史 萍，周 利

(華東理工大學(xué)生物工程學(xué)院，上海 200237)

目前的大學(xué)教學(xué)活動(dòng)基本上還是以傳授知識(shí)為主體，沿襲中學(xué)應(yīng)試教育的知識(shí)傳輸與接受模式，學(xué)分和成績(jī)是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要?jiǎng)恿Γ虼撕茈y改變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)、死記硬背的現(xiàn)狀。對(duì)于現(xiàn)代儀器分析這類實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，僅通過(guò)課堂理論宣講，會(huì)使學(xué)生感到乏味。

范例教學(xué)的特點(diǎn)是注重從個(gè)別到一般、探討普遍性規(guī)律的學(xué)習(xí)方式，可以培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、想象能力、分析概括能力[1-2]。相對(duì)面面俱到的灌輸，范例教學(xué)強(qiáng)調(diào)教學(xué)應(yīng)該突出重點(diǎn)，重點(diǎn)內(nèi)容就是具有一定代表性的范例，在教師帶領(lǐng)下對(duì)經(jīng)典范例進(jìn)行深入分析，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和遷移學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)同類知識(shí)的興趣，實(shí)現(xiàn)教是為學(xué)服務(wù)的，教是為了不教的目的。為提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)食品專業(yè)學(xué)生對(duì)儀器分析課程學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)和實(shí)踐創(chuàng)新能力，探討了研究型范例教學(xué)改革對(duì)該課程教學(xué)效果的影響。

1 現(xiàn)代儀器分析課程特點(diǎn)

儀器分析(instrument analysis)是指采用比較復(fù)雜或特殊的儀器設(shè)備，通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的理化參數(shù)及其變化來(lái)獲取物質(zhì)的化學(xué)組成、成分含量及化學(xué)結(jié)構(gòu)等信息的一類方法[3]。儀器分析采用各種儀器設(shè)備，涉及的工作原理較多，因此該課程學(xué)科交叉大，主要涉及化學(xué)、物理學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多門學(xué)科內(nèi)容，基本原理內(nèi)容較為抽象，學(xué)生必須在較好地掌握無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、高等數(shù)學(xué)及計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等學(xué)科的基礎(chǔ)上才能學(xué)好該門課程。同時(shí)儀器分析方法不斷推陳出新，這就要求儀器分析教師要緊隨時(shí)代，把握學(xué)科動(dòng)態(tài)，以便學(xué)生更好地掌握新技術(shù)。

2 食品專業(yè)現(xiàn)代儀器分析課程的現(xiàn)狀和教學(xué)改革的探索

2.1食品專業(yè)現(xiàn)代儀器分析課程的現(xiàn)狀現(xiàn)代儀器分析是面向華東理工大學(xué)生物工程學(xué)院食品科學(xué)與工程專業(yè)和食品質(zhì)量安全專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。食品相關(guān)專業(yè)應(yīng)用性較強(qiáng)，食品儀器分析是指采用儀器分析的手段探求食品品質(zhì)及其變化的一門科學(xué)，包括食品營(yíng)養(yǎng)成分、添加劑、有毒有害物質(zhì)等的分析檢測(cè)。食品儀器分析對(duì)保障食品安全十分重要[4]。特別是近年來(lái)食品分析項(xiàng)目的要求日趨精細(xì)，儀器分析在食品研究和質(zhì)量控制上的應(yīng)用日趨廣泛，并成為現(xiàn)代食品分析的重要支柱。隨著國(guó)家綜合國(guó)力的不斷強(qiáng)大，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支撐產(chǎn)業(yè)——食品工業(yè)發(fā)展迅速，相關(guān)企業(yè)、事業(yè)單位對(duì)專業(yè)性人才的需求量不斷加大，對(duì)人才質(zhì)量的要求不斷提高。因此，儀器分析課程在高等院校食品專業(yè)中所處的地位日趨重要。許多地方高校為了使自己培養(yǎng)的人才能從容迎接和面對(duì)新世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的挑戰(zhàn)，已將儀器分析列為食品專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。

2.2教學(xué)改革過(guò)程中，分類編寫(xiě)、節(jié)選教材儀器分析相關(guān)的教材很多，主要分為2個(gè)類型，一個(gè)是根據(jù)儀器的科學(xué)原理進(jìn)行分類編寫(xiě)，如中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社趙曉松教授等編寫(xiě)的《現(xiàn)代儀器分析(第2版)》；另一個(gè)是根據(jù)儀器的技術(shù)體系分類編寫(xiě)，如科學(xué)出版社屠一鋒教授編寫(xiě)的《現(xiàn)代儀器分析》、北京大學(xué)出版社馮玉紅教授編寫(xiě)的《現(xiàn)代儀器分析實(shí)用教程》。實(shí)際上該門課程教學(xué)內(nèi)容技術(shù)成分多，目前國(guó)內(nèi)外儀器分析教學(xué)內(nèi)容主要是按照技術(shù)體系進(jìn)行分類的，但根據(jù)多年的教學(xué)實(shí)踐認(rèn)為儀器分析是一門完整性的學(xué)科，按儀器的技術(shù)體系規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容缺乏系統(tǒng)性，也不利于學(xué)生對(duì)后續(xù)有關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)。因此，在教改中根據(jù)儀器分析的方法和原理不同，按模塊組織教學(xué)內(nèi)容，認(rèn)真節(jié)選教材，將儀器分析方法歸為電化學(xué)分析、光學(xué)分析、色譜分析、其他分析法四大類。

2.3結(jié)合主題教學(xué)法，突出重點(diǎn)、調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和遷移學(xué)習(xí)能力儀器分析涉及概念和原理的描述文字較多，教師照本宣科會(huì)讓課堂顯得枯燥乏味。而生動(dòng)的案例與背景材料對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情有很大的促進(jìn)作用[5]。教材和各種媒體為教學(xué)提供了豐富的課內(nèi)、外案例與資料來(lái)源，特別是儀器分析這門課程涉及的分析儀器和方法，在食品、環(huán)境、化學(xué)化工、生命科學(xué)和材料專業(yè)都有廣泛的應(yīng)用實(shí)例，但這并不意味著給學(xué)生展示的信息越多越好，累贅、繁多、不典型案例會(huì)擾亂課堂的主題，也偏離了本科基礎(chǔ)課教學(xué)的目標(biāo)。范例教學(xué)的特點(diǎn)是注重從個(gè)別到一般，培養(yǎng)學(xué)生遷移學(xué)習(xí)能力，達(dá)到舉一反三的效果。在組織教學(xué)過(guò)程中，范例教學(xué)遵循三個(gè)主要原則：基本性、基礎(chǔ)性、范例性[1，6]。

在現(xiàn)代儀器分析教學(xué)改革中，仔細(xì)和深入研究節(jié)選內(nèi)容的每一個(gè)概念和原理，力圖精選到最能夠加強(qiáng)理論知識(shí)理解和學(xué)習(xí)，又能夠舉一反三使學(xué)生的課堂知識(shí)與科研和社會(huì)實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)的代表性案例作范例。同時(shí)，尊重本科教育的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)的重要性，也照顧到社會(huì)實(shí)踐以及內(nèi)容趣味性。例如，電化學(xué)分析(electrochemical analysis)是根據(jù)物質(zhì)在溶液中的電化學(xué)性質(zhì)及其變化來(lái)進(jìn)行分析的方法，根據(jù)測(cè)量的電信號(hào)不同，可分為電位法、電解法、電導(dǎo)法和伏安法。無(wú)論是哪一種類型的電化學(xué)分析法，都必須在一個(gè)化學(xué)電池中進(jìn)行，因此化學(xué)電池的基本原理是各種電化學(xué)方法的基礎(chǔ)。而且，在食品發(fā)酵加工、添加劑保鮮等過(guò)程中氫離子活度是最重要的參數(shù)之一，所以在講該部分內(nèi)容時(shí)選擇使用廣泛的pH計(jì)作重點(diǎn)范例。在課堂上首先演示了對(duì)蘋(píng)果汁、橘子汁和魚(yú)子醬pH的測(cè)定，并告訴學(xué)生們很多保鮮劑，如苯甲酸、山梨酸鉀等抗菌活性隨pH升高而降低，要根據(jù)食物基質(zhì)中氫離子活度選擇適當(dāng)?shù)谋ｕr劑。接下來(lái)講原電池原理，pH計(jì)應(yīng)用直接電位法測(cè)定溶液pH工作原理，緩沖液的配制等。隨后，擴(kuò)展到化學(xué)電池的分類、電解池原理、極譜儀(polarography)原理和應(yīng)用等。再如在光學(xué)分析部分，選擇食品分析廣泛使用的分光光度計(jì)作為基于物質(zhì)對(duì)光吸收原理進(jìn)行光學(xué)分析的重點(diǎn)范例。原理重點(diǎn)從物質(zhì)呈現(xiàn)顏色對(duì)光的選擇性吸收原理到光吸收的基本定律朗伯——比耳定律(Lambert-Beer’s Law)，儀器構(gòu)造從目視比色法到光電比色法中普通分光光度計(jì)、紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)再到當(dāng)代超微量NanoDrop分光光度計(jì)，再延伸到雙光束分光光度法、導(dǎo)數(shù)分光光度法等，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)原理的一致性和結(jié)構(gòu)的改造、創(chuàng)新過(guò)程，以及結(jié)構(gòu)改造給儀器使用帶來(lái)的便利和儀器自身價(jià)值的提升。授課教師在課堂教學(xué)中適當(dāng)?shù)匾霊?yīng)用案例，從而以更形象、高效的方式完成授課目標(biāo)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)原理的同時(shí)，掌握儀器結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、使用注意事項(xiàng)，同時(shí)訓(xùn)練學(xué)生遷移學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)研究性學(xué)習(xí)、邏輯思維能力。

2.4采用互動(dòng)式討論等方法幫助學(xué)生增強(qiáng)對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握，全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力創(chuàng)新已成為個(gè)人和國(guó)家在當(dāng)代生存與發(fā)展中的支柱，對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)已成為各國(guó)高等教育的主要目標(biāo)。本科生課程以系統(tǒng)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)為主，但是為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，盡早引入探索性議題、培育研究性思維對(duì)本科生創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)十分重要[7]。因此，為了提高學(xué)生的綜合能力和研究能力，在開(kāi)展課堂教學(xué)中，引入一系列的科研訓(xùn)練環(huán)節(jié)，如在光譜分析、色譜分析方法學(xué)習(xí)完成以后，學(xué)生掌握了分光光度計(jì)、原子吸收光譜儀、氣相色譜儀、液相色譜儀等儀器的基本原理和分析方法后，要求學(xué)生3人1組查閱文獻(xiàn)，用光譜分析或色譜分析技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)辣椒醬中蘇丹紅檢測(cè)方案，在討論課上使每組同學(xué)都有機(jī)會(huì)上臺(tái)報(bào)告，1人報(bào)告整體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新性，1人報(bào)告方案涉及儀器的基本原理、儀器結(jié)構(gòu)和主要部件，1人報(bào)告實(shí)驗(yàn)的基本步驟，包括樣品的處理、儀器檢測(cè)、數(shù)據(jù)分析。最后，教師組織學(xué)生進(jìn)行討論，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行修改，總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)，分析失敗原因。這種探究訓(xùn)練將學(xué)生從死記課本知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)變成探究問(wèn)題、培養(yǎng)能力的研究性學(xué)習(xí)，對(duì)于本科生向研究生的過(guò)渡具有很好的促進(jìn)作用，也有利于學(xué)生對(duì)該門課程的理解。

3 現(xiàn)代儀器分析范例教學(xué)效果分析

課堂教育是高等教育最重要的環(huán)節(jié)，也是教師授課效果的重要檢驗(yàn)過(guò)程，一直充當(dāng)著高校教育質(zhì)量管理和考核的核心。學(xué)生是課堂教育的最直接感受者，學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)信息的反應(yīng)、認(rèn)知、掌握程度體現(xiàn)了教學(xué)效果。因此，從學(xué)生的角度來(lái)評(píng)估教師的教學(xué)效果具有較高的客觀性、可靠性和有效性[8]。表1為教改前后師生的互動(dòng)情況，每學(xué)期學(xué)生課堂參與率(課堂師生互動(dòng)和討論課參與者與總?cè)藬?shù)的比值)，學(xué)生的期末考試成績(jī)(3～4年平均)，學(xué)生綜合評(píng)價(jià)以及教師在教改前后每課時(shí)的備課時(shí)間等情況。數(shù)據(jù)顯示除了學(xué)生的出勤率在教學(xué)改革前后沒(méi)有顯著變化外，其他5項(xiàng)都有顯著變化。華東理工大學(xué)有嚴(yán)格的考勤制度，學(xué)生基本都會(huì)出席課堂，但教改前后的課堂參與率相差85百分點(diǎn)，說(shuō)明教改前的隱形缺課率是非常高的，教改后的范例型教學(xué)模式能引起更多同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣、提高同學(xué)的參與度，這在期末成績(jī)中

表1 現(xiàn)代儀器分析范例型教學(xué)模式的實(shí)踐效果

也得到一定印證。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)同時(shí)也反映教改前后授課教師備課花費(fèi)的時(shí)間增加了1倍，同樣學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)的綜合評(píng)價(jià)也提高了10分左右，也再次證明教師的努力贏得了學(xué)生的肯定。

4 結(jié)語(yǔ)

開(kāi)展啟發(fā)性、研究型教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、科技創(chuàng)新能力，已成為廣大高等教育工作者的共識(shí)。國(guó)家教育部在《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見(jiàn)》中明確指出：“要積極推動(dòng)研究性教學(xué)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力?！币虼?，高校實(shí)施研究性教學(xué)改革對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)和實(shí)踐創(chuàng)新能力具有積極的作用。范例教學(xué)法作為一種重要的研究型教學(xué)方法，具有以典型的案例突出教學(xué)重點(diǎn)、易于實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維、邏輯思維和遷移學(xué)習(xí)能力等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于工科類專業(yè)及其他實(shí)踐性強(qiáng)的專業(yè)課程教學(xué)。筆者在儀器分析課改中嘗試了范例型的教學(xué)方法，教學(xué)效果有所改進(jìn)。但是完全的范例教學(xué)缺乏學(xué)科的系統(tǒng)性，不利于學(xué)生知識(shí)體系的擴(kuò)充。在儀器分析教改中雖然廣泛采用了范例型教學(xué)，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)不同教學(xué)模式相結(jié)合，但如何恰當(dāng)轉(zhuǎn)換教學(xué)方法，特別是在教材的節(jié)選、課程內(nèi)容的組織過(guò)程中都遇到了一些困惑，目前還沒(méi)有一本適合食品專業(yè)范例教學(xué)的儀器分析教材，還需要加強(qiáng)相關(guān)教材建設(shè)。

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