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關鍵詞 食品理化檢測實驗;教學改革;探索
中圖分類號 TS207.3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2013)22-0327-03
Exploration and Practice on Teaching Reform of Food Physical and Chemical Examination Experiment
QIN Fei LIU Yan-xia LUAN Na GAO Li-ping
(Department of Food Sciences,College of Arts and Sciences of Beijing Union University,Beijing 100191)
Abstract This article analyzed existing problems of food physical and chemical examination experiment course,put forward some reform measures,in order to completely improve the students′ ability to food analysis,promote the quality of teaching. It can provide safeguards for the goal of cultivationg with food analytical ability.
Key words Food physical and chemical examination;teaching reform;exploration
近年來,食品安全事件頻發,引起人們對食品安全的高度關注。食品安全檢測技術作為保障食品安全的重要技術支撐已經成為食品質量安全專業學生的重要專業技能。食品理化檢測實驗是實現這一專業技能的重要教學環節。食品理化檢測同時還是食品工業生產和食品科學研究的基礎,是不可缺少的手段。通過該課程的學習,學生應掌握食品安全檢測的重要技術的原理和分析方法,學會應用這些檢測手段對食品的成分和品質進行分析評價。但目前實驗教學忽視了學生學習的主動性和創造性,存在許多不利于培養學生獨立思考和實踐創新能力的問題,學生畢業后無法適應食品安全檢測崗位的工作需求。筆者針對教學過程中存在的問題,并結合課程特點,以及新形勢下對食品檢測人員的要求,在2009—2012學年的食品理化檢測實驗中進行了一些探索和實踐,使實驗教學由原來以驗證性實驗為主的教學訓練逐漸轉變成向綜合性創新性實驗為主的實驗教學體系,取得了良好的教學效果。
1 食品理化檢測實驗存在的問題
食品理化檢測實驗課程以人們日常生活所必需的食品為主要實驗材料,完全采用國家食品理化檢測標準規定的實驗方法,實驗測定項目涵蓋食品營養成分、食品中的有害元素、食品添加劑、食品功效成分等,實驗對象也非常廣,包括肉制品、蔬菜、飲料、水產品、乳制品等。雖然實驗是按照國家食品理化檢測標準規定的方法進行,學生完全按照標準的規定進行樣品的處理、檢測,能夠較好的鍛煉學生的食品分析能力,但是也存在很多問題。
1.1 內容相對孤立,實驗形式多為驗證性實驗
食品理化檢測實驗設置了蛋白質、水分、脂肪、粗纖維、山梨酸、苯甲酸等實驗項目,以上項目測定基本上各自為陣,所使用的樣品不同,各測各的項目,沒有連貫性。但企業或食品檢測機構往往對同一種樣品進行如上多個項目的檢測,因此實驗安排與實際崗位的要求不同。
實驗內容多為驗證性實驗,這些實驗通過學生進行具體的實驗操作來驗證已經學過的理論知識,從而加深對理論知識的理解和認識[1]。驗證性實驗可以加深學生對基礎理論的理解,使學生掌握實驗的基本技能,因此教學實驗中要保證一定比例的驗證性實驗。但驗證性實驗實施時采取“照方抓藥”的模式,實驗過程中,學生是被動的按老師的指令進行操作,幾乎沒有選擇性,學生缺乏主動性,不利于培養學生獨立思考和實踐創新的能力。
1.2 缺乏對一個實際樣品進行完整分析的能力
食品分析的程序為樣品的采集——實驗方法的確立——樣品的處理——試劑的配制——儀器的組裝和校準——測定過程——數據處理分析這樣一個完整的過程[2]。而在實際實驗過程中,學生沒有參與實驗設計,也沒有參加實驗前期準備工作,實驗材料、實驗試劑、實驗儀器、實驗步驟等都是教師事先準備和設計好的,學生到實驗室后直接按實驗講義上的操作步驟進行,在實驗過程中按部就班,流于形式,學生在實驗中學到的僅為樣品的前處理和測定操作,沒有接觸到樣品的采集、制備和保存等直接關系著食品分析成敗的重要環節,且對于實驗方法、實驗試劑的選擇、各種所用試劑的配制及用量的確定都沒有進行思考,因此對于食品分析的整套程序不清楚。而且由于學生沒有參與實驗的前期準備工作,實驗的基本操作技能訓練嚴重不足。這些都導致了學生在進行畢業論文時不會配試劑、不會進行儀器的調試,不會在眾多的分析方法中進行選擇,且在未來的工作中學生所學知識與工作崗位的檢測程序對接不明顯,在進入工作崗位后往往需要二次培訓。
1.3 考核形式不夠科學
考核是全面評定學生實驗態度、實驗技能、操作水平及綜合運用所學知識解決實際問題能力的一種手段,也對實驗教學效果的一種檢驗方式[3]。考核方式起著引導學生學習方式的作用。過去的實驗考核雖然包括實驗操作成績和考試成績,但是實驗報告所占比重較大,這種考核制度存在一定的缺陷,實驗時3位同學一組,實驗結果一樣,因此在書寫實驗報告時存在抄襲別人實驗報告和數據現象,這樣就導致全班實驗報告就幾個模板,不僅無法追查,也無法合理評定成績;也使學生對實驗教學的認識停留在寫實驗報告上,只重視實驗報告的書寫,不重視實驗操作,在實驗中成了實驗的“旁觀者”,無法得到真正的訓練。
2 改革措施
2.1 優化教學內容,構建多層次的實驗內容體系
食品分析實驗課程的特點是實驗原料眾多,分析項目繁多,檢驗方法也是多種多樣,因此所涵蓋的內容很多,為了在有限時間內讓學生得到充分訓練,盡可能掌握好要求的內容,認真研究食品分析相關工作崗位的常用的檢測項目,結合當前食品安全性檢測的熱點項目,并根據北京市天然活性物質與功能成分重點實驗室研究功能食品的特色,精選包括水分、粗蛋白、粗脂肪、維生素、添加劑、有害元素、洛伐他汀等實驗內容,合理安排實驗,在實驗方法選擇時,既注重基本技能訓練,又考慮實驗室所有儀器設備的充分利用,使學生全面掌握多種分析測試方法和儀器。
為此,在實驗過程中要采取多種形式融合實驗內容:一是針對以前實驗內容相對孤立的特性,在檢測一些常規項目時,采取“一樣多項目”的方式,即同一實驗樣品測定多個實驗項目。如午餐肉中膽固醇含量測定、大豆的蛋白質含量測定、奶粉中的維生素B1的測定,可以整合成一個綜合實驗。實驗原料全部改為午餐肉,實驗題目改為午餐肉的品質檢測,通過實驗內容調整,不僅增強了實驗的綜合性和系統性,而且有利于保證學生知識的連貫性和學習效果,從而使學生真正掌握一些食品的檢驗技能。二是為了讓學生掌握不同的檢測方法,采用“一樣多法”的方法,即一種樣品采用多種實驗方法進行對比,鼓勵學生采用多種方案進行實驗項目的檢測,如醬油中的山梨酸、苯甲酸的測定,可以用紫外分光光度法、氣相色譜法、高效液相色譜法等,培養學生的發散思維和查閱文獻資料的能力。如實驗時間緊張,則可以分組采用不同的方法進行實驗,并在實驗結束后組織學生進行分析總結。三是基于實驗原料不同,所需的前處理方式不同,采用“一法多樣”的方法,即一種方法安排多種實驗原料。在實驗“食品中水分的測定”中,選取面包、蜂蜜等作為材料,同時根據現有的實驗條件選用了直接干燥法、水分測定儀法進行實驗。在直接干燥法樣品干燥期間采用水分測定儀測定樣品的水分,合理利用實驗間隙,同時進行2種實驗方法。讓學生認識到不同的樣品需要采用不同的預處理方式,同一樣品采用不同的測定方法對測定結果有影響,從而重視樣品的前處理和分析方法的選擇。四是常規玻璃儀器與商品化儀器并用。隨著科學技術的發展,許多常規的玻璃儀器裝置都已經商品化,鑒于不同地區、單位食品分析崗位所用儀器設備不同,為了讓學生能夠適應實際工作,同一實驗項目同時采用商品化的儀器和傳統的玻璃儀器。如脂肪的提取可以采用脂肪提取儀和索氏提取裝置同時進行;蛋白質可以用凱氏定氮儀和凱氏定氮玻璃裝置進行測定。通過不同的儀器設備進行實驗,并比較,可以使學生學會不同裝置的使用方法,在遇到不同類型的檢測裝置時能較快進入角色。通過如上措施整合實驗課內容,在有限的學時內,拓寬分析對象、實驗方法和實驗儀器,避免實驗原理、分析方法與分析儀器的重復,使實驗內容更具完整性、系統性及實用性,更能反映現代食品工業發展的要求,更符合培養學生技能的要求。
針對以前食品分析實驗教學內容中基礎驗證性實驗過多的問題,減少驗證理論為主、內容單一的實驗,增加綜合性、創新性實驗項目,構建了驗證性實驗、綜合性、設計性實驗相結合分階段、分層次的實驗內容體系。
2.2 精心設計綜合設計性實驗,提升學生的綜合實踐能力
綜合性設計性實驗不但要求學生綜合多門學科的知識和各種實驗原理來設計實驗方案,而且要求學生能充分運用已學到的知識,發現和解決問題。綜合性設計性實驗是在基礎驗證實驗的基礎上開展的,包括實驗題目提出、學生查閱資料、制定實驗方案、教師審核實驗方案的可行性、學生獨立完成實驗過程、并根據實驗結果撰寫實驗論文、實驗結果的總結和討論[4]。實驗題目可由教師根據專業特點、學生的知識結構、實驗條件等提出,也可以由學生自行確定,但要求涵蓋食品分析的關鍵技術、知識點。一般要提前2周給出題目或要求學生確定題目,1周后學生提交實驗方案,教師根據已有實驗條件,擇優選擇方案,教師在審核實驗方案時要堅持科學性、安全性和可行性等原則,要求教師在1~2 d內完成方案的審核,學生根據審核通過的實驗方案聯系實驗員,確定所需實驗原料、試劑的種類和數量以及實驗儀器。然后在實驗員老師的指導下進行試劑的配制和實驗儀器的準備和調試。學生進入實驗室正式進行實驗,教師主要針對學生實驗過程中出現的問題,提出解決思路和方法,學生自己靈活安排實驗時間和先后順序,但是整個實驗操作及實驗論文必須在1周內完成。實驗論文要求按科研論文的形式來書寫,包括選題意義、材料和方法、結果和討論、參考文獻等。實驗論文的撰寫是對實驗設計、實驗操作的再認識與提高的過程[5],有助于學生對實驗過程中發現和遇到的問題進一步思考和總結,也有助于學生畢業論文的寫作。因此撰寫實驗論文也是鍛煉學生創新能力的一個重要環節。
通過綜合性設計性實驗使學生接觸了食品分析以及科學研究的全過程,學生在實驗過程中處于主體地位,不再被動接受教師安排,從實驗題目的選定到實驗結束,整個過程都有該組學生共同安排,由此調動了學生的積極性,發揮了其主觀能動性,培養了學生的創新思維,分析、解決問題的能力,團結合作的能力以及獨立開展科研工作的能力,提高學生的綜合素質,為后續的畢業論文和工作奠定堅實的基礎。
2.3 優化教學程序,改進教學方法和手段
2.3.1 讓學生參與實驗的準備工作。實驗前2周讓學生分組在課余時間進入實驗室,在實驗員老師的指導下進行實驗試劑配制、玻璃儀器洗滌、檢查、校正;實驗儀器安裝、調試、檢修檢測等實驗準備工作。盡量保證每位同學都能夠有機會協助老師進行實驗準備。通過參與實驗準備工作,學生熟悉了實驗室,掌握了常用藥品、儀器的使用,鍛煉了基本操作技能,為綜合性設計性實驗的進行打下良好基礎。
2.3.2 重視實驗樣品的制備。在實驗中,讓學生自己進行樣品制備。加強學生在樣品采集、制備和保存等方面的訓練。例如,測定蘋果中的VC時,學生對四分法取樣,獲得可食部分,從完整的蘋果成為測試用的蘋果漿,學生都將有完整的認識;這樣學生能認真獨立完成食品分析的完整過程,使實驗過程更接近于實際工作過程,為今后獨立工作奠定良好的基礎。
2.3.3 抓好實驗原始數據的記錄和數據處理??蒲泄ぷ鞯牡谝皇仲Y料即是實驗的原始數據,它是判斷分析結果的重要依據[6]。為了培養學生良好的科學態度和嚴謹的科研作風,讓每個學生準備1本原始數據記錄本,實驗結束后,經老師檢查、簽名,并登記到班級原始數據記錄本上后方可離開。實驗數據的處理工作是實驗技能訓練中的一項很重要的內容,但是很多同學并不重視這個環節。從一些實驗報告中可以明顯看到,由于分析誤差概念不清楚,數據處理和結果檢驗方法不熟悉,測試結果并未進行合理的數據分析,也難以說明數據的準確度。甚至有些實驗報告上僅有原始數據,有些實驗報告的數據處理一模一樣,存在抄襲現象。為此,應加強對數據統計處理、誤差的檢驗、表示等的訓練,并要求實驗結果這一項按照正規理化檢測機構出具的檢測報告的形式進行書寫。這樣不僅可以培養學生良好的科學作風,也可以更好與工作崗位對接。
2.3.4 通過多種途徑滿足學生的實驗時間。首先,充分利用有限的課時。在課時和實驗設備有限的條件下,增加實驗交叉,利用某一實驗項目的間歇時間穿插另一實驗項目,節約實驗時間。比如在對于數量少的儀器設備,采取分組同時進行多個實驗的形式,不僅可以在有限的課時內多完成一些實驗項目,還可以鍛煉學生統籌安排實驗時間的能力。其次,開放實驗室,與大學生創新實驗相結合,或與老師的相關科研課題相結合,這樣可以充分利用學生比較零碎的課余時間,調動學生積極主動性。
2.4 改革考核方式
合理評定學生實驗成績,客觀反映學生的實際動手能力是實踐教學工作的一個重要環節[7]。實驗考核是一種有效的檢驗教學效果的手段。實驗考核不但在一定程度上可評價教師教學的優劣,更重要的是可作為學生學習效果好壞的依據。評分標準是否客觀、公正、合理將直接影響到教與學的效果評價,因此要建立一套完善的考試考核制度和評分標準作為依據[8]。
實驗考核分2個部分進行,包括驗證性實驗和綜合性設計性實驗的考核,各占50%??己诉^程中,將實驗課的考核貫穿到每次實驗過程中,建立過程評價體系,關注學生實驗完成的過程。驗證性實驗的考核包括參加實驗準備的情況、考勤、實驗預習報告、實驗操作、實驗報告、操作考試等。實驗報告能夠直接體現學生的綜合分析能力,其質量是檢驗實驗課教學質量的重要依據。改變傳統的實驗報告書寫形式,將重點放在實驗數據處理、實驗結果的分析上,要求學生對實驗過程中出現的正常或異?,F象進行解釋,運用合理的數理統計方法進行實驗數據的分析和處理。綜合性設計性實驗的考核將實驗方案設計、實驗實施過程中的表現、實驗課后總結以及研究論文結合到一起進行考核。實驗方案的評分根據初稿的內容、中間修改稿的情況以及最終稿的可實施性進行綜合評價,且考慮學生本身學習程度的高低,評價在方案設計過程中學生主動學習能力的提高程度,較為準確地評定學生在方案設計過程中所學會的知識。實驗實施過程中考察學生的各種表現,包括實驗紀律、態度、操作的規范、原始記錄的真實性、實驗過程中出現問題的解決能力等;課后總結的考察包括表述能力、結果、特點特色和研究意義等方面的討論、評價;研究論文的考察包括論文格式、實驗步驟的合理表述、實驗數據的正確處理和表示、實驗結果的正確表達和評價等,尤其重視其中的討論與分析。
3 結語
實驗教學改革取得了良好的效果,受到了學生的好評,增強了學生的學習興趣,使學生擺脫了被動學習,變為主動的參與實驗;培養了學生的創新思維能力和科研興趣,提高了分析和解決實際問題的能力;提高了學生食品分析能力,為學生后續進一步深造或走上工作崗位打下了良好的實驗基礎,為社會輸送了本領過硬的人才。但實踐教學改革不是一蹴而就的,它是一項長期而復雜的系統工程,還需要在實踐中不斷地改進和完善。在教學改革中也遇到了種種困難。綜合性創新性實驗方案的多樣化增加了實驗教師的工作量,也對實驗教師提出了更高要求。2個實驗項目同時交叉進行時,由于學生實驗進度的不一致,增加了實驗教師維持實驗秩序的難度,且實驗時間也往往因此而延長,需要老師額外付出較多的工作時間。食品理化檢測實驗改革需要給予更多的支持才能順利進行,才能有條件繼續探索、研究和改革,才能適應社會發展對人才的需要。
4 參考文獻
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