《儀器分析》實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革與探討*

韓曉江,王 濤

(商洛學(xué)院健康管理學(xué)院,陜西 商洛 726000)

儀器分析課程是涉及化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等多門(mén)學(xué)科的課程，是公共衛(wèi)生、化學(xué)、生物、環(huán)境、檢驗(yàn)等相關(guān)專業(yè)開(kāi)設(shè)的必修課程，儀器分析實(shí)驗(yàn)更是把儀器理論過(guò)渡實(shí)際的橋梁，實(shí)驗(yàn)課程質(zhì)量的高低直接影響該課程的效果。商洛學(xué)院食品衛(wèi)生與營(yíng)養(yǎng)學(xué)專業(yè)是培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展，掌握預(yù)防醫(yī)學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、食品安全、食品衛(wèi)生與檢驗(yàn)等方面的基本知識(shí)和理論，具備疾病預(yù)防、營(yíng)養(yǎng)指導(dǎo)干預(yù)、健康服務(wù)與管理等方面的能力，能在社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心、醫(yī)院、疾病預(yù)防控制中心、營(yíng)養(yǎng)咨詢機(jī)構(gòu)、食品檢測(cè)機(jī)構(gòu)、食品生產(chǎn)企業(yè)等單位從事?tīng)I(yíng)養(yǎng)調(diào)查、營(yíng)養(yǎng)咨詢、營(yíng)養(yǎng)相關(guān)疾病控制、健康管理服務(wù)、食品衛(wèi)生檢驗(yàn)、食品質(zhì)量監(jiān)督的高素質(zhì)應(yīng)用型專業(yè)人才。為了滿足服務(wù)地方人才市場(chǎng)的需求，商洛學(xué)院以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為教學(xué)宗旨，針對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，對(duì)其實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行改革與探討，以期提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放思維模式，為將來(lái)從事食品營(yíng)養(yǎng)因子檢測(cè)、衛(wèi)生評(píng)價(jià)相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 儀器分析實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題

食品衛(wèi)生與營(yíng)養(yǎng)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求該專業(yè)學(xué)生能夠利用現(xiàn)代科學(xué)儀器對(duì)公共衛(wèi)生的污染因子，食品食物中有效成分、營(yíng)養(yǎng)因子等檢驗(yàn)檢測(cè)，并做出安全衛(wèi)生性評(píng)價(jià)，培育應(yīng)用型人才。目前儀器分析實(shí)驗(yàn)課程主要面臨問(wèn)題一則是大型儀器設(shè)備不足、數(shù)量較少，再加上現(xiàn)代儀器分析實(shí)驗(yàn)課中普遍存在的共性問(wèn)題，學(xué)生無(wú)法全部上機(jī)操作。學(xué)生接觸機(jī)會(huì)相對(duì)較少，加上儀器設(shè)備價(jià)格昂貴、維修困難，一般本科生每人實(shí)際操作相對(duì)困難。二則是目前常用的現(xiàn)代儀器分析教材大都存在內(nèi)容專屬性不強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容陳舊，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容未能及時(shí)更新，內(nèi)容以基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性為主，都是在實(shí)驗(yàn)老師配備好樣品、寫(xiě)好操作步驟，知道實(shí)驗(yàn)結(jié)果的前提下讓學(xué)生進(jìn)行重復(fù)，很難培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)綜合性的應(yīng)用型能力。鑒于上述原因，加上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與社會(huì)需求脫節(jié)，不能很好的服務(wù)商洛地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性不高，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的提高，與應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)不相符。三則是和社會(huì)所需人才有所脫軌，在企業(yè)、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)等工作人員，要求從源頭采樣、樣品預(yù)處理、上樣檢測(cè)、結(jié)果分析，包括檢測(cè)過(guò)程影響因素分析及控制等，都需要該技術(shù)人員獨(dú)立完成，并不知道實(shí)驗(yàn)結(jié)果，都是綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，對(duì)其發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力要求比較高，傳統(tǒng)的儀器分析實(shí)驗(yàn)很難培養(yǎng)學(xué)生該能力。基于目前所存在地問(wèn)題，結(jié)合商洛學(xué)院自身優(yōu)勢(shì)，利用教學(xué)基地及資源條件，對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革與探討，旨在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題能力、動(dòng)手能力、綜合評(píng)價(jià)食品安全衛(wèi)生營(yíng)養(yǎng)的能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

2 儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

儀器分析實(shí)驗(yàn)是對(duì)理論教學(xué)的檢驗(yàn)和應(yīng)用，在掌握理論知識(shí)的前提下，把所學(xué)知識(shí)能夠應(yīng)用于社會(huì)實(shí)踐中，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及方法，結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，通過(guò)理論教師、單位工程師(“雙師制”)教學(xué)，把食品安全、衛(wèi)生、營(yíng)養(yǎng)等相關(guān)社會(huì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題融入實(shí)驗(yàn)課堂，從學(xué)生到專業(yè)技術(shù)人員的轉(zhuǎn)變，開(kāi)展實(shí)施實(shí)驗(yàn)過(guò)程，既提高參與實(shí)驗(yàn)的積極性，也符合應(yīng)用型人才的培育。

2.1 明確課程目標(biāo)

食品衛(wèi)生與營(yíng)養(yǎng)學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)《儀器分析》理論課時(shí)32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課程16學(xué)時(shí)，不像食品科學(xué)、化學(xué)、材料等學(xué)科課時(shí)較多。根據(jù)食品衛(wèi)生與營(yíng)養(yǎng)學(xué)專業(yè)特點(diǎn)，該專業(yè)對(duì)儀器分析所有內(nèi)容并不是都做嚴(yán)格要求，加上課時(shí)有限，所以只能針對(duì)性講解。對(duì)儀器分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，加上大型儀器本身涉及學(xué)科較多，該專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)較為困難，如果對(duì)每部分都重點(diǎn)講解，課時(shí)不夠，并且該專業(yè)實(shí)際過(guò)程也用不到，比如電化學(xué)分析。根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用，在大綱要求前提下重點(diǎn)對(duì)紫外-可見(jiàn)分光光度法、原子吸收法、紅外光譜法、氣相色譜法、液相色譜法重點(diǎn)講解，核磁共振、質(zhì)譜法輔助講解。儀器在該專業(yè)是作為工具存在，實(shí)用性較強(qiáng)，所以更加注重其應(yīng)用，重點(diǎn)掌握儀器組成，應(yīng)用范圍，要求學(xué)生能夠檢測(cè)不同食品中成分選擇對(duì)應(yīng)的儀器，能夠設(shè)計(jì)檢測(cè)方法，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析。為避免實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與社會(huì)需求脫節(jié)，更好的服務(wù)商洛地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性，符合應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)。讓學(xué)生走出校園，通過(guò)建立的校企平臺(tái)，讓學(xué)生進(jìn)入商洛市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所(質(zhì)檢所)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，融入社會(huì)，從市場(chǎng)取樣，以市場(chǎng)樣品為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析市場(chǎng)上食品的安全性、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，達(dá)到產(chǎn)教融合的目的。

2.2 教學(xué)方法的改進(jìn)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程都是實(shí)驗(yàn)教師對(duì)內(nèi)容進(jìn)行講解，操作流程以書(shū)面形式呈現(xiàn)，試劑配備完畢等，學(xué)生好比“顧客是上帝”身份一般，容易造成自主學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新意識(shí)薄弱，既然該專業(yè)以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，就要求學(xué)生從始至末參與其中。首先對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)，為激發(fā)學(xué)生興趣，從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變主動(dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)試驗(yàn)，老師評(píng)判的教學(xué)模式。作為教師，應(yīng)把握社會(huì)熱點(diǎn)、實(shí)際問(wèn)題，并要把實(shí)際問(wèn)題帶進(jìn)課堂，同時(shí)帶領(lǐng)學(xué)生探索如何解決這些問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)的實(shí)效性能夠激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生感覺(jué)所學(xué)能夠應(yīng)用于實(shí)踐，能夠參與解決實(shí)際社會(huì)事件。對(duì)班級(jí)學(xué)生3～5人分為一小組，改變了班級(jí)15人一組做實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，每小組采用大型儀器設(shè)備相同，但每組從社會(huì)采取樣品不同，處理方法不同，避免了渾水摸魚(yú)的現(xiàn)象，督促每位同學(xué)都必須參與其中，親自操作。每小組分別定題，諸如蔬菜中農(nóng)藥是否殘留超標(biāo)？超市果汁中維生素C含量多少？乳制品中真菌毒素如何檢測(cè)？如何根據(jù)酒類風(fēng)味物質(zhì)判斷酒的品質(zhì)？采樣的白酒是否含有甲醇？活生生把實(shí)際問(wèn)題留給小組學(xué)生，讓學(xué)生以專業(yè)技術(shù)人員角色去探索如何解決。通過(guò)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、可行性分析，實(shí)驗(yàn)操作流程等，完成設(shè)計(jì)，以報(bào)告形式呈現(xiàn)老師評(píng)閱。指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)可行性，對(duì)此打分，并對(duì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤加以矯正，最終幫助學(xué)生能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)此舉學(xué)生不僅能夠鞏固理論知識(shí)，同時(shí)鍛煉了學(xué)生查閱資料、分析解決問(wèn)題的能力。同時(shí)避免了渾水摸魚(yú)的發(fā)生，打亂了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲的現(xiàn)象。

2.3 “雙師制”教師的建立

傳統(tǒng)的師資配比，無(wú)非是理論、實(shí)驗(yàn)是同一教師，或者實(shí)驗(yàn)、理論教師為多人，但也都是校內(nèi)教師。都是校內(nèi)教師在講述實(shí)驗(yàn)課程中，所作實(shí)驗(yàn)要么是給學(xué)生演示一遍，或者派出小組代表操作，并且都是已知實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，為了避免和實(shí)際脫軌，儀器分析實(shí)驗(yàn)課程建立了“雙師制”教師，理論由校內(nèi)教師擔(dān)任，實(shí)驗(yàn)教師由校外單位——商洛市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所(質(zhì)檢所)工程師擔(dān)任，理論教師輔助。所做實(shí)驗(yàn)在教學(xué)大綱的前提下，所做實(shí)驗(yàn)全部為綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，不再是對(duì)單一樣品單一指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，而是同一樣品會(huì)對(duì)里面很多指標(biāo)同時(shí)檢測(cè)，使用多種儀器，從而對(duì)該樣品做出安全衛(wèi)生性評(píng)價(jià)。諸如在十四運(yùn)召開(kāi)期間，商洛市作為其中比賽場(chǎng)地之一，為了保障運(yùn)動(dòng)員的飯菜衛(wèi)生營(yíng)養(yǎng)，工程師會(huì)帶領(lǐng)學(xué)生深入酒店對(duì)其飯菜抽樣，進(jìn)行樣品處理，對(duì)微生物、重金屬、蛋白質(zhì)、維生素等多指標(biāo)檢測(cè)，同時(shí)利用了原子吸收光譜法、液相色譜法、氣相色譜法等。綜合結(jié)果對(duì)該樣品做出評(píng)價(jià)，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在教學(xué)方法的改進(jìn)下，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所在采樣之后，能夠較快的設(shè)計(jì)處檢測(cè)步驟，不再像傳統(tǒng)學(xué)生試驗(yàn)起來(lái)一頭霧水，操作緩慢，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率。

2.4 導(dǎo)師制的實(shí)施

傳統(tǒng)的儀器分析實(shí)驗(yàn)上課進(jìn)行分組，少則七八人一組，多則十五六人一組，每人操作儀器機(jī)會(huì)幾乎沒(méi)有，“走馬觀花”式實(shí)驗(yàn)達(dá)不到應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)效果。通過(guò)前面建立的雙師制教師模式，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)施小班化，即每組學(xué)生五人，五人分別由五位校外導(dǎo)師負(fù)責(zé)，每位導(dǎo)師負(fù)責(zé)一類大型儀器，實(shí)行輪崗制，在質(zhì)檢所開(kāi)展儀器分析實(shí)驗(yàn)，一對(duì)一的實(shí)操模式，不僅讓每位同學(xué)都能親自操作各個(gè)儀器，還能對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的影響因素獨(dú)立解決，并且有專門(mén)老師帶領(lǐng)。在每批抽樣過(guò)程中，跟隨不同老師，有的學(xué)生利用分子熒光法測(cè)定茶葉中硒，有的同學(xué)利用離子色譜法測(cè)定飲用水中的Na+、K+、Ca2+，有的使用液相色譜法檢測(cè)蔬菜中的維生素等，一批檢測(cè)完畢，進(jìn)行輪崗實(shí)驗(yàn)，從而使學(xué)生達(dá)到親自動(dòng)手操作，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。諸如在使用高效液相色譜儀過(guò)程中，得到色譜峰如果出現(xiàn)鬼峰現(xiàn)象，是樣品問(wèn)題還是流動(dòng)性污染原因？如果保留時(shí)間發(fā)生漂移，是系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定、色譜柱性能問(wèn)題還是柱溫問(wèn)題？導(dǎo)師制的建立下，學(xué)生能夠帶著實(shí)際問(wèn)題向指導(dǎo)老師請(qǐng)教解決。如果峰寬度變寬，甚至發(fā)生重疊現(xiàn)象，學(xué)生能夠通過(guò)改變流速、調(diào)節(jié)流動(dòng)性比例、更換柱子等方法調(diào)節(jié)得出理想峰譜圖，對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題的能力得到了檢驗(yàn)。

2.5 新考核機(jī)制的應(yīng)用

考核機(jī)制是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)、教師教學(xué)結(jié)果的評(píng)價(jià)，建立合理完善的考核機(jī)制，至關(guān)重要，傳統(tǒng)的儀器分析實(shí)驗(yàn)成績(jī)判定，由實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課堂表現(xiàn)、課堂考勤構(gòu)成，但會(huì)致使實(shí)驗(yàn)報(bào)告千篇一律，很難避免抄襲現(xiàn)象，對(duì)學(xué)生成績(jī)檔次區(qū)分不開(kāi)，同時(shí)也檢驗(yàn)不出學(xué)生的操作能力，知識(shí)應(yīng)用能力，不符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。在傳統(tǒng)模式考核體系基礎(chǔ)之上，從開(kāi)始自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)始，再通過(guò)儀器分析實(shí)驗(yàn)一對(duì)一實(shí)驗(yàn)操作，每位同學(xué)所做樣品不同，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果不同，避免了實(shí)驗(yàn)報(bào)告的抄襲。同時(shí)操作過(guò)程及可能遇到的問(wèn)題不同，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，如何解決問(wèn)題的能力得到了檢驗(yàn)。最后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，撰寫(xiě)報(bào)告，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，對(duì)市場(chǎng)抽取樣品做出衛(wèi)生學(xué)評(píng)價(jià)，打破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告模式。綜合五大方面共同對(duì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)判定，具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重如表1所示。

表1 儀器分析實(shí)驗(yàn)成績(jī)構(gòu)成及權(quán)重Table 1 Composition and weight of instrumental analysis experiment results

3 結(jié) 語(yǔ)

儀器分析是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，加上食品衛(wèi)生與營(yíng)養(yǎng)學(xué)自身特點(diǎn)，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合學(xué)校自身優(yōu)勢(shì)及資源，調(diào)整實(shí)驗(yàn)上課形式，積極采取多樣化教學(xué)，以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主，和社會(huì)實(shí)際結(jié)合起來(lái)，探索出一條培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)思維能力和動(dòng)手解決實(shí)踐能力的儀器分析實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系，達(dá)到產(chǎn)教融合，很大程度上提高了學(xué)生應(yīng)用型能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果得到了很大的提升。為地方院校食品衛(wèi)生與營(yíng)養(yǎng)學(xué)應(yīng)用技術(shù)型人才儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了一些有益的經(jīng)驗(yàn)。