动中，实行虚拟仿真实验平台线上教学与线下教学有机结合的方式。虚拟平台可以为学生提供具最为逼真的实验室场景、仪器、药品等。在预习环节，基本操作单元总是因为学生手头没有直观的仪器而无法达到理想的预习效果，导致教师不得不花费长时间用于讲解和演示；基于虚拟平台，学生可以进入对应实验项目，在虚拟环境中亲手操作各仪器，因视觉效果直观，故而学生通过线上预习便能深刻理解和记忆，实现有效预习，同时为线下教学活动的时间分配提供了可行性，教师可以简化讲解基本操作单元，把更多时间留给学生操动手作。