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關鍵詞:農業院校;無機化學;教學理念;教學方法
作者簡介:楊昱(1977-),女,黑龍江哈爾濱人,東北農業大學理學院,講師;徐雅琴(1964-),女,黑龍江哈爾濱人,東北農業大學理學院,教授。(黑龍江 哈爾濱 150030)
基金項目:本文系黑龍江省“十二五”高教學會課題“高等農業院校應化專業《無機化學》課程立體化教學體系的構建”(課題編號:HGJXH C110459)、黑龍江省“十二五”規劃課題“化學實驗無紙化網上考試系統軟件研制及應用研究”(課題編號:GBC1211019)、黑龍江省“十二五”規劃課題“高等農業院?!稛o機化學》課程體系整體優化改革的研究與實踐”(課題編號:GBD1211010)的研究成果。
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)23-0089-02
步入21世紀,我國農業院校化學教學能否跟上世界化學發展潮流,其關鍵是能否培養出適應21世紀農業發展的人才,因此高等農業院校化學教學改革應體現新世紀的特色及與農業院校實際相結合?!盁o機化學”是相關專業學生步入大學的第一門主干課,針對如何提高農業院校學生創新能力和綜合能力,提高“無機化學”課程教學質量,我們在教學觀念和教學方法兩方面對農科“無機化學”課程進行了探索和實踐,取得了一些成果。
一、適時調整教學理念,培養學生創新精神
1.重視元素化學
“無機化學”由基礎理論和元素化學兩部分組成。元素化學部分基本上都是敘述性內容,體系龐雜。教師在教學中一般是運用物質結構、化學熱力學、配位化學等基礎理論并以元素周期律為主線,向學生教授重要元素及其主要化合物的存在、制備、性質、結構和用途。雖然這部分內容與中學化學知識存在一定延續性,但是學生在學習中仍感到十分難學。因此曾有人認為,隨著科技的發展,元素化學的內容都可在資料上查到,甚至可通過電子數據庫進行檢索,就應該在“無機化學”教學安排中去除元素化學部分。但我們認為,現代化學中的許多新發現、新理論都與元素化學有關,缺少了這一部分,學生對自然界中存在的元素及其重要化合物的性質及反應規律缺乏一個總體的了解,就不能很好地認識在工農業、食品、能源、材料等領域中一些重要現象的本質,無法了解在這些領域中采用的與化學密切相關的新技術、新方法、新材料,更談不上在這些領域中有所創新了。[1]此外,元素化學不斷地滲透到其他各學科之中,產生了許多新的邊緣學科,正在成為研究熱點,如有機金屬化合物化學、生物無機化學、固體無機化學、物理無機化學等。因此可以說元素化學在化學科學中處于基礎地位,必須高度重視。
2.突出人本教育,培養創新型化學人才
高校的人才培養目標是培養綜合素質高、有創新精神和個性發展的實用型人才,在教學中培養學生創新精神和實踐能力是重中之重。要培養創新型人才,首先要在教學理念上確立以人為本的教學觀,即以學生為教學過程中的主體,把人的培養作為教學目標。以往的教學是以知識繼承為主,學生屬于被動學習,但是學生不是裝知識的布袋,教師也不是傳授知識的機器。正如科學史學家朱克曼在訪問了41位諾貝爾獎得主后總結的那樣:這些獲獎者之所以會獲得成功,主要得益于從導師那里學到的發現科學真理的思想方法和工作方法,而不是從導師那里獲得的實際知識。作為農業院校,許多教師所進行的科研活動都是與我國現代農業發展密切相關的??梢宰寣W生一入學就進入一些教師的科研室,即使讓學生洗試管和燒杯,看管一些反應,幫助教師做一些輔工作,對學生來說既是對動手能力的鍛煉,也初步了解了基礎化學知識與農業生產的密切聯系,提高了學習興趣,在潛移默化下對培養學生創新能力有一定促進作用。同時,我們在“無機化學”教學中將學科教育與培養學生自主成長相統一,嘗試教學“學為主導、教為輔助、同步訓練、綜合復習”模式,注重課堂上的互動、知識與心靈的雙向交流,尊重學生自主意識,注重學生個性化發展以及對學生意志品質、道德規范、素質全面的培養,使學生知識、能力、素質協調發展。
3.探索研究型教學模式,培養科學素養和綜合能力
“自主研究”型人才培養符合全球經濟一體化和信息化的要求。應該嘗試由傳統的單向知識傳授的“教學型”模式向學習研究結合的“研究型”教學模式轉化。可以通過優化教學內容、課堂提問、課堂討論、課外閱讀、課程小論文和參與教師科研活動等手段,鼓勵學生積極思考,敢于提問,勇于創新。[2]此外,“無機化學”課程中體現前沿性、交叉性和應用性的內容可以嘗試進行小組學習,即把學生分為若干小組,進行研究協作式學習。例如“配位化合物應用”一節,教師首先給出提綱,包括配合物應用領域(各小組任意選擇,重點是農業領域)、案例說明、作用機理、發展前景等。學生通過查閱資料、協作討論,最后在課堂上展示學習結果。這種學習方式不僅使學生鞏固了配位化學基礎知識,了解了配合物最新應用領域,還培養了他們綜合解決問題的能力,增強了學生的獨立意識、創新意識和合作意識,為后續課程以及今后從事的工作打下堅實的基礎。
4.嘗試綠色化學教育,增強環保意識
近些年,全球生態平衡破壞程度加劇,世界各國重大自然災害頻現,嚴重威脅到人類的永續生存,其中很多都是與化學反應或物質相關的。為了實現人類可持續發展戰略目標,綠色化學教育已不僅僅是科研戰線或化工戰線的任務,化學教育戰線承擔著普及、宣傳、教育、研究的重要任務。綠色化學是利用化學的技術與方法來降低或消除化學產品設計、制造與應用中有害物質的使用與產生,使所設計的化學產品或過程與環境更加友好,是一門從源頭上阻止污染的化學,是未來化學發展的方向。[3]“無機化學”是化學專業學生學習的第一門專業基礎課,將綠色化學理念融入其中,使學生從大一開始就在潛移默化中受到綠色化學的教育,這對培養學生科學的環境觀、資源觀,提高他們的環保意識和責任感有相當大的意義。[4]結合農業院校特色,我們把食品添加劑、植物源綠色農藥、反滲透海水淡化技術、超臨界水的特性、有毒物質的處理等內容穿插于教學內容中,采用課堂討論等多種教學方法與學生一起探討我國“綠色農業”的現狀、存在問題及發展前景,使他們逐步具備基本的“綠色”理念,能夠適應21世紀農業發展的需要。
二、采用靈活多樣的教學方法,提高教學質量
1.網絡教學輔助課堂教學
隨著計算機技術的發展,多媒體教學已成為必不可少的輔助教學手段。多媒體教學對于提高教學質量具有重要的作用,它克服了傳統教學模式中的一些弊端,可以使教學內容更加豐富、形象和直觀。此外,我們通過建設和使用“無機化學”網絡課程,[5]把教學大綱、教學計劃、教案、習題、多媒體課件、章節習題、模擬試題、在線自測等豐富多彩的內容材料上網開放,使學生不受時間空間限制,學習更加自由,突破只能上課聽講一種學習方法的限制,變被動為主動學習,有選擇、有重點學習,充分調動學習積極性。網絡教學平臺不但實現教學資源共享,而且把傳統的課堂從教室延伸到網絡、圖書館、實驗室,既擴展了教學時空,同時擴大了教育平臺,為學生們自學提供了更為廣闊的空間,實現了全方位、立體化、多視角的課程教學新模式。
2.多向交流提高課堂教學質量
課堂教學是大學教育的最基本途徑,對大學生創新能力培養具有關鍵作用。在現行的課堂教學中,大多是教師對全班學生的單向交流,而教師對學生個體的交流以及學生間的交流則較少。學生在課堂教學中始終處于被動狀態,沒有真正以學習主體的姿態積極主動投入到課堂教學中去,學生的個性和創造性受到抑制。因此使用以師生共同的教學材料為載體,以對話為線索,以創造為主要活動方式的多向交流課堂教學模式是很有必要的。教師要在課前進行教學內容和互動手段的準備,而學生則要復習舊知識,擴大閱讀面,對所學內容進行預習和初步思考。師生通過課堂上的語言互動,課堂下的在線答疑、博客等網絡手段共同完成多向交流。多向交流教學方法可以提高學生的參與熱情,使學生的身心重新返回課堂。
3.總結教學內容規律性,善用歸納和對比
“無機化學”內容龐雜,計算公式繁多而易混淆,元素化學部分缺乏系統性,要想在較短時間內讓學生掌握,難度較大。因此在“無機化學”教學中要抓住重點和規律性的內容,并適時歸納和對比,使學生較好地掌握課程內容。例一,U、S、H和G四個狀態函數及其變化量是化學熱力學研究的重要內容,怎樣記住狀態函數的特征并與W和Q等過程量進行區分?可以通過口訣幫助學生記住規律,即“狀態函數有特征,狀態一定值一定,殊途同歸變化等,周而復始變化零”。例二,“無機化學”的四大平衡其實都是化學平衡在不同體系溶液中的應用,都是以化學平衡常數來表示反應進行的程度,但針對每種不同體系的平衡特點,平衡常數有不同的含義,求解不同平衡體系各組分的濃度方法都各不相同,通過尋找共同規律,找出各自的特點,最終以圖表的形式列出公式,使學生一目了然。例三,元素化學教學一定要以元素周期律為主線,抓住同周期、同主族元素的單質和化合物的性質遞變規律。如對角線規則,含氧酸酸性,鹵化物的水解性,氫化物的熱穩定性及酸堿性等,學生能相對容易地掌握這些內容。此外非金屬元素的含氧酸種類繁多,如磷的含氧酸包括H3PO4、H3PO3、H4P2O7、HPO3、H3PO2等,學生很容易混淆它們的名稱,更不用談掌握各自的性質了,因此我們在教學中讓學生通過一些規律記憶,如“焦某酸”是兩個正酸分子脫掉一分子水得到,“亞某酸”比某酸少一個氧原子,“偏某酸”比某酸少一分子水,“次某酸”中心原子氧化數為+1等,這樣學生就能夠準確寫出各含氧酸的分子式。
4.利用化學史、生活實例及化學前沿知識激發學生學習興趣
在教學中發現,學生對化學史,化學領域新進展、新成就,化學與日常生活的緊密聯系抱有濃厚興趣。為此,在“無機化學”教學中有意識強化了這些內容,例如講授人們對原子結構的認知過程時,可向學生介紹從古希臘德謨克利特臆測原子的存在到現在可以通過掃描隧道顯微鏡看到實空間的原子排布,32歲的德布羅意因在博士論文中闡述了著名的物質波理論而成為第一個以學位論文獲得諾貝爾獎金的學者,年僅28歲的丹麥物理學家玻爾與愛因斯坦等學術前輩的大論戰促進了量子化學的發展等,使學生了解在科學的道路上總是充滿荊棘,只有腳踏實地、勤奮工作、不畏艱險、鍥而不舍,才能踏上成功之路。此外在講授配位化合物的應用時可延伸出與配位化學聯系密切的人體微量元素與健康、抗癌藥物順鉑的作用機理;在酸堿反應中介紹血液的pH值與人體健康的關系,土壤pH對農作物種植的影響;在沉淀反應中介紹含氟牙膏的奇妙作用;在氧化還原中介紹燃料電池、電解制氫等新型能源技術;在鹵素中介紹感光材料、阻燃材料等的應用;在碳族元素中介紹C60的結構及原子簇的概念、溫室效應和全球氣候變暖對農業生產的巨大影響等。通過這些實例分析和深入淺出的講解,既滿足了青年人對化學世界的好奇心,又拓寬了他們的知識面,教學效果很好。
三、結束語
新的教學理念和方法在東北農業大學應用化學專業“無機化學”理論教學中已實施5 年,取得了一些成效:充分調動了學生學習的主觀能動性,激發了學生的學習熱情和創新欲望,促進了創新思考;培養了學生自主學習、團結協作的能力,后學課程教師普遍反映學生分析問題、解決問題的能力顯著提高。
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關鍵詞:無機化學實驗;分析化學實驗;教學改革;實踐
合肥師范學院作為“建設地方高水平應用型大學”,立足自身優勢,重新制定人才培養方案,改革和創新人才培養模式,積極探索服務地方經濟發展思路。定位于培養專門性人才服務于當地經濟,特別重視課堂教學方法和方式的改革,在促進培養創新、應用性人才方面做出了巨大的努力。本文首先結合多年的教學實踐分析了目前無機化學和分析化學實驗課程教學過程中存在的若干問題,提出了課堂教學改革模式。在教學改革實踐中,教學效果提升顯著,學生的動手能力得到了提高,是應用型本科高等學校的教育教學改革的有益嘗試。
1化學實驗課程存在的問題
以合肥師范學院為例,無機化學實驗和分析化學實驗教學的專業包括化學、化學工程與工藝、制藥工程、材料科學與工程、生物科學、生物技術、食品質量與安全等。這些專業對無機化學實驗和分析化學實驗的要求各不一樣。根據近幾年的教學經驗,結合教學座談等形式,我們發現實驗課程教學過程中存在以下幾個方面的不足:
1.1實驗學時壓縮,無法兼顧各層次水平學生
從學時分布來看,一般化工類專業中無機化學實驗和分析化學實驗分別為32學時,生物類專業中無機及分析化學實驗總共24學時,食品質量與安全專業中無機及分析化學實驗總共32學時。對于剛剛進入大學,才開始接觸專業實驗課程的新生來說,需要學習的基礎知識及基礎操作很多,限于學生的層次差別,教師很難在3個學時的實驗課時中兼顧每一個學生。盡管學校提倡開展“導師制”,學生課余時間進實驗室,但是限于學校實驗室條件、教師的空余精力及學生的主動性等因素的影響,實施較為困難,使得部分學生規定時間內難以高質量完成實驗學習內容,不能完全掌握實驗操作。
1.2實驗內容基礎,缺乏創新性培養
在大多數普通高校中,無機化學實驗和分析化學實驗課程因為是低年級開設,學生的知識結構不夠豐富,以及限于實驗條件,難以開設創新性較強的實驗。目前實驗教學中開展的實驗任務多是驗證性實驗,不利于學生的創新能力的培養。
1.3實驗教學方式單一,缺乏課程引導探究
多年來,實驗教學普遍采用“教師演示,學生模仿”的模式,教師在實驗操作前進行課堂演示,隨后學生進行重現[1-3]。限于實驗室布局,難以讓全體學生看清教師操作演示每一個細節,使得學生連模仿、重現都難以做好。加之教師忙于指正學生的操作練習,疏于引導學生對實驗內容進行探究性學習,學生較多關注實驗結果,較少關心實驗過程。由此導致學生分析問題、解決問題的能力得不到提高,實驗學習與理論學習的相互促進也難以保證。
1.4實驗考核體系陳舊,難以客觀量化成績
在實驗教學中,大多采用檢查實驗結果,綜合實驗預習報告、實驗報告給出成績[4]。但是,這樣的考核方式勢必存在部分同學隨意記錄實驗數據,更改實驗結果,甚至會出現抄襲實驗報告的現象。由此導致教師給出的實驗成績難以客觀的對學生的學習過程作出評價。
2實驗教學改革與實踐
隨著信息技術的發展和網絡技術的普及,近年來“翻轉課堂”、“微課”等教學模式逐漸進入各類課程中[5-8]。課前觀看教學視頻、自主查閱相關資料、在線交流主動學習;課堂上教師利用結余的時間回答問題,指導學生完成練習等有利于激發學生學習主動性、提高學生學習效果和提升教師教學效果等方面都有很好的促進作用。結合實際教學情況,我們在實驗課程中進行了一些教學模式和考核方式的改革。
2.1重視引導實驗課程預習
利用學?,F有的網絡教學平臺、網絡中免費的“慕課”平臺網站以及qq群等媒介,精選實驗內容,通過平臺上化學實驗操作視頻的引入從根本上解決了這一難題,涉及實驗基本操作、基本原理和常用儀器的使用方法等,包括玻璃儀器的洗滌和使用、分析天平稱量、加熱、藥品及試劑取用、固液分離、實驗原理等。學生可根據自己的實際情況,不受時間和地點限制,隨時上網觀看。作為課前預習,可提前了解儀器的構造、使用方法、操作要領、實驗原理、實驗過程和注意事項等,這相對于僅看實驗教材作文字預習更加直觀生動、印象深刻,并且可以彌補課堂演示的不足[9-10]。
2.2加大實驗課程內容討論
在預習的過程中可以反復學習,并記錄學習難點和疑點,通過網絡平臺進行師生交流和生生討論。在課堂上,教師根據實驗基礎理論和實驗操作,以問題為引導,精心設置實驗問題,檢查學生預習情況,引導學生多思考,提高學生分析問題、解決問題的能力。
2.3增加創新創造性實驗內容
選擇適合應用型本科院校使用的教材,并根據專業特點,增加創新創造性實驗內容。例如,對于制藥工程專業,在無機化學實驗的教學中,加入了“利用雞蛋殼制備葡萄糖酸鈣”的實驗項目,由學生自行設計實驗方案,提前準備雞蛋殼作為反應物,實驗的產品也與專業、生活息息相關,學生表現出了極大的興趣,充分訓練了無機化學實驗過程中的各個實驗操作,實驗態度極其認真,效果較好。
2.4實施多維度實驗課程考核
教師全程參與實驗的預習、實驗的討論、實驗過程實施及實驗報告批改等過程。以實驗過程加實驗結果的多維度考核方式評價學生學習效果。在整個實驗教學期間,教師全程認真記錄教學情況和學生學習表現,隨時對學生進行考核,如實驗預習情況實驗交流的積極性、回答問題的正確性、實驗操作的熟練程度、實驗結果的準確性、實驗報告撰寫的規范性等方面進行全面考核,并不斷積累成績。另外,對學生進行考核的標準和內容還可以根據學生遇到問題時的處理方式和效果的進步,給予鼓勵性考核,激發學生的學習熱情,提高學生的實踐應用能力,并以此提升我們對無機化學實驗和分析化學實驗的教學水平。
3結語
無機化學實驗和分析化學實驗課程是重要的基礎化學實驗課程,旨在培養學生物質合成、定性分析、定量分析等基本操作,擔負著培養和訓練學生掌握合成技能、分析技能和操作規程的責任,還對無機化學和分析化學理論知識的深化起到極其重要的作用。在實際的實驗教學工作中,結合網絡技術、多媒體技術,教師全程參與,提升預習效果,增加創新性實驗內容,實行多維度實驗考核體系,對于實驗類學科教學改革是一次有益的嘗試。
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[關鍵詞]教學體系 教學改革 教學效果
“無機及分析化學”是高校近化學專業學生必修的重要基礎課程。針對學校的定位、教學計劃的調整及逐年擴招的形勢,為培養“寬基礎、強能力、高素質”、滿足社會發展需要的創新型人才、應用型人才,我們從構建新的課程體系及編寫無機及分析化學教材、改變傳統的教學模式及方式、改革實驗教學內容與方法等方面進行了改革嘗試,取得了一定的效果。
一、構建新的課程體系
無機及分析化學作為由無機化學和分析化學重組而成的一門基礎課程,根據兩門課程的內在聯系,突破了將無機化學、分析化學理論分段編排的體系,融會貫通地將內容聯系最緊密的“四大平衡”和“四大滴定分析”有機地結合起來,建立了新的課程新體系和教學內容。將四大滴定分析及其應用穿插在四大化學平衡之中,討論相應的平衡后,介紹其對應的化學分析內容。這種將原理和應用揉為一體的教學改革,避免了內容的不必要重復,減少了授課的學時,使教學內容更為簡練、完整,緊湊合理,前后連貫, 系統性強,教學思路更加清晰、明確,重點更加突出;使學生的學習能夠深入淺出、容易接受、有重點地掌握無機化學與分析化學的實質。另外還要考慮儀器分析的內容及儀器分析在相應專業中的應用和當前儀器分析發展的動向等內容,使課程教學體系能較全面、系統得反映無機及分析化學教學內容。
二、編寫適用的無機及分析化學教材
根據無機及分析化學課程新體系,我們制定新的教學大綱,轉變重視理論講授為理論知識和實踐能力并舉協調發展的綜合素質教育理念,編寫了適合相關專業教學需要的《無機及分析化學>和《大學化學實驗》教材各一部,由化學工業出版社出版。教材內容以必需、夠用為度,刪除了與中學化學內容重復的部分,同時注意中學化學與大學化學中相關內容的銜接,注重學科內容的系統性、完整性,使學生的學習由淺入深,循序漸進;并注重有關內容與物理、生物、農藥、環境等學科的聯系與交叉,擴大學生知識面和視野,引導學生注意“邊緣學科”的研究和發展;注重內容與農、林、生物、食品等學科緊密結合,體現了學以致用的基礎特色,為后續專業課的學習和科研奠定基礎。
三、更新教學方法以提升教學效果
如何解決課時緊張、教學要求與教學時數之間的矛盾突出是我們必須面對的問題。為此,我們通過課程整合,避免內容的重復,精煉教學內容,充分利用網絡資源等方法,有效地提高了授課效率,減緩了課時減少與內容之間的矛盾。另外,在有限的課時內完成系統的教學,同時還要達到寬基礎的目的,教學方法必須與時俱進,實施多媒體教學、利用網絡是勢在必行的選擇,我們制作了與教材配套的多媒體課件,開展網絡教學與管理,把教學大綱、電子教案、學習指導、習題解答、相關知識鏈接、教學錄相等上網開放,學生能夠方便的利用自己空閑的時間,自主地進行學習,有效地增加了教學容量。在課堂教學中要充分考慮學生的基礎知識、教學內容的特點,采用啟發提問式、講授為主式、課堂討論式等多種教學方法,充分調動學生學習的能動性,使教和學真正的互動起來。通過以上措施,有效地提高了教學的效率和質量。
四、重視實驗教學,創新實驗教學體系
無機及分析化學課程組建以后,原先的無機化學實驗、分析化學實驗合為一門課程,稱為“大學化學實驗”。組合后的實驗課程在教學內容上并沒有將原有內容簡單地組合,而是根據人才培養的需要,進行了較大的調整。增加學生自行設計性實驗,減少基礎的驗證性實驗,把部分容量分析的實驗,改變為與實際密切聯系的分析實驗,同時,增加一些綜合性實驗和設計性實驗。這樣,益于開發學生的創新能力,啟發學生發散性思維,調動學生的主觀能動性,利于培養“強能力、高素質”的現代人才。
經過幾年的教學改革與實踐,使我們的教學質量得到進一步提高,取得了較好的教學效果。
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[關鍵詞] 應用型高等院校 食品質量與安全 教學新體系
應用型高等院校肩負著為地方經濟建設和社會發展培養應用型人才的重任,是國內大學的主要群體,它們明顯區別于國內重點大學的研究型人才培養模式。此外,這類大學無論是辦學歷史、校園文化、辦學條件、辦學經費、生源質量、辦學層次和辦學水平,一般都不如重點大學,如果照搬重點大學的教學體系和辦學模式,不但形成不了應用型高等院校的辦學特色,而且會造成教學資源的重大浪費,因此應用型高等院校在人才培養過程中,必須根據自己學校的自身條件和服務對象,形成自己的教學模式。
食品質量與安全專業涉及化學、生物學、工程學、醫學、食品科學及農學、管理科學等,是由多學科理論、技術與工程原理綜合交叉而成的邊緣學科,內容廣泛而龐雜,是知識與技術密集型學科。必需掌握與化學有關的無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、分析化學、儀器分析,與生物有關的生物化學、微生物學、食品生物技術,與工程有關的食品工程原理、食品機械、工廠設計,與醫學有關的食品營養學、食品衛生學、食品毒理學,與食品科學有關的食品原料學、食品化學、食品工藝學、食品添劑、食品安全控制技術、食品分析與檢測、食品風險評估,與管理有關的食品質量管理、食品標準與法規等等學科科知識。
顯然,傳統的、面面俱到的教學體系已不適應應用型高等院校的教學要求,因此對現有食品質量與安全專業的教學體系進行革新,樹立起應用型高等院校食品質量與安全專業教學的新觀念,是應用型高等院校必須思考和面對的現實問題。
邵陽學院是一所多學科性的地方本科學校,其食品質量與安全專業是學校的優勢專業,也是對邵陽地方經濟建設影響最大的專業之一,本研究以食品質量與安全專業為對象,通過對人才培養模式、教學體系、教學內容、教學方法多項改革,構建一個能滿足行業發展要求的食品質量與安全專業應用型人才培養新模式。
1教學新體系建構的指導思想
根據食品質量監管部門、食品生產企業對食品質量與安全類人才的能力要求和技能要求,構建人才培養方案、確定教學體系和教學內容。通過改革教學方法、強化實踐教學環節管理和產學研合作辦學培養學生的應用能力,實現為地方經濟建設和社會發展培養應用型人才的辦學目的。
2教學新體系建構的基本思路
2.1 在借鑒和總結國內外食品質量與安全專業課程設置的基礎上,根據服務地方經濟建設的需要,結合食品學科特色,改革人才培養方案,按照培養應用型食品安全監管、食品質量管理、食品分析檢測、食品風險評估人才的要求,認真研究學生應具備的知識結構,整體優化課程設置,構建能滿足服務地方經濟建設要求的理論教學體系和相對獨立的實踐教學體系。
2.2 改革課程教學內容,減少教學中陳舊的內容及實驗教學中的驗證性內容,減少課程之間的重復內容。加強新教材建設,選用能反映學科發展動態的最新教材,并根據實際情況編寫特色教材。
2.3 改革實踐教學內容,構建相對獨立的實踐教學體系,使實踐教學與社會需要相結合。
*基金項目:教育部食教指委([2006]第1-7-10),邵陽學院教改專項(2009JG13)。
2.4 按國家食品安全檢測與質量管理模式,構建食品質量與安全工程實訓中心,使學生得到與工作環境相同或相近的實踐鍛練。
2.5 采用與質量技術監督局、食品生產企業聯合培養的模式,通過產學研合作辦學,實現產學研“三贏”。
3教學新體系建設的基本內容
3.1 改革人才培養方案,構建既重視食品質量與安全專業外延發展、又重視食品質量與安全專業內涵建設、與地方經濟建設和社會發展需要相適應的課程體系。
食品質量與安全專業建立在生物科學、化學、藥學、工程學、食品科學、管理科學等學科的基礎上,但并不是幾個學科的簡單加和,必須有所取舍,有所側重。課程的設置既要避免偏向某一學科的傾向,又要防止形成各種課程簡單的疊加。通過深化改革,對食品質量與安全專業的課程體系進行調整、優化、重新組合,完善教學計劃和教學體系,構建由兩個基礎課平臺和三個專業方向平臺組成的“2-3學科教學平臺”:
①以人文社會科學基礎知識、自然科學基礎知識和文化藝術修養知識在內的通識課程平臺;
②涵蓋《無機化學》、《有機化學》、《分析化學》、《物理化學》、《工程原理》、《微生物學》、《生物化學》和《工程制圖》等學科基礎課程平臺;
③包括食品科學與工程、食品安全控制和食品質量管理等三個專業方向的專業課程平臺。
通過課程體系培養,為社會提供具有廣博的人文社會科學基礎知識與文化藝術修養知識、寬厚的學科基礎知識、專精的專業創新能力的高級應用型專門人才。
3.2 改革課程教學內容,加強新教材建設
3.2.1課程教學內容改革
制訂符合我校食品質量與安全專業特色和社會需求的人才培養方案和教學大綱,明確各門課程在培養計劃中的地位與邊界,注重學科知識的綜合性與實用性,注意學科間知識的推進、滲透及有機聯系,克服課程之間的重復性、松散性。
①對各門課程的知識點進行全面梳理,進行授課內容的優化,精選反映食品質量安全領域新發展、新要求的教學內容替代教材中陳舊的內容,使課程教學內容既不出現重復也不產生盲點,使教學內容起點更高、適應性更強。
②理順各門課程之間的關系,對課程的重點章節、重點內容進行濃縮提煉,在有限的教學時數內,采用現代化的教學手段(如多媒體教學),加大教學信息量。
③加強引導和啟發學生思維,培養學生自學能力。
④對部分主干課程,采用雙語教學,提升雙語教學的質量。
3.2.2教材建設
嚴格教材選用管理,主干課程全部選用教育部“十一五”規劃教材,工程技術課程全部選用能反映學科發展動態的最新教材,以適應專業科技發展的趨勢。根據實際情況,編寫適合我校食品質量與安全專業發展的特色教材。
3.3 改革傳統的實踐教學方式,形成與地方經濟建設相適應的、獨立的實踐教學新模式
(1)在學習、借鑒和總結的基礎上,構建包括由獨立實驗課、課程實習、認識實習、生產實習和畢業實習(工廠實習)、畢業設計(論文)組成的遞進式實踐教學新體系。
①獨立實驗課。打破實驗教學依附于理論教學的傳統實驗教學模式,根據食品質量與安全專業崗位技能,按基礎化學、專業基礎、專業實驗構建三層次合理銜接的、相對獨立的實驗教學體系,通過不斷改進補充實驗內容,強化實驗技術訓練,通過將現代化儀器設備的使用和成熟的科研成果引入實驗課等措施,提高實驗課的實用性和工程性。
②實習教學體系。根據教學進程和食品質量與安全控制程序,按照理論與實踐相結合,課內教學與課外教學相結合等原則,構建集“基本技能訓練―綜合技能訓練―創新能力培養―工程技術應用”于一體的食品質量與安全專業的實習教學體系。該體系重視層次性和系列化,構建了從基礎課課程實習到專業課程實習、由單元實習到綜合實習,由工程實習到創新實習,由低年級到高年級的四級實習教學模塊,即:
基本技能實習模塊:由無機化學課程實習、有機化學課程實習、分析化學課程實習、儀器設備拆裝與操作四個子模塊構成。采取精選實習內容、提高實習項目的綜合性,讓學生掌握試劑配制、常規分析及常用儀器設備的安裝調試、維修等主要內容,達到規范操作、熟練使用、結果準確的目的,強化學生基本技能訓練和科研素質的培養。
綜合技能訓練模塊:由專業基礎課課程實習、專業課程實習、課程設計、生產實習、畢業實習五個子模塊構成。通過單獨開設的以產品檢測及產品生產為主要內容的課程實習、工程原理設計、食品檢測機構及企業頂崗實習(生產實習)、畢業實習的訓練,提升學生的工程素質,培養學生運用理論知識分析和解決工程問題的能力。
創新能力培養模塊:由研究創新實驗、科技創新活動和畢業設計(論文)三個子模塊構成。通過學生科研立項、學生參與教師科研、教師指導學生參加科技創新活動以及畢業設計(論文)等實踐教學環節,激發學生的創新興趣和激情,挖掘和發揮學生的創造力,提高學生產品開發和解決工程實際技術問題的能力。
工程技術應用模塊:由企業職工短期培訓、職業資格證書培訓、技術成果轉化三個子模塊構成。充分發揮學校設備、人才優勢,服務區域社會經濟發展,積極開展產學研合作辦學,根據企業的需要為職工進行短期培訓、技術指導和技術咨詢;與國家培訓中心和邵陽市勞動保障局合作,向學生及有關企業提供ISO22000(食品質量安全)內審員、外審員、化學分析師、微生物檢驗師、食品檢驗師等資格培訓與考核;組建科研團隊,與企業聯合開展科技攻關,推廣應用研究成果。
③建立實驗室、實習基地開放制度,培養學生的設計能力和創新能力。
(2)改革實踐教學考核辦法
①引入了職業資格考核項目。采取綜合考證制度和獎勵優秀實踐學生等措施,充分調動了學生參與實踐學習的積極性。要求全部學生獲得ISO22000(食品質量安全)內審員資格證書和HACCP證書,70%以上的學生分別獲得微生物檢驗、食品檢驗等職業資格證書。
②實行綜合評分辦法。學生的實踐學習成績由學習態度、實踐項目設計、現場操作、實習報告或專題論文等內容組成。如果單項成績不合格,則不記總成績,促使學生能自始至終認真參與各個實踐環節。
3.4 加強實驗室建設。加大資金投入力度,全面建設工程模式食品質量與安全專業實驗室,實現“三性”實驗達到80%以上,提升實驗室的整體功能。
3.5 加強實習基地建設。建立2~3個省級以上優秀實習基地和產學研示范基地,加強產學研合作,建立學校、用人單位等共同參與的學生考核評價機制,培養學生的職業操守、創新精神和創業能力。
3.6 改革教師培養和使用機制,加強教師隊伍建設。通過重點培養、引進優秀人才、實施 “青年教師導師制”、 組織教師到各級質量與技術監督局、食品檢測中心、食品生產企業兼職,積極開展學術交流,不斷提高教師隊伍的整體素質和水平,建設一支了解社會需求、科研能力強、教學經驗豐富、愛崗敬業的高水平的教師隊伍。
4教學新體系建設的實踐效果
4.1 制訂了能滿足地方經濟發展要求的人才培養方案
根據食品質量與安全學科及其相關產業發展的內在要求和地方經濟發展的實際需要,按照既要貫徹全面發展的基本方針,又要體現素質和能力的基本要求,為國家培養政治合格、素質全面的高級應用型人才的辦學指導思想,在借鑒和總結國內食品質量與安全專業課程設置的基礎上,我們結合自身的學科優勢與特色,制訂了能滿足地方經濟發展要求的人才培養方案。該方案的特點是:
4.1.1課程設置遵循食品質量與安全專業學科內涵和服務地方經濟建設雙原則。不僅按食品質量與安全學科體系的要求設置化學學科、生物學科、工程學科、食品科學學科、管理學科的相關課程,同時根據地方經濟的發展需要和食品行業的發展趨勢,設置了食品生物技術、發酵工藝學、食品安全監管、食品企業認證等特色課程。
4.1.2構建了相對獨立的實驗教學體系。所有的實驗課全部從理論課中分離,按照基礎化學、專業基礎、專業課三層次獨立設課,形成了相對獨立的實驗教學體系。
4.1.3構建了工程模式的實習教學體系。根據食品質量與安全監管現狀及食品安全監管對學生就業能力的要求,設置了有利于培養學生創新精神和工程能力的、獨立的實習教學體系。基本實驗技能、工程技術實驗、生產現場實訓和科技創新活動四個教學平臺。
4.2 構建完成了基礎課學科平臺
通過修訂培養計劃和教學研究,構建了涵蓋《無機化學》、《有機化學》、《分析化學》、《物理化學》、《工程原理》、《微生物學》和《生物化學》等學科基礎課程平臺;為了保證平臺課程建設的順利進行,我們制定了平臺課教學“四統一,一分離”的原則,即統一學時、材,統一大綱、統一考試,教考分離,從目前已完成的無機化學和有機化學、分析化學的教學效果分析,雖然教學時數有了一定幅度的減少,但教學效果較以前反而有了明顯的提高,比如,有機化學,我們采用的是中南大學試題庫的試題,考試難度比較大,但考試的最高分達96分,90分以上的學生達到16人,占學生總人數的12%,我們認為成績比較理想。
4.3 已完成了能滿足食品質量與安全專業科學性要求的理論教學體系構建
食品質量與安全專業原來的教學計劃,基本上在綜合兄弟院校教學計劃的基礎上,根據現有師資條件拼接而成,沒有特色,課程間的科學性也不嚴謹,過分地強調了學科的完整性,因人設課,因愛好設課的現象也偶爾出現在教學計劃中。為此我們以教育部專業認證要求為指南,根據既重視專業外延發展、又重視專業內涵建設的、與地方經濟建設需要相適應原則完成了各專業課程體系的構建。
同時對各專業課程教學內容進行了優化。課程內容優化的主要原則是:明確各門課程在培養計劃中的地位與邊界,注重學科知識的綜合性與實用性,注意學科間知識的推進、滲透及有機聯系,克服課程之間的重復性、松散性。對各門課程的知識點進行全面梳理,進行授課內容的優化,確定每門課程的內容,使課程教學內容既不出現重復也不產生盲點。教師在有限的教學時數內理順關系,對課程的重點章節、重點內容進行濃縮提煉,做到課堂講授少而精,對有些章節指導學生自學,引導和啟發學生思維,培養學生自學能力。
4.4 形成了新的實踐教學方法,教學研究工作取得了一定的成績
圍繞教學模式改革與實踐,2006年~2010年食品質量與安全專業教師共主持教改課題12項,其中部級1項、省級4項,校級7項,年均發表教學研究論文16篇,教學研究氛圍濃厚,形成了教學改革與教學良性互動的良好局面。
教學團隊探討了與質量技術監督局、食品生產企業聯合培養學生的產學研合作辦學模式,該模式的主要做法是:以湖南邵陽市質量技術監督局、邵陽食品檢測中心、湖南李文食品有限公司、湘窖酒業等單位為試驗對象,讓學生進行頂崗實習,參與食品檢測、食品生產、企業的技術改造、科技攻關、新產品開發、食品安全監督、食品安全評價、食品質量管理等工作;實習單位技術人員作為指導教師參與教學,單獨指導或與教師共同指導學生實習,使學生熟悉相關崗位要求,熟悉食品安全監管、食品質量檢測、食品安全評價、食品企業申報、食品企業認證及主要生產工藝。通過該模式的培養,學生初步具備了實際操作的技能和解決實際問題的能力,為學生畢業后零距離就業奠定了良好的基礎。
4.5 培養的人才能適應服務地方經濟建設的要求
食品質量與安全專業畢業生就業能力強,深受用人單位歡迎。最近幾年,畢業生一次性就業率高達95%以上,用人單位普遍認為我校食品質量與安全專業學生動手能力強,適應工作快,具有 “下得去、用得上、留得住”的特點。從2006年至2010年上半年,共有32位同學的研究論文分別發表在《廣東微量元素科學》、《食品科學》、《中國釀造》等專業期刊上。
4.6 新模式下食品質量與安全專業專業教師產學研合作能力大幅提高
近年來,食品教學團隊成員共主持教改課題22項,獲省級教學改革成果一等獎1項,三等獎2項、學校教學改革成果一、二、三等獎各1項,公開發表教學研究論文30余篇,主編和參編高等學校系列教材10部,其中,主編4部,國家十一五規范教材3部,國家級精品教材1部;承擔科研項目50余項,其中國家級項目3項,有4項科研成果獲得邵陽市科技進步一、二、三等獎,發表科研論文200余篇,獲得國家發明專利2項,有4項科研成果產業化,年新增產值3億多元。食品教學團隊被評為湖南省優秀教學團隊,教學團隊的產學研基地被評為湖南省優秀產學研示范基地,新教學模式由于強調了應用,引導教師把科研的重點放在產業化研發上,教學產學研合作能力大幅提高。
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【關鍵詞】凝膠滲透色譜;農藥殘留分析;全球經濟一體化;監測系統
1 引言
隨著經濟的不斷發展和人民生活水平的不斷提高,健康問題已得到社會各界的廣泛關注,食品安全問題也提上記事議程,環境的破壞和食品農藥殘留問題不斷涌現,逐漸成為阻礙我國出口貿易發展的屏障。農藥是一種農業生產不可或缺的生產資料,在適量的條件下,對生存與農業、林業和畜牧業之間的害蟲和細菌有積極的預防作用,也能在一定程度上促進動植物的生長,預防各種蟲害,為農業的創收增產和預防傳染病方面有不可磨滅的突出作用。在有限的科技手段中,農藥仍是預防疾病、增產創收、緩解糧食壓力的最快捷、最便利、最廉價、最有效的方法之一。可是,農藥也不是面面俱到,農藥的使用本身存在著巨大的隱患,由于我國是農業大國,農藥的大量長期使用不僅污染土地和大氣,還造成生態環境的嚴重失衡,更嚴重的是,農藥可殘留于食物中,使牲畜和人類中毒,產生嚴重的后果。然而,農藥殘留的原因復雜繁多:使用了價格低廉,不易分解的農藥;使用農藥過量;畜牧業藥浴;在動物即將宰殺前仍使用農藥;飼養牲畜的飼料為受過農藥污染的產品等。近日,農藥殘留分析方法及檢測技術得到了突飛猛進的發展,但食品分類復雜以及農藥品種的化學性質千差萬別,為農藥殘留分析檢測帶來了更大的挑戰。其中,農藥殘留分析的樣品前處理技術包含先進的固相萃取技術、基質固相分散萃取技術、凝膠滲透色譜技術以及加速溶劑萃取技術等等。這些技術的功能特點不盡相同,有的是專門分析水源和土壤的,有的是分析果蔬的,有的是分析生物樣品的,而本文討論的凝膠滲透色譜技術在大分子樣品分離凈化脂肪、色素等方面有顯著效果。
2 凝膠滲透色譜技術
前處理和測定是農藥殘留分析處理的主要手段,而分析的關鍵是樣品的前處理問題。凝膠滲透色譜技術大部分使用的是XAD系列的凝膠,其洗脫劑是配比不同的乙酸乙酯和環乙烷,將大小分子不同的多孔凝膠分離,把油脂、葉綠素、聚合物和生物堿等大分子物質首先淋洗處理,分子質小的后淋洗處理。然后將洗脫液收集起來再次進行分析。凝膠滲透色譜分離的關鍵因素是柱填料,它分為有機凝膠和無機凝膠,這要求其必須具備強韌的機械強度和化學惰性,還要有流動性小,分離廣等特點。一般的分離方法有機溶劑消耗量極大,誤差也大,從而操作繁瑣,而凝膠滲透色譜技術分離樣品運用物理方法分離蛋白質脂肪,并且過程簡單,誤差小。
2.1 凝膠滲透色譜技術的應用原理
檢驗農藥殘留的方法頗多,目前主要有兩種____生化法和色譜法。生化法操作簡單,測速快效率高。色譜法是使用色譜分離技術,選取合適的儀器測定農藥殘留的方法,也是農藥殘留檢測的常見方法。凝膠滲透色譜技術是根據溶質分子的大小進行分離的技術,它可用于分析化學性質相同但分子體積有差異的同系物質。先用洗脫機把注射進色譜柱中的預處理濃縮樣品洗脫分離完成,使樣品的形狀和分子大小各異,在通過固定凝膠直徑使大分子樣品首先被洗脫出來,小分子隨之被洗脫出來。凝膠滲透色譜是一項十分有發展前景的分子量測量方式的課題,從一開始的生物學向生化、高分子化學、無機化學等廣泛擴展領域,可見其應用范圍之廣泛,滲透領域之普遍,是農藥殘留分析的關鍵性的凈化方法。
2.2 凝膠滲透色譜技術在農藥殘留分析中的應用
農藥殘留分析同時需要靈敏度極高的檢測技術和操作精良的方式方法,其難點就是在除掉雜質的時候保持較高的回收率。提取液的選擇要根據農藥的極性來判斷,即極性弱的提取液配備極性小的有機氯農藥。,而極性強的農藥配備丙酮提取液。對于特殊的復雜基質,如油脂較高的物質常常不能使用較為普遍的液態萃取或者柱層凈化萃取法,使用凝膠滲透色譜技術則可以在柱填料和被分離式樣無相互作用的情況下按自身大小進行自動分離。值得欣慰的是,此技術完全可以在常溫下進行,沒有可逆吸附,能使每一個凝膠滲透色譜技術的分離樣品完全洗脫。并且凝膠滲透色譜凈化法能夠排除大分子的干涉,對各種形態大小復雜的基質都適用。
隨著科技的進步,農藥品種不斷增多,溶劑體系也不斷加強完善,Bio-Beads SX-3作為凝膠滲透體系的柱填材料也有迅猛發展。我們對凝膠滲透色譜技術在糧食中的應用為例做簡要的分析。糧食中包含脂肪,蛋白質,淀粉等多種材料,這位提取農藥殘留時排除干擾物進入溶劑增加了困難,因此必須用合適的凈化手段對基質的干擾進行解除。將研究人員分為ABCD四個小組,A組用凝膠滲透色譜技術對糙米進行凈化,對糙米中的有機氯農藥和多氯聯苯農藥進行分析時采用氣相色譜技術,測出的平均回收率約為80%-92%。B組還引用了新的氣質聯用技術,分析檢驗了玉米中的三唑醇和三唑酮,結果為農藥回收率大約為96%-115%。而C組使用凝膠滲透色譜技術凈化糙米,對其中可能存在的60多種有機磷農藥進行殘留分析,其中35種農藥回收率在65%-110%之間。D組用詞技術凈化和氣相色譜技術建立大豆中8種二硝基苯胺類除草劑的殘留分析方法,去除量很高。又如,運用凝膠滲透色譜技術同樣能對水果蔬菜的農藥殘留凈化起到積極作用。實驗表明,運用凝膠滲透色譜技術對果蔬進行抽樣凈化,其中有機磷農藥進行分析的結果為回收率67%~105%。
2.3 凝膠滲透色譜技術的缺陷
運用凝膠滲透色譜技術凈化的方法是利用分離大分子干擾雜質,最終可將農藥從基質中脫離出來,其最終效果的如何與分子大小、形狀和阻礙情況有關。但其中也包含一些不可避免的問題。首先,分子分離可能不徹底,這是由于小分子可以被洗脫到農藥里,可大分子極可能跟隨油脂先流出去,這時便需要使用柱色譜來凈化。其次,GPC所耗費的溶劑量很大,這樣當柱色譜內直徑比較大時,處理較多樣品時速度就會減慢,消耗的能量也多。為了避免這一弊端,科學家研制出了自動化的凝膠滲透色譜凈化儀,讓凈化柱更加趨向柱內直徑小,載荷量大和體積小的進樣發展,使其分離度得到改善,應用范圍得以拓寬。第三,其限制的條件較多?;|的選擇和情況對化合物的準確定性和定量有較強的影響力,當從事食品樣品的殘留分析時,必須考慮多種因素才能得到精確的結果,這要求我們既要對基質反復評估又要通過有效途徑進行消除和補償。
3 總結
凝膠滲透色譜技術目前已日臻成熟,其提取和凈化方法的研究和實驗已十分常見,此方法除了農藥外,還被廣泛運用到藥材、甘藍、蜂蜜等成分的分析中,其在農藥殘留方面的貢獻還要遠大的發展前景。
參考文獻:
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關鍵詞:材料類專業;物理化學;教學改革;建議
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)37-0128-02
物理化學課程是高校化學專業最重要的一門基礎課程,該課程內容豐富、前后連貫、邏輯推理清晰、理論性強,不僅可對化學、化工、環境專業學生開設,也可為生物、材料、食品、水建等專業學生設置。隨著社會的發展和科學技術的進步,高等學校不斷深化教學改革,全面提高教學質量,對物理化學學科的課程講授和發展也提出了更高的要求。結合我校的實際情況,以及我們近幾年在建設校級精品課程的探索與實踐,重新審視材料科學與工程專業物理化學課程的教學內容、教學方法和教學環節,發現目前我校材料專業物理化學課程教學中還存在以下的問題:
1.現行的教學計劃中,無機化學相關課程以及后續一些專業課,與物理化學授課內容中有一些重復之處。
2.教材中抽象理論太多,造成了學生對這門基礎課程產生了比較枯燥無味的感覺;加之內容多,課時量有限,老師在課堂講授中不能針對某一化學原理或原理推導過程進行深入的剖析和講解。
3.與之配套的物理化學實驗課,經常采用多個班級集中循環進行試驗的模式,有時理論部分未講授到,但實驗課程因為循環時間到,又必須開始,即實驗內容超前于理論教學的進度,或者理論課早已講授完畢,而實驗課程卻推后進行,學生不能及時將理論和實驗相聯系,無法達到預期的教學效果。目前我校物理化學的實驗內容,基本以驗證基礎理論為主,缺少綜合性、設計性及性能測試試驗,因此物理化學實驗體系缺少培養學生創新思維的意識以及提高學生動手能力的舞臺。
因此,需要積極推進課程體系改革,充實和更新教學內容、改進教學方法、豐富實驗教學,從而全面提高物理化學課程的教學質量和效果。
一、優化整合相關學科內容,打破學科壁壘,構建新的教學體系
對于我校材料科學與工程專業,按照2013版教學大綱的要求和已制定的教學計劃,其中包含的課程,如無機化學、無機非金屬材料、催化作用原理、膠體與界面化學等專業課,它們都與物理化學課程密切相關,有些課程如催化作用原理和膠體與界面化學,直接是從物理化學的大體系中劃分出去的。由于我院材料專業招生時間不長,而這些課程總是不同的教師授課,教師之間就授課內容未來得及進行充分的交流,經過幾年的授課,發現同一知識點的簡單重復難以避免。因此,建議課程組就這一現象,加強教師間的交流與合作,將這些課程的內容進行有效的整合,突破原來以學科和專業來劃分的粗放型的課程體系,建立起適合于自己專業的有效課程體系,是目前我院物理化學教學改革的一項重要任務。
我校材料學科專業物理化學課程采用的是南京大學沈文霞主編的《物理化學核心教程》第二版教材,主要的授課內容包括熱力學(熱力學第一定律、熱力學第二定律、化學平衡和相平衡)和動力學部分(包括化學反應速率、電化學、表面現象和膠體化學),共56課學時,大學二年級上半年授課;而無機化學,同分析化學一起共48學時,無機部分主要講授熱化學(熱力學第一定律)、稀溶液的性質、膠體溶液、化學平衡及化學反應速率;根據教學大綱的安排,膠體和界面化學、催化作用原理這兩門課程各安排24個學時,在大學三年級下學期開展。通過幾年授課,經老師觀察和學生反映不難發現,以上所述這些課程,在知識內容上相互之間都存在著一定的重復性和交叉性。
針對課程內容重復的問題,為了避免盲目浪費學時數,有效改善不同課程之間的重復授課,充分利用大學課堂掌握更多的知識,使我們在課堂上的幾十分鐘內有效地完成教學任務,這里提議對材料系開設的幾門相關課程教學內容進行整合,使每門課都有其側重點,建議組建一個全新的教學體系,同時要照顧到這些學科知識的完整性和獨立性。例如,講授無機化學課程時,建議把化學熱力學和化學平衡作為重點內容詳細講授,而其他內容,如電化學、相平衡和化學反應速率這些內容作為物理化學課程的授課側重點。物理化學理論課程中的膠體、表面現象則可放在膠體和界面化學以及催化作用原理這兩門課程中主要講授,物理化學課程就不講授這部分內容。這樣既節省了時間,又突出了重點,不僅使教學內容獨立而完整,還可以適當減輕因課時量小帶來的物理化學的教學壓力,彌補了物理化學課程內容多、課時少的矛盾,老師在授課的過程中再也不擔心時間不夠用而只能淺顯的表述;對于學生來說,仍然是掌握了整個物理化學的原理,而且更加堅實。
二、掌握專業知識框架,改革教學方法
通過對物理化學課堂的觀察,發現學生們剛開始對這門課還保持有神秘感,大多數同學對這門課還是很有興趣的,加之從師哥師姐們那里聽說這門課容易掛科,因此學生們剛開始上課的時候都很認真。但是隨著課程的深入,部分同學開始松懈,開始排斥這門課程,以至于后來干脆放棄學習。經過細心調查分析發現,學生們在失去學習興趣后,慢慢迷失在這門課程中。盡管老師在課堂上一再強調要理清楚各章節之間內容的聯系,重點記憶關鍵結論,但大部分同學仍然做不到,不能掌握物理化學課程的知識框架,也沒有選擇性的記憶關鍵問題,總是被動地接受課堂上講授的內容,甚至被很多的數學推導過程迷惑。而實際上這門課程內容銜接緊密,邏輯性很強。把各章節之間的知識框架理清楚之后,就坦然的接受和明白了各章的結論,也有利于知識點的重點記憶。在教學過程中,注重課程之間的聯系,通過知識點的連接和相關內容銜接相關的課程,及時引導學生把所學的內容納入到學科的框架中,幫助學生建立較完整的知識框架,不要迷失在盲目的理論推導中。
物理化學這門課理論性很強,內容較多而抽象,公式又多,學生接受很困難,這就對老師的課堂教學提出了更高的要求。為了能夠進行有效的課堂教學,激發學生的學習興趣,常把日常生活現象中涉及的物理化學原理介紹給學生。比如,舉例高溫下食物容易變質的問題,聯系化學動力學的理論加以說明;講解溫度對反應平衡和反應速率的雙重影響時,例舉合成氨工業中如何選擇最佳溫度;涉及講授表面化學的理論時,可以例舉農民鋤地能防止水分蒸發的現象,或者小氣泡、液滴、呈球形的現象,加以解釋后,學生就會對表面性質有清晰的認識;講授滲透壓的時候,聯系滲透壓的作用,提問為什么肥料用多了農作物會“燒死”?打吊瓶時為什么會感覺到疼痛?讓學生帶著問題聽課,面對生活中各種現象去思考,多問幾個為什么,自己到物理化學中去尋找答案,激發學生學習這門課程的興趣,也就達到了提高教學質量的目的。
除此之外,在課堂上還可以采用小班討論或者Seminar討論式教學模式,以教師和學生為共同的教學主體,就某些共同關注的問題,在和諧的氣氛中進行討論,加強教師和學生之間的交流和溝通。課下,利用我校教務處網站的網絡教學平臺,與學生進行課下的交流和習題討論、小測驗等,與傳統的課堂教學模式相比,它具有互動性、合作性、學術性的優勢。
三、強化配套實驗教學
實驗教學在物理化學課程的教學中占有十分重要的地位,它與物理化學課程緊密配合,鞏固和加深對物理化學原理的理解,提高學生對知識靈活應用的創新能力,還培養了觀察和分析問題的能力。
為了避免實驗課程超前理論課程,建議在學習完物理化學相關理論后,及時在學期后半學期開設實驗課程。課程組已經設置獨立的實驗課并計算學分,如:配合表面現象,開展了液體表面張力的測定實驗、粉體粒度分析實驗;為了鞏固反應速率反應章節的學習,開設蔗糖反應速率常數、乙酸乙酯反應速率常數的測定實驗等。同時,也應鼓勵學生根據所學理論,合理設計實驗項目,開展綜合性創新實驗,增加設計研究型實驗,根據設計實驗的題目、要求等內容,讓學生查閱相關資料,并利用學過的理論知識,選用相關的儀器、藥品,分析實驗中的難點和關鍵步驟等,自行完成實驗內容、并上講臺講授實驗,以培養學生發現和解決問題的能力。
經過幾年的探索和實踐,我院化學化工學院材料專業物理化學課程的教學改革將有助于提高學校物理化學課程的教學質量和效果,促進了物理化學這門校級精品課程的建設和發展。
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>> 空間最均勻分布原理在有機物結構教學中的應用 工業廢水幾種無機物和有機物成份的測定 氯代有機物廢水的催化還原降解機理研究 淺談電廠鍋爐補給水中腐植酸類有機物的去除方法 有機物燃燒規律及應用 焦化廢水中有機物在A2/O工藝處理中的降解特性研究 在有機物同分異構教學中培養學生的有序思維能力 常見有機物的分離提純 有機物的脫水反應 有機物的分離、提純 關于有機物的鑒別 有機物的燃燒規律 “有機物的特征”教學設計 有機物命名的若干規則 有機物的制備實驗考點總結 透析食品中的有機物信息探究中考有機物解題思路 關于工業廢水中有機污染物監測分析的探討 脫硫廢水中有機污染物的處理 金華地區電鍍廢水有機物生化法處理試驗研究 飲用水中氣味有機物來源及檢測方法 常見問題解答 當前所在位置:.
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一、明晰工作任務,確定人才培養模式
(一)新專業設置的背景調查。在經歷了2003年的SARS、2006年的蘇丹紅事件、2008年的三鹿奶粉事件、2009年的甲型流感之后,人們已充分認識到衛生檢驗檢疫在預防與控制疾病中的重要作用。國家高度重視衛生檢驗與檢疫工作,出臺了若干相關法規,其中衛生部《關于疾病預防控制體系建設的若干規定》〔2005〕40號中明確指出:加強國家、省、設區的市、縣級疾病預防控制機構和基層預防保健組織的建設,強調疾病預防控制隊伍的建設。國家對衛生檢驗的相關專業,如食品質量檢驗員、水產檢驗師等,要求按照《勞動法》實行職業資格準入制度。這些都反映出國家健全與完善衛生檢驗與檢疫工作的決心和保障力度。
(二)人才需求情況的調查。2006年,對浙江省48家各級各類疾病控制中心人力資源情況調查發現:從業人員所學專業主要是化學、生物、醫學等非衛生檢驗檢疫專業,衛生檢驗檢疫專業畢業人員僅占24.22%。從業人員中,中專學歷及以下學歷的占42.03%。人員低學歷和專業人才匱乏現狀制約浙江省衛生檢驗檢疫事業發展,影響到浙江省的經濟發展[1]。2006年調查獲悉:未來五年內,每個事業單位需要衛生檢驗與檢疫技術專業??茖哟稳瞬牌骄鶠?-2名。此外,浙江省為經濟強省,全省有數萬家的食品加工公司、供水公司、化妝品生產企業。按照國家規定,每個企業應該配備1-2名衛生檢驗人員。但目前僅少數規模較大的企業配有衛生檢驗人員。例如,浙江省有600余家化妝品企業,只有不到10%的企業配有衛生檢驗人員。隨著政策執行深入,保守估計衛生檢驗與檢疫技術專業??茖哟稳瞬诺男枨罅砍^5000名。以上調查表明:浙江省急需大量的衛生檢驗人才。然而,截止2006年為止,全省尚無一所高校開設衛生檢驗技術專業。這對矛盾反映出開設新專業的必然性和迫切性。
(三)崗位任務的調查。2006年開始,深入調查衛生檢驗與檢疫技術專業??茖哟稳瞬诺穆殬I崗位群,主要分布在各級各類疾病控制中心、檢驗檢疫部門、衛生監督部分、環境檢測部門等事業單位以及企業、商業檢測中心等企業單位。針對主要崗位群分析發現,本專業專科層次人才的具體崗位包括理化檢驗、微生物檢驗及檢驗實驗室質量控制技術。在調研和分析崗位及崗位需要的基礎上,經衛生檢驗與檢疫行業專家論證后,衛生檢驗與檢疫技術專業人才培養目標定位于:在基層和一線崗位從事公共衛生檢驗、食品衛生檢驗、勞動衛生檢驗、疾病監控以及環境監測等方面工作的高技能應用型專門人才。
二、分解工作任務,構建課程體系
(一)分析解剖工作任務。全面分析衛生檢驗與檢疫技術專業專科層次人才的具體崗位,分解基層和一線崗位的工作任務:包括理化檢驗包括食品(農漁牧產品)的營養成分檢測、添加劑檢測、有害成分檢測等;環境因子(空氣、水、土壤)的污染物檢測等;化妝品(消毒產品)的有效成分檢測、有害成分檢測等;農藥殘留檢驗;生物樣品的鉛砷汞檢測等。微生物檢驗主要涉及到衛生微生物的檢測;致病微生物的分析鑒定;病毒的分離鑒定。檢驗實驗室質量控制技術包括檢驗儀器的使用及維護與檢驗實驗室的質量控制。
(二)確定工作任務所需專業知識。在詳細工作任務剖析基礎上,結合衛生檢驗與檢疫技術專業的學科特點,確定衛生理化檢驗、微生物及檢驗、儀器學及實驗室管理為專業核心課程。衛生理化檢驗主要學習崗位工作所涉及的各種檢測樣品中無機物污染物檢測、有機物污染物檢測、有害物質檢測的方法和操作技巧;微生物及檢驗著重掌握衛生微生物的檢測方法、致病微生物的標本采集及病毒的分離鑒定方法和技能;儀器學及實驗室管理系統地介紹理化檢驗的常規儀器設備的使用維護方法,學習實驗室的管理技術和規范,為檢驗實驗室質量控制技術工作奠定必要的基礎。三門專業核心課程的學習和掌握,離不開免疫學檢驗、生物化學及分子生物學檢驗、預防醫學、衛生毒理、寄生蟲檢驗五門專業主干課程的支撐。例如免疫學指標是許多致病微生物鑒定的重要依據,而免疫學檢驗技術是多數致病微生物分離鑒定的重要方法之一。再如生物化學及分子生物學所涉及的技術也逐漸成為衛生理化檢驗和病毒分離鑒定的核心技術和方法。衛生理化檢驗工作需要掌握外來化合物毒性影響因素及毒理學安全性評價的知識。
(三)構建課程體系。依據高職高專教育的特點,在分析工作任務的基礎上,提出了基于任務導向構建課程內容體系的課程模式,嘗試打破學科體系的構建傳統,建立以工作任務為核心輻射知識傳授與能力培養的課程內容體系。衛生檢驗與檢疫技術專業的課程體系包括公共基礎課程模塊、專業基礎課程模塊和專業課程模塊三部分。公共基礎課程模塊包括思想道德修養與法律基礎、大學英語、計算機應用基礎等七門課程。旨在奠定學生的基本素質與修養,強調通用技能的訓練。專業課程模塊包括三門專業核心課程和五門專業主干課程,專業課程緊扣專業培養目標的主旨,涉及的是專業核心能力。專業課程圍繞著工作任務核心,課程內容的取舍不再是依據學科體系,而是崗位任務的具體需要。專業基礎課程模塊包括醫用化學、醫用物理學、分析化學、醫用細胞生物學、人體正常結構與機能五門課程。醫用化學和分析化學為衛生理化檢驗、生物化學及分子生物學檢驗的專業基礎課程,醫用物理為儀器學及實驗室管理的專業基礎課程,醫用細胞生物學、人體正常結構與機能是微生物及檢驗、預防醫學的專業基礎課程。專業基礎課程針對崗位定向要求,使學生具備學習專業知識必備的基礎知識和基礎技術操作。
(四)課程體系調整重組和整合了部分專業基礎課程。如人體解剖學和生理學整合成人體正常結構與機能,授課時數壓縮為85學時。又如有機化學、無機化學、分析化學先整合成醫用化學,后來發現分析化學對衛生理化檢驗的學習十分重要,為此,重組成醫用化學(有機化學和無機化學)和分析化學兩門課程。調整了部分專業課程。例如,在生物化學中,增加了分子生物學的內容,摒棄一些實際工作中已經淘汰的生化檢測方法,添加新的分子檢測診斷技術及方法,為完成微生物和衛生理化檢驗任務奠定基礎。再如,調整儀器學與質控為儀器學及實驗室管理,突顯檢驗實驗室質量控制技術工作崗位的需求性。
三、課程內容改革,培養核心工作能力
根據工作崗位的需要來設計工學結合的課程教學模式,微生物檢驗工作任務主要涉及到衛生微生物檢測、致病微生物分析鑒定和病毒分離鑒定三部分。針對工作任務,將微生物及檢驗的教學內容分解成衛生微生物、致病微生物和病毒三部分,再加上微生物檢驗技術基礎共四塊內容。課程教學針對性強,讓學生在學習中就明晰工作任務的要求和內容,掌握檢驗任務的流程、技術和方法,達到學校學習與實際工作的“零”對接。在衛生理化檢驗課程的教學中,還進行現場檢測實驗課的創新。將學生帶到浙江省疾病預防控制中心理化檢驗所,由理化檢驗所的工作人員帶教,讓學生按照要求完成原子吸收法測定水中銅和鐵、高效液相色譜法測定汽水中人工合成色素、氣相色譜法食品中農藥殘留的檢測任務。在現場檢測實驗課中,學生既掌握了檢測技術與知識,又真切地體會到崗位的工作任務,實現真正意義上的“教、學、做”一體化教學模式。#p#分頁標題#e#
四、教學效果評價
水、蛋白質、維生素、色素和食品添加劑等十一章是當前國內外食品化學課程的主要構成系統和內容,各高職學校根據自己的教學實際以及師資力量等因素,合理安排本校食品化學課程內容。食品化學在課程內容體系又與無機化學、有機化學等有關學科有交叉部分,因此,在課程內容知識體系建構上,應進一步探索和研究。一方面食品化學課程知識體系致力于食品相關專業人才培養,另一方面又必須服務于整個食品工業的發展脈絡。
1.1整合食品化學教學內容體系
應根據食品化學教學實際,在講授和學習食品化學課程時,從整體上把握食品學科教學內容,將教學內容整合學習,利用專題學習的形式,把握學習內容的主體、提綱、內容以及重難點。食品化學教學內容整合的核心是幫助學生掌握和理解食品化學核心知識體系,培養學生的食品宏觀品質變化實踐調控能力,使學生能夠創造性地應用有關技術檢測食品安全[1]。在具體課程教學內容選擇上,一定要關注知識體系的理論指導價值和邏輯性,幫助師生教學過程中能夠更好地理解和把握教學內容,提高教學內容的趣味性和實踐性,滿足學生學習需求,提高教學效果。
1.2優化食品化學教學內容結構
食品化學教學是一個完整的知識體系結構,學生的學習是一個完整的知識建構過程,在教學過程中,應保證教學內容各章節之間的聯系性。一方面,強化各章教學內容知識點的內在聯系,嘗試將已有的知識內容橫向聯系起來,另一方面也要注意同一章節內同一層次知識點,將具體現象與理論知識深層次結合起來[2]。
1.3深化實驗教學內容改革
食品化學實驗教學環節不僅使學生理解掌握食品化學專業基礎知識,也是提高學生創新性應用能力主要手段。就食品化學教學專業應用型人才培養的涵義來說,主要是指利用實驗教學環節將理論知識轉化為學生綜合實踐能力,在現有食品化學實驗的基礎上,增設針對于食品安全實驗的實踐課程。提高食品化學人才專業技能,在借鑒國內外有關高校食品化學課程的知識和理論基礎上,整合優秀國內外先進教學理念和知識,提高學生實際應用能力,實現創新性應用人才培養目標。
2改革食品化學課程體系,創新食品化學教學方法
2.1運用現代教學手段
教育信息化帶動教育教學現代化是目前教育發展的方向和目標,信息化教學手段也被廣泛應用于食品化學課程教學課程中,豐富了教學內容。發揮多媒體設備圖文并茂的優勢,將文字難以闡述的食品工藝制作過程用投影儀設備演示出來,調動學生學習積極性,提高課堂教學效果。如在講解多糖凝膠性質時,將淀粉軟糖和明膠軟糖溶解過程利用視頻反復演示,引導學生分析這兩種食品大分子凝膠性質的不同,加深學生對淀粉和明膠融合性質的理解[3]。教師還可以選擇食品化學精品網絡課程,拓寬食品安全教學空間,提高教學效率。
2.2采用互動式教學方法
自主、互動、探究是當前各科教學中使用頻率較高的教學方法,互動式教學是當前課堂教學過程中使用頻率較高的教學方法,在實際教學過程中,表現出明顯的優勢作用,如轉變了傳統課堂中的師生地位。傳統課堂教學中,教師占據主導地位,課堂上以教師的教為主,滿堂灌是食品化學教學的常態[4]?;邮浇虒W方法有效地轉變了這種教學現狀,不僅強調學生與學生之間的互動,也突顯了教師與學生之間的互動,在師生平等的基礎上,實現師生雙方的有效互動教學。對于課程教學中存在的一些專業性較強或相對難以理解的知識點,教師在適當引導的基礎上,給予學生充分的思考和探究空間,尊重學生的觀點,幫助學生主動構建有關知識體系,提高學生分析問題和解決問題的能力,促進學生的食品化學專業能力的全面發展[5]。
2.3實施案例教學
食品化學教學內容中包括了一些抽象、難解的內容,如果單純以知識講授的方式傳授給學生,枯燥的教學內容可能會降低學生學習積極性,降低食品化學教學實際效果。為解決這一部分內容講授難題,教師可引入教學案例分析,利用日常生活中常見的化學現象解讀食品化學知識內容和有關原理,用講故事的方式開展實際教學活動,由抽象轉向具體,由復雜轉向簡單,由淺入深地引導學生掌握實際教學內容,最大限度地調動學生學習的積極性和主動性,加強學生對課程教學內容重難點的理解和掌握。
2.4引導參與科研生產實踐
“填鴨式”教學一直是食品化學教學實際中存在的不可避開的一座大山,在教學實踐中,經常出現課堂教學理論與實踐相脫節的問題,學生學與用嚴重脫節,學不可以致用成為教學中存在的重要問題。引導參與科研生產實踐,有利于教師將科研與生產實踐有效結合,把研究課題內容和實踐教學內容有機結合,在豐富課堂教學的內容的基礎上,增添了多樣化的教學手段和方法,提高教學內容的創造性和啟發性[6]。
3結語
食品化學教學內容和方法的改革探索應堅持理論與實踐相結合的原則,以調動學生學習興趣、提高學生學習積極性為基本出發點,以提高食品化學教學效果為落腳點,優化食品化學教學內容和方法,達到有效提升課程教學效果的目的,為食品科學應用型人才培養模式的建立和推廣奠定基礎。
作者:邵征 李志康 李紅英 劉曉偉 單位:長垣烹飪職業技術學院
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