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        普通高校應(yīng)用型食品專業(yè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

        2020-01-15 08:33:29殷立穎劉玉偉張軒吳修利長春大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院吉林長春130012
        化工管理 2020年32期
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核專業(yè)

        殷立穎 劉玉偉 張軒 吳修利(長春大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,吉林 長春 130012)

        0 引言

        我校食品專業(yè)成立于2003年,由起初的食品科學(xué)與工程專業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在食品科學(xué)與工程和食品安全與檢驗(yàn)兩個專業(yè),并在2017年均獲批轉(zhuǎn)型為應(yīng)用型專業(yè),這就要求我校培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求的具有實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力的應(yīng)用人才。為此,我院從培養(yǎng)方案到教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容均做了適當(dāng)調(diào)整,提高了實(shí)踐教學(xué)的地位,增加了實(shí)踐教學(xué)比重,展開一系列教學(xué)改革和探索活動。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是食品專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課,開設(shè)在大一學(xué)年第二個學(xué)期,此前開設(shè)無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn),此后開設(shè)食品類專業(yè)課實(shí)驗(yàn),在整個課程體系中既起到基石作用又具有承上啟下的關(guān)鍵作用。為了適應(yīng)轉(zhuǎn)型和人才培養(yǎng)要求,我院結(jié)合實(shí)際情況,對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采取了一系列改革措施,初見成效。

        1 原食品專業(yè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

        (1) “重理論,輕實(shí)踐”現(xiàn)象普遍存在。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一門考查課,相對于考試課,對于部分教師和學(xué)生而言,理應(yīng)花費(fèi)少量精力和時間。這就導(dǎo)致了教師對實(shí)驗(yàn)教學(xué)投入的精力有限,同時對學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)要求不嚴(yán);因?qū)W生對課程重視度不足,自然學(xué)習(xí)主動性和積極性不強(qiáng),這就導(dǎo)致了其實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)活動敷衍了事:實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)照抄書本、課中實(shí)驗(yàn)過程“按方抓藥”、課后實(shí)驗(yàn)報告?zhèn)€人感悟不深。從接受高等教育的過程看,大一階段屬于從中學(xué)應(yīng)試教育向大學(xué)全面培養(yǎng)人才教育過渡的階段,這個階段將影響到大學(xué)生學(xué)業(yè)的成功與否。食品專業(yè)是以實(shí)踐為基礎(chǔ)的學(xué)科,若忽視了實(shí)踐的重要地位,將注定學(xué)業(yè)失敗[1]。

        (2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容老化,部分實(shí)驗(yàn)原料和試劑污染性較大。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全教育,長期以來受實(shí)驗(yàn)學(xué)時的限制,只能在課上做簡明扼要的介紹,主要依靠學(xué)生自行閱讀和學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室規(guī)則和有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全知識等,但由于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動性不足,此部分教學(xué)內(nèi)容往往無法得到有效落實(shí);傳統(tǒng)的高校有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對不同專業(yè)具有普適性,卻無法針對食品專業(yè)人才培養(yǎng)特色提供最適合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,如經(jīng)典項(xiàng)目乙酰苯胺的制備,所用試劑苯胺具有致癌性,與綠色化學(xué)相沖突,并且與食品專業(yè)緊密程度不足,不利于加強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)識,也不易引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,因此改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容勢在必行。

        (3)教學(xué)模式單一。傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用教師與學(xué)生面對面地講解、傳授教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生兩人一組,利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品,按照既定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種線下教學(xué)模式,必然受實(shí)驗(yàn)計劃學(xué)時數(shù)、實(shí)驗(yàn)場地、實(shí)驗(yàn)儀器及藥品的種類和數(shù)量等因素制約。比如,極其重要的有機(jī)基本操作—蒸餾裝置的搭建,教師講授時必然在課堂上親自演示整個搭建過程,占用一定上課時間,從而縮短了學(xué)生親自動手動腦實(shí)驗(yàn)時間。

        (4)考核方式單一。原有的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)考核主要考察學(xué)生預(yù)課前的習(xí)報告和實(shí)驗(yàn)之后完成的實(shí)驗(yàn)報告,但報告內(nèi)容主體都是來自實(shí)驗(yàn)教材,無法作為評價學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平真實(shí)、準(zhǔn)確的評價標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)操作技能雖然是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾疾熘笜?biāo),但受到實(shí)驗(yàn)學(xué)時數(shù)的限制,卻很難有充足的時間對所有學(xué)生逐一考核。

        2 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和探索

        2.1 加強(qiáng)主講實(shí)驗(yàn)教師力量,同時糾正學(xué)生思想認(rèn)識上的不足

        (1)搭建高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教師梯隊(duì)。實(shí)驗(yàn)教師是保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的關(guān)鍵因素。以對專業(yè)深度理解、教學(xué)極其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕淌?、督?dǎo)教師帶隊(duì),加上對學(xué)生滿懷責(zé)任心,對教學(xué)擁有深度熱情的實(shí)驗(yàn)教師和助理實(shí)驗(yàn)教師,共同承擔(dān)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課。這樣的教師隊(duì)伍不僅掌握有機(jī)化學(xué)學(xué)科前沿知識,而且具有高水平實(shí)驗(yàn)技能,實(shí)現(xiàn)了構(gòu)建理論運(yùn)用與實(shí)踐能力相互促進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[2]。

        (2)針對學(xué)生對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)思想認(rèn)識的不足,結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)予以糾正。對于大一新生,還無法真正理解自己所學(xué)食品專業(yè)是以化學(xué)學(xué)科為基礎(chǔ)這一事實(shí),加上一部分學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)存在為難情緒,所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中如果單純地教授化學(xué)知識,很難帶動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。為此,實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,在借鑒經(jīng)典有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的前提下,對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整及拓展,使之與食品學(xué)科緊密結(jié)合,讓學(xué)生認(rèn)識到有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不是無關(guān)緊要的學(xué)科,而是與所學(xué)專業(yè)實(shí)實(shí)在在緊密聯(lián)系在一起的,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本門課的興趣,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[3]。

        2.2 創(chuàng)新設(shè)計實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

        (1)增設(shè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全教育模塊。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用的化學(xué)試劑很多都是易燃的,而且基本每個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都包括加熱的反應(yīng)裝置,一旦操作不當(dāng)就有爆炸的危險。近年來化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全事故頻發(fā),追其根源是師生的實(shí)驗(yàn)安全意識不夠,實(shí)驗(yàn)安全知識不足。食品專業(yè)是實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè),在校期間,學(xué)生需要在實(shí)驗(yàn)室展開諸多實(shí)踐類課程,就業(yè)后如果從事生產(chǎn)、研發(fā)、質(zhì)檢等崗位,依然離不開實(shí)驗(yàn)室,因而對大一新生展開系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室安全教育是非常必要的且意義深遠(yuǎn)。具體做法是在第二學(xué)期期初進(jìn)行2學(xué)時實(shí)驗(yàn)室安全知識教育,課后一個月內(nèi)安排3次筆試考核,通過一次即為合格??己撕细裾呖梢赃M(jìn)行本學(xué)期有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí);考核不合格的學(xué)生,本門有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課則需要重修。此法試行兩年來,通過三次考核機(jī)會,全部學(xué)生均可通過考核。此法提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全意識,為今后安全從事實(shí)踐學(xué)習(xí)及科研、工作等打下了良好基礎(chǔ)。

        (2)更新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,創(chuàng)建由基礎(chǔ)到專業(yè),由簡單到綜合的遞進(jìn)式教學(xué)體系。適當(dāng)減少基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)學(xué)時,避免實(shí)驗(yàn)方法重復(fù),增加綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容?;A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生基本操作技能,掌握基本實(shí)驗(yàn)方法;綜合實(shí)驗(yàn)可以鍛煉學(xué)生運(yùn)用已學(xué)知識、技能分析并解決實(shí)際問題,并在解決問題的過程中,拓展思維、激發(fā)靈感,實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。本著綠色化學(xué)的思想,乙酰苯胺的制備和熔點(diǎn)的測定項(xiàng)目因試劑苯胺具有致癌性,在更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過程中被天然產(chǎn)物的提取實(shí)驗(yàn)(茶葉中咖啡因/茶多酚的提取及測定)所替代。創(chuàng)新性綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來源于我院教師的科研項(xiàng)目、學(xué)科競賽項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等,此類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并不夠經(jīng)典和成熟,都有可探討和可創(chuàng)新的空間,學(xué)生需要參考已有資料,查閱文獻(xiàn),研究比較實(shí)驗(yàn)方法,選擇適當(dāng)?shù)脑噭┖头磻?yīng)條件展開實(shí)驗(yàn),并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析處理。如水溶性N-琥珀酰基殼聚糖的制備實(shí)驗(yàn),該創(chuàng)新性綜合實(shí)驗(yàn)來源于教師科研項(xiàng)目,包含的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富,包括:合成反應(yīng)、分離、提純、性質(zhì)測定。需要掌握的基本知識和操作有溶解度、?;磻?yīng)、回流、減壓過濾、重結(jié)晶等。在復(fù)雜的合成反應(yīng)中,每個學(xué)生所得產(chǎn)品的產(chǎn)率和質(zhì)量都會因?qū)嶒?yàn)技能、實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)置而不同,在查閱文獻(xiàn)和對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行析評價的過程中,學(xué)生的思維能力,綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Χ紝⒌玫脚囵B(yǎng)和提高[4-5]。

        2.3 采用多樣化教學(xué)模式

        (1)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究緊密結(jié)合。積極鼓勵大一新生在入學(xué)的第一個學(xué)期就參加大學(xué)生基礎(chǔ)創(chuàng)新實(shí)踐活動和化學(xué)教師的科研計劃當(dāng)中,經(jīng)導(dǎo)師的指導(dǎo),學(xué)長的幫帶,在科學(xué)研究務(wù)實(shí)、求真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆諊障?,新生的?shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力迅速發(fā)展。在第二學(xué)期的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動中,受益于科研的新生不但自身學(xué)習(xí)效果優(yōu)益還可以幫扶他人;其他同學(xué)也很會受到感染,使全體學(xué)生都能在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動中積極探索,從而形成積極向上的良好學(xué)風(fēng)。

        (2)應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是綜合應(yīng)用多種互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技(Aug-mented reality)、大數(shù)據(jù)云儲存分析、數(shù)字化智能人機(jī)交互、等來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的整合,以便增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)的參與度、互動性和吸引力,進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和水平[5]。我院虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室始建于2018年,是學(xué)校投入專項(xiàng)資金240萬元重點(diǎn)建設(shè)的教學(xué)項(xiàng)目。在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動中,實(shí)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺線上教學(xué)與線下教學(xué)有機(jī)結(jié)合的方式。虛擬平臺可以為學(xué)生提供具最為逼真的實(shí)驗(yàn)室場景、儀器、藥品等。在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié),基本操作單元總是因?yàn)閷W(xué)生手頭沒有直觀的儀器而無法達(dá)到理想的預(yù)習(xí)效果,導(dǎo)致教師不得不花費(fèi)長時間用于講解和演示;基于虛擬平臺,學(xué)生可以進(jìn)入對應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,在虛擬環(huán)境中親手操作各儀器,因視覺效果直觀,故而學(xué)生通過線上預(yù)習(xí)便能深刻理解和記憶,實(shí)現(xiàn)有效預(yù)習(xí),同時為線下教學(xué)活動的時間分配提供了可行性,教師可以簡化講解基本操作單元,把更多時間留給學(xué)生操動手作。

        3 采用多元化考核方式

        考核結(jié)果雖然未必是檢驗(yàn)教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效果的準(zhǔn)確標(biāo)準(zhǔn),但考核卻是促使學(xué)生積極學(xué)習(xí)的一個動力因素,所以有必要建立全面準(zhǔn)確的考核體系??紤]到既要重視過程控制,又要兼顧結(jié)果,因而我們把考核環(huán)節(jié)分為以下三部分:實(shí)驗(yàn)過程40%,實(shí)驗(yàn)操作30%,實(shí)驗(yàn)報告30%。

        4 結(jié)語

        經(jīng)過近三年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐,現(xiàn)有的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系激發(fā)了學(xué)生對本門實(shí)驗(yàn)課的濃厚興趣,培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的邏輯思維能力和動手實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力,為應(yīng)用型人才培養(yǎng)奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。

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