首页 理论教育 基于创新性综合性实验的教学方法改革

基于创新性综合性实验的教学方法改革

时间:2022-03-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:“食品分析”是用物理、化学等理论方法检测食品中的营养成分、有害成分的一门学科。“食品分析”的主要内容是运用物理、化学和仪器分析的方法对食品物料的主要组成及含量进行分析,并对有关工艺参数进行检测。通过优化教学内容、改革教学方法和考核方法等措施,特别是增设综合创新性的实验内容,使学生通过“食品分析”实验课程的培养,在动手能力、创新能力、综合能力等方面得到显著的提高。

基于创新性综合性实验的教学方法改革——“食品分析”课程

陆柏益 吴晓琴 茅林春
生物系统工程与食品科学学院

一、课程简介

1.课程类别

专业必修课

2.学科类别

工学—食品科学与工程

3.课程目标和教学内容

“食品分析”是用物理、化学等理论方法检测食品中的营养成分、有害成分的一门学科。本课程主要涉及五个方面的内容:①食品分析的基本知识:食品样品的采集、制备、保存及预处理;②食品中营养成分的测定:食品中水分、灰分、重要矿物质、酸度、脂类、糖类、维生素、蛋白质氨基酸等营养成分的测定;③食品添加剂的测定:常用防腐剂、发色剂、甜味剂、漂白剂、合成色素等食品添加剂的测定;④食品中限量元素的测定:铅、砷、镉、汞等限量元素的测定;⑤食品中有害物质的测定:农药、兽药、源于包装材料或加工过程中形成的有害物质、霉菌毒素与天然毒素等有害物质的测定。

本课程将采用讲授、讨论与实验相结合的方法,要求学生掌握各种食品分析样品的前处理及食品中主要成分的常量和微量分析方法及原理,掌握实验基本操作技能和实验结果的处理,培养学生实事求是的作风以及科学思维等方面的综合能力和素质。

4.教学对象

食品科学与工程专业二、三、四年级本科生;每年开设1个左右教学班,每班人数控制在50人以内,实验采用小班化教学。

5.教学场景

课堂教学在多媒体教室,实验教学在食品化学与分析实验室。

二、课程教学重点解决的问题

“食品分析”的主要内容是运用物理、化学和仪器分析的方法对食品物料的主要组成及含量进行分析,并对有关工艺参数进行检测。因此,“食品分析”是一门理论和实践紧密结合的专业基础课,其实验教学不但能起到巩固课堂所学理论知识的作用,而且是学习实验方法与技能、开发学生智力、培养创新能力的重要手段和途径。但目前实验内容过于简单、孤立,教学方法陈旧,学生主动性差,教学设备陈旧,技术落后,实验教学考核不严。

1.实验内容简单、孤立

目前实验内容过于简单、孤立,如水分、脂类、糖类、蛋白质等含量测定几乎占了食品分析实验课的主要内容,但这些实验均是将一些简单实验拿出来验证某原理或方法,而不是系统性的。让学生做的更是简而又简,如水分含量测定时,仅用到了分析天平和烘箱,学生的大部分时间就是等待。这既浪费时间又让学生感到枯燥乏味,更谈不上培养学生的思维及创新能力。此外,脂类、糖类、蛋白质等的测定均是孤立地、按部就班地依实验指导书进行,很少让学生考虑实验设计、各种试剂浓度及用量确定的原因,以及在测定时原料各种成分化学性质的相互影响等。由于实验内容和方法简单、固定,限制了学生的主动思维和创新思维。

2.教学方法陈旧,学生主动性差

在实验教学方法上,一般是由实验室准备好一切实验仪器设备和各项试验准备工作包括试剂配制,学生在规定的时间里到实验室,先听老师讲解基本原理和步骤,然后学生按实验指导书的方法依葫芦画瓢做一遍就完事。这种时间受限制、形式固定化、把学生置于消极被动状态之下的实验教学方法,不但不利于学生思维能力的开发、创新精神和动手能力的培养,更不利于调动学生学习的主动性和积极性。而且这种保姆式的教学安排也助长了学生的惰性,学生往往一看了之,根本不去考虑为何要这样做,做完后印象不深或还是一知半解,实际动手能力得不到培养和训练。如果由学生自己设计实验方案,独立完成一切设计,校核实验全过程,就可以让学生富有创造性地提出自己的观点和做法,在实践中检验正确与否并加以改进。这不但为学生提供了更多的实际操作机会,而且有效地培养了学生的实践能力。

3.教学设备陈旧,技术落后

实验教学设备特别是用于本科教学的,一来严重匮乏,二来大多陈旧落后,严重地影响了实验教学的质量。据了解,目前农业高校进行食品分析实验教学所采用的方法基本上还局限于重量法、滴定法比色法,所使用的仪器大多为天平和分光光度计,与十几年前基本一样。而仪器分析中较为先进的液相色谱仪、气相色谱仪、原子吸收色谱仪、凝胶电泳仪等仅用于科研课题,根本没有进入本科学生的课堂。在当今科技飞速发展的今天,不仅实验仪器的更新日新月异,新的实验技术更是层出不穷,而目前实验教学只是遵循以往的模式,这样学生的思考判断能力都处于以前的水平,掌握不了新的实验技术和方法,就难以适应21世纪对人才培养的要求。

4.实验教学考核不严

由于许多基本的仪器设备都相对短缺,许多实验均是分组进行,往往几个人共做某一个实验。有些不认真的同学根本不预习实验内容,只是来一下而已,根本不动手实验,也有些人无故不参加实验课,没做实验却有实验报告,抄袭别人实验结果的现象时有发生,教师无法对实验课进行准确的考核。这不仅助长了学生的惰性,也达不到实验教学应有的严谨、求实、创新效果。

三、教学方法改革

1.教学实施策略与方法

通过优化教学内容、改革教学方法和考核方法等措施,特别是增设综合创新性的实验内容,使学生通过“食品分析”实验课程的培养,在动手能力、创新能力、综合能力等方面得到显著的提高。

(1)合理安排,优化教学内容。

把食品分析实验分成两大块,一是基本技能的训练,二是综合创新能力训练。在基本技能训练部分,应让学生学会和熟练掌握一些基本的、经典的食品分析方法;而对一些原理较为简单又很耗时的实验,不单独安排实验时间,而是穿插于综合训练中。

(2)改革教学方法,注重对学生实践能力的培养。

改变教学方法,以学生为中心,在教学实践中注重对学生能力的培养。引导学生独立自主地学习,充分调动其主观能动性。同时,放手让学生亲自动手参加实验的各种准备工作,包括试验材料的准备、试剂配制和实验方案的设计等。这样不仅可以增加学生的兴趣,还可极大地提高学生学习的主动性。

可变形式固定化的教学模式为开放型教学模式。教师在传授已知知识的同时,还要引导学生探索未知,改革以往实验教学中作为验证、巩固、记忆理论教学的做法,加强设计性、创新性的实验教学教法,不断启发学生创新意识和创新思维。

(3)改革考核方法,注重全程评价。

学生成绩的考核不能依一次实验结果而定,要贯穿于实验过程的始终。要求学生在实验前预习实验,写出预习报告,鼓励学生多提问题、多设疑问;在实验中要亲自操作,针对实验中出现的问题,应尽可能当场解决。对不能当场解决的,也应要求学生提出解决思路;实验后要认真整理原始数据,进行数据处理,回答有关思考题,写出完整规范的实验报告。

2.具体实施方法举例

食品分析实验可分为两大块,一是基本技能训练,安排在规定的实验课时间内进行实验,如糖类、蛋白质、维生素等的测定;而对一些原理较为简单又很耗时的实验如水分含量测定和水分活度测定、粗脂肪的提取等实验不单独安排实验时间,而是穿插于综合训练中;二是综合能力训练,此时的实验项目由学生自行设计,并与老师约定实验室开放时间。试验前,实验室根据学生的设计方案提供所需仪器设备并办理仪器设备借用手续,然后让各小组按自己的设计方案和实验步骤由小组成员分工协作完成全部试验。教师的作用主要是辅导有关仪器设备操作中应注意的问题并及时对学生所遇到的困难进行启发和提出建议。待实验结束后,各小组提交实验报告并交流心得体会。

综合性实验有助于学生综合应用能力与判断能力的培养。学生只有将所学的理论知识与基本技能带入到实践中才能发现实践中所存在的问题,要分析其原因,找出解决办法就需要各方面的知识、技术。这就促使学生自觉地查阅各种资料,独立思考,从而解决所面临的问题。这不仅可以理论联系实际,而且可以提高学生学习的兴趣和积极性,有利于培养学生的综合能力和创新能力。

3.教学方法特点分析

本课程教学内容注重于与实践相结合,但强调方法在实际问题解决中的应用,因此课程教学中选用了启发式教学、互动式教学、研究式教学的教学方法,主要特点有:

(1)启发式教学:在讲授食品分析的基本理论,如分析方法的原理、历史发展、适用范围及结果讨论时,充分结合历史背景、生产实际需要,提出一些食品的研发、生产、消费方面的实际问题,启发学生思考,提高学习的兴趣,增强理解。

(2)互动式教学:在涉及分析方法过程、分析方案选择之类的问题时,教师先提出各种路径及可能采用的处理方案,再引导学生放开思路,自己解答并优选,从中总结出合理的方法和可行的方案,使学生开阔思路,培养分析问题和解决问题的能力。增加教师课间答疑的次数和时间,采用交流、提问等方式加强课堂教学中的双向互动性、参与性,提高教学效果。采用一些案例,强调分析的重要性,同时激发学生的学习积极性。

(3)研究式教学:在实践教学环节中,要求学生根据大纲要求、实验目的和实用需要来设计实验。对于仪器分析项目,如果改变操作条件,则需作充分论证并报告管理人员,在确认无危险无损害的前提下,也可作探索。让学生在结果讨论中充分论述并总结,对培养学生的自主精神和创新意识有良好的促进作用。

四、课程考核方法和支撑手段

1.课程考核方法

课程成绩(100分)由下面几部分组成:

期末考试:40分。

课堂讨论与表现:共设计有30道讨论题,总计10分。

平时实验操作:10分。

实验报告:10分。

单独考核操作:10分。

综合性实验:20分。

2.教学支撑手段

课程组建设专业的课程教学网站,方便学生的自学及与老师的交流互动。

五、教学效果和推广性分析

1.教学效果

本课程的教学方法改革自2009年秋冬学期开始试点。目前进行了3届学生实验,涉及约150名学生。改革效果良好,获得了学生很好的评价。在每次教务科组织的教学检查中,本课程的教学效果都位居前列。学生普遍反映本课程的信息量很大,开阔了眼界,素质得到了长足提高,有些学生因上此课程,激起了对食品研究的兴趣,并立志要考上食品的研究生。学生的评价是:“食品分析”是我们最喜欢的课程之一;陆老师渊博的知识让我们折服,严谨治学态度令我们终生受益,深入浅出的教学方法使我们受益匪浅;07食品(1)班的22位同学给陆老师教师节贺卡中写到:“陆老师:感谢您对我们的付出,能聆听您的教诲,我们觉得好荣幸。您那严谨的治学态度、诲人不倦的精神,值得我们永远学习。然而,我们除了认真学习外,还能用什么来报答您呢?”在实验教学中所做的改革,学生的评价是:给了我们自己设计的空间,使我们的动手能力大大提高,老师们的敬业精神不仅教会了我们认真做事,也教会了我们诚实做人。

2.推广性分析

本课程教学方法的实施需要有以下条件支撑:

(1)需要小班教学。由于课程学习组织采用小组方式,并进行基于小组的实验,因此如果教学班人数过多将难以保证教学质量和效果。

(2)需要有实验条件支撑。学生自主设计的创新性实验可能需要各种各类实验的器材和试剂,如果没有相应的实验条件保障,则无法进行。

(3)需要学生花更多的时间和具有良好的学习主动性。为了保证学生综合性实验的时间,教师授课时间必定被压缩,学生基础实验技术训练也会被压缩,这些内容需要学生具有良好的学习主动性,花更多的时间自学。

六、课程教材及实验参考书

[1]张水华.食品分析.北京:中国轻工出版社,2009

[2]张水华.食品分析实验.北京:化学工业出版社,2006

[3]谢笔钧,何慧.食品分析.北京:科学出版社,2009

[4]杨严俊.食品分析.北京:中国轻工业出版社,2012

[5]刘瑞海.食品分析(讲义).美国:康奈尔大学,2012

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈