实验教学探索与管理实践--基于多媒体仿真技术的仪器分析.pdf

管理观察 Management Observer 总第 561 期 第 34 期 2014 年 12 月 上旬出版 141 仪器分析 （含实验） 课程是我校食品专业 （水产品） 本科生的学科基础课，目的是培养学生能够运用分析仪器 对加工、储运与销售过程中的食品质量检测分析的能力。 学生就业方向主要在食品企业、食品药品监督局、出入境 检疫检验局、工商和海关等部门，主要从事食品分析检测、 安全评价、质量管理、品质控制等方面工作，要求学生具 有很强的分析问题、解决问题的能力 1。浙江海洋学院自 2012 年以来提出“卓越工程师教育培养计划”，探索科学 基础、实践能力和人文素养融合发展的多样化培养模式， 其对仪器分析实验教学提出了更高的要求。两年来，课题 组不断对实验教学进行改革与实验，取得了良好的效果。 1. 仪器分析实验教学存在的问题 1.1 教学经费有限 仪器分析实验主要依赖于如高效液相色谱仪、气相 色谱仪、 质谱仪等运行费用昂贵的实验仪器 2。 近年来， 我校食品专业实验室先后获得省财政厅和中央财政资助， 购置了高效液相、气相、荧光分光光度计、酶标仪、原 子吸收分光光度计等分析仪器，但其存在后期运行、维 护费用高等问题。同时，随着我校本硕扩招与办学规模 扩大，使得原本缺乏的仪器资源与教学经费更加紧张， 只好开设一些运行费用低的实验项目，一些大型精密仪 器实验项目出现老师演示、学生参观的尴尬境界。如何 合理利用现有资源，培养学生能独立熟练操作分析仪器 实验教学探索与管理实践 基于多媒体仿真技术的仪器分析 余 辉，陈小娥，袁高峰，方旭波 ( 浙江海洋学院 , 浙江 舟山 316022) 的能力， 满足社会对我校食品专业 （水产品） 学生的需求， 成为课题组迫切改革的动力和目标。 1.2 实验安排与方法落后 目前，我校仪器分析实验教学仍采用传统实验教学 安排，一个班分成几组，同时做同一实验项目，造成一 人做试验，其他组员观看的情况。这样不仅使仪器设备 套数不足和实验用房紧张的问题更加突出，而且也使学 生的动手机会明显减少和动手能力显著下降。同时，一 直采用传统的教学方法， 教师先 “讲实验” 和 “演示实验” ， 学生再“做实验”的教学方法。受仪器设备套数、课时 等限制，一些大型仪器分析实验是由老师事先进行样品 预处理，仪器调试到最佳状态，分析条件设好，学生直 接进样，得到结果。这种“教师为主导，学生被动参与” 的实验教学方法，不利于学生对仪器的原理与操作的掌 握与实际操作能力的培养。 1.3 教学内容与专业和生产实践脱节 我校食品专业的仪器分析实验项目是在化学专业的 仪器分析实验课程的基础上建立起来的，实验项目与食 品专业相关度低，如苯甲酸钠红外吸收光谱、高锰酸钾 紫外可见吸收光谱扫描等实验项目。同时，针对我校食 品专业（水产品）相关的实验教学内容较少，甚至某些 仪器与分析方法在食品检测中相对应用较少，而目前在 水产公司产品分析检测中使用率高的仪器，如荧光分光 光度计等仪器，却未列入实验教学内容里，造成所学知 识与生产实践严重脱节、学生学习积极性低等问题。 摘要：结合我校的实际情况，分析了我校食品专业（水产品）仪器分析实验教学中存在的问题。经 过两年来的实践探索，确定了多媒体仿真技术与实际操作相结合的教学模式，构建“现场仪器与实际操 作录像观看、仿真实验操作、实际操作”三个环节的教学模块。教学实践证明这一教学模式不仅很好地 培养了学生的实践操作能力，而且大大激发了学生的学习兴趣，为学生以后的学习和工作奠定了基础。 关键词：仪器分析 仿真教学 食品专业 实验教学 基金项目：浙江海洋学院教学改革一般课题（2012025）；校教学质量提升工程人才培养模式改革项目（2014002）。 作者简介：余辉（1979-），男，籍贯：安徽巢湖，学历：硕士，职称：实验师，研究方向：水产品加工与贮藏 . 通讯作者：方旭波，学历：博士，职称：副教授，研究方向：水产品加工与安全控制 . 12上黑白.indd 1412014-12-19 09:09:41 教育管理 142 2. 仪器分析实验教学改革 2.1 修改实验安排和内容 修改现行的仪器分析实验开课计划，即一个教师只 能指导一个实验项目，并以实验项目为单位进行班级分 组，实验项目循环进行。同时，淘汰与专业不相关的实 验项目，增加与水产品生产实践相关的实验项目，如水 产品中四环素类抗生素残留的测定等实验项目。另外， 修改实验项目内容，如 HPLC 法和荧光分光光度法测定水 产品组胺含量的比较等实验项目，这样一个仪器可以同 时做几个实验项目，增加学生的动手机会。从而不仅缓 解了仪器套数与操作机会少的问题，而且所学内容又与 生产实践紧密链接， 极大提高学生的学习主动性与兴趣。 2.2 引入仿真实验教学系统 对于操作复杂、费用高以及耗材消耗量大的大型精 密仪器实验，在其实验教学中引入仿真实验教学。仿真 实验是利用仿真软件模拟实验环境与操作过程，通过操 作这些虚拟分析仪器设备，从中可以获得与真实仪器操 作一样的能力与经验 4。目前，购买的仿真软件里的仿 真实验有分光光度计仿真实验、薄层色谱仿真实验、红 外光谱仿真实验、气相色谱仿真实验、高效液相色谱仿 真实验、气质联用仿真实验。每个实验模块又包含不同 实验内容，如高效液相色谱仿真实验含有 Waters 2690、 Agilent LC1100、岛津 LC-10A 液相色谱；气相色谱仿真 实验含有填充柱和毛细管柱气相色谱仿真实验。 2.3 采用多媒体仿真技术与实际操作相结合的教学模式 采用新的实验教学方法多媒体仿真技术与实际 操作相结合的教学模式，即“现场仪器与实际操作录像 观看、仿真实验操作、实际操作”三个环节的教学模式。 第一，以组为单位，实验前教师带学生到相应仪器分室 现场参观， 讲解各种仪器的性能与用途、 部件组成与原理、 操作规程与注意事项等，使学生对实验中所用仪器有感 性认识。第二，在多媒体实验室，学生观看相关分析仪 器的标准操作录像和往届学生错误的实际操作录像，教 师边看边讲解试剂配制、样品预处理、仪器与软件的操 作、结果处理与分析及注意事项等内容。同时，在观看 往届学生实验过程的录像时指出其中的误操作，加深学 生自己实际操作过程中关注度。然后，先由教师全程引 导学生进行仿真实验操作， 主要包括试剂的称量与量取、 溶解与定容，部件安装与调试，仪器与软件操作以及结 果处理与分析等。随后，由学生自主仿真实验操作，发 现某一步操作难以掌握，可进行反复操作，直至熟练掌 握为止。 学生操作中出现的问题教师需当场指导和答疑。 第三， 在理化分析室， 学生先进行试剂配制、 样品预处理， 再到相关实验室进行现场仪器操作，并全程录像。待实 验结束后，教师和学生观看其操作录像，指出其操作过 程中的误操作，进一步加深学生实际操作印象。 3. 仪器分析实验教学改革的体会 目前，食品安全问题已成为我国社会关注的热点，加 强食品安全管理和提高检测水平已成为共识，食品安全检 测水平又与仪器先进性密切相关，高度依赖于检测仪器。 因此，对仪器操作人员的知识、能力和素质都有了更高的 要求。经过两年来实验教学改革，我们体会到：第一，在 仪器分析实验教学中引入仿真实验教学，学生置身于仿真 环境，能更加逼真地可重复操作分析仪器并掌握其构造与 原理，激发了学生的学习兴趣。第二，近两年，我们采用 采用多媒体仿真技术与实际操作相结合的教学模式，通过 现场仪器与实际操作录像观看、仿真实验操作两个环节的 学习，学生能够自主进行实验，上机误操作率、设备故障 率以及实验材料消耗都大大降低，实验效率与成功率大大 提高，学生自信心得到增强。两年来这一实验教学模式深 受学生的欢迎与认可。第三，仿真教学也存在一些缺陷， 如高效液相色谱仿真系统含有 Waters2690、岛津 LC-10A 和 Agilent 1100 系统，但现在许多企业与科研单位使用 的液相是Waters2695、 岛津LC-16/20A、 Agilent 1200系统， 使得学生很难快速进入工作状态。因此，针对现有仿真实 验软件的缺陷与实际需要，联合软件相关方改进其功能， 满足社会对我校食品专业（水产品）学生的需求。 4. 结束语 对于地方普通本科院校来说，大规模的实验室建设 和大型精密仪器的购置是不现实的。只能充分利用现有 的资源，改革仪器分析实验教学体系，解决仪器分析实 验教学中存在的问题，从而增强学生实际操作能力，提 高实验教学效果与水平。调动学生学习的主动性，同时， 在教学活动中，需不断将新技术、新方法运用到实验教 学中，突出我校食品专业（水产品）自身特色，使学生 成为具有较强实际操作技能的高级应用型人才。 参考文献： 1 胡亚平，秦丹，周红丽，等 . 地方农业院校食品质量 与安全专业实践体系的探索与实践 J. 教育教学论 坛 ,2014,(4):215-216. 2 李健，刘宁，吴春，等 .