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农药残留分析课程教学改革探讨

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摘要 从理论、实验和实践教学改革的角度出发,探讨教师如何组织教学内容、运用多种教学方法和手段来激发学生的学习兴趣,如何运用有限的课时合理安排实验教学内容,强化实践教学在应用性本科教学中的作用,提高《农药残留分析课程的整体教学效果,以期培养具有熟练操作能力、积极思维、有创新意识的食品质量安全专业本科毕业生。

关键词 农药残留分析;实践教学;改革

中图分类号 G642.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)06-0324-02

农林学科的食品质量安全专业的核心任务是培养具有创新能力和实践动手能力的可从事食品安全监测监督方面的高素质技术型人才,核心课程是《农药残留分析》,该课程的主要内容是应用现代分析技术对残存于各种食品、环境介质中微量、痕量以至超痕量水平的农药进行定性、定量测定,主要作用和目的是研究农药施用后在农作物或环境介质中的代谢、降解和转归,制定农药残留限量标准、农药安全使用标准等,检测食品中农药残留的种类和水平,以确定其质量和安全性[1-2]。该课程体现了较强的应用性、实践性特点,对其教学方法的探索是食品质量安全应用型人才培养的关键。该文针对食品质量与安全专业的特点和行业对学生的农药残留分析技能的要求,结合多年教学改革的探索和实践,对如何培养在残留分析方面有较强实践动手能力和创新意识的本科毕业生进行探讨如下。

1 教材的应用与拓展

安徽农业大学食品质量安全专业应用的主要教材为岳永德主编的《农药残留分析》,由于教材覆盖内容广,教师应该能够吃透教材,综合教材、凝练教材的核心内容。系统掌握教材的内容,把握各章节内容的关键,在有限的课时内有侧重点地去讲授教材内容。例如《农药残留分析》课程的重点内容是农药残留分析的样品制备和检测方法的研究和应用,样品的制备过程是农药残留分析任务中的重中之重,因此应该把这部分的内容讲深讲透;而检测方法一章中着重介绍了仪器分析技术,与该专业前修课程《仪器分析》有部分交叉重复,《农药残留分析》教材中这部分章节中色谱理论太过基础,缺乏应用环节,该课程应避开基本原理过多解释而着重把仪器分析在农药残留分析方面的应用原理阐述清楚,以代表性的实例来说明问题,体现方法的应用性;对食品质量安全专业的学生来说,缺乏对农药知识背景的了解,因此适当补充农药种类和结构化学方面的相关知识,可以增强其对检测方法选择原理的理解;另外还可适当拓展和延伸教材中的知识点,比如增加一些近期文献报道的不同基质样品制备方法的区别等内容,讲授结合残留分析方法的评价,探索如何拓展和运用研究性的创新成果,以提高学生的应用实践能力。

2 综合运用课堂教学法,提高学生的学习兴趣

兴趣是学习的动力,综合应用多种教学法来提高学生对该课程的兴趣度[3]。

2.1 理论联系实际,逐步引入课程内容

在讲授有机磷农药测定方法时,可从一例蔬菜甲胺磷中毒的事件出发,引导学生去思考如何去寻找测定甲胺磷农药残留的方法,方法的有效性通过什么样的方法去评价,让学生主动思考回答此问题,加强互动。综合采用讲授法、问答法、演示法、探究法、问题溯源法等,以提高学习课堂参与的兴趣;鼓励学生课前预习,课堂上提出其感兴趣的问题,教师课堂试着回答或者找出解决问题的思路,帮助学生课后去寻找问题的答案,提高学生参与课堂活动的兴趣。

2.2 用史实材料辅助增加授课的趣味性

事实上,残留分析方法的进展也是现代仪器分析发展的结果。教师在围绕教学中心内容讲授课程时,适当地插入一些有趣的农药残留分析发展史,以提高学生学习兴趣,增强学生的创新意识。比如对于样品制备方法,从索氏提取法的应用到目前加速溶剂萃取的发展,从液液萃取的应用到液液微萃取的发展,从柱层析净化到分散固相萃取。新方法有着经典方法不可比拟的优越性,但也有其存在的问题。加入一些分析方法的史实内容或教师在实践中的体验和感受,能锻炼学生思考问题的能力,提高他们在科研思维活动中的敏感性。展示方法发展的历史背景,让学生沿着残留分析发展的足迹去认识其发展的迫切性和必要性,可以不断激起学生学习农药残留分析课程的兴趣和热情。

2.3 紧跟学术前沿[4]

农药残留分析课程最显著的特点在于它随着各种前处理技术和仪器分析技术的发展,内容更新非常快,因此教师除了讲清教学参考书上的知识点外,应根据国内外科技研究前沿,尤其是残留分析学科相关的新技术、新方法、新手段等,拓展学生的知识面,激发学生学习的兴趣和创新精神。课后布置作业,教师和学生共同查阅相关文献,共同研究残留分析的方法设计原理和结果分析;教师对学生提出设计的步骤或方法进行答疑;另外可邀请农药残留分析领域的相关专家分享其研究成果的实验过程和研究前沿动态。

2.4 增设辩论式教学模式[5]

在农药残留分析教学中可尝试使用辩论式教学方法。将学生每4~5个人分为1组,教师提前筛选好辩论题目,学生自主选择,教师给出自主查阅相关资料的途径并适当引导,在重要的章节末或学期末抽出一节课时间对某一论点进行辩论,同时将辩论的成绩纳入最终的考核成绩中,提高学生主动求知的兴趣,达到灵活运用知识的目的。辩论要求学生掌握的知识点较深、较难,学生需要通过提前准备并对相关知识的系统了解,才能综合运用所学的知识去对所选辩论题目进行分析和判断,比如在讲授固相萃取净化的原理和应用方法时,让学生自行查阅资料,给出利用这一技术检测大白菜的有机氯和拟除虫菊酯残留的方法,进行方法设计的分组辩论。

2.5 现代多媒体教学手段的应用

增加多媒体中实验原理和过程内容方面的应用;农药残留分析课程中涉及的农药残留提取方法、净化方法和检测仪器种类繁多、原理各异。加之分析仪器更新速度非常快,教师仅凭口头讲述,学生会觉得晦涩和枯燥,即便是教师在课程幻灯绘出样品处理的操作流程和仪器的结构图,也很难让学生产生兴趣。如果教师将前处理步骤或分析仪器的结构和原理及整个工作过程采用多媒体教学手段,将教学内容、动画和视频资料等用多媒体演示,提升教学效果[2]。同时在教学中,通过放映影像资料将高新科技在农药残留检测中的研究和应用成果及时向学生介绍,拓宽学生知识面,挖掘学生的内在潜力。如在酶抑制测定有机磷农药残留的分析法一节中,用动画表示加含药和不含药的不同基质时显色剂所表现出的不同颜色,清楚直观,学生很容易掌握。

3 实验和实践教学的合理配置

3.1 理论和实验教学有机结合,适当减少理论课时数,增加实验课时数

前些年安徽农业大学食品质量安全专业农药残留分析仅开设理论课程,未开设实验课,仅有每年的实践课程,到具备相应分析测试条件的质检机构实习3周时间。根据多年实习单位的信息反馈,学生农药残留分析方面的实验技能基础较薄弱,因此前年的课程体系改革后把实验课列入了教学体系,设置了实验课程。这样可以实现理论课程和实验课程同时开设,使学生更好地把理论知识和实验技术相结合,有利于促进教学质量的提高。

3.2 充分利用现有资源,合理安排实验内容

本科生实验课程主要分为验证性、综合性和设计性实验。由于食品质量安全专业农药残留分析课程的前修课程《食品分析》和《仪器分析》中学生已经掌握了分析化学实验的基本技能,可设计一些残留分析方面独特的实验操作方法,比如农药残留分析中常用的提取―固相萃取净化―上样分析中,掌握固相萃取活化柱材料、上样、洗涤、洗脱等关键技术的操作方法,然后进行仪器分析验证已有方法(国家标准等)的可行性。在较少课时的验证性实验课程的基础上,着重进行综合性和设计性实验。

《农药残留分析》大部分实验中需要用到气相色谱和液相色谱这样的大型仪器,茶与食品科技学院已为本科实验室配备了相关的实验仪器。可安排学生以合理的组员数参与实验,对样品制备等前处理过程,尽量做到每个学生独立进行实验;样品分析阶段,可以先由教师完成演示实验,然后由教师指导,分组进行操作仪器完成各自的样品分析结果,强化学生的操作能力,以帮助学生真正理解所学的理论知识,使其感受到农药残留分析的无穷魅力,以激发学生的学生兴趣。

目前,有些学校开设《农药残留分析》实验课会遇到多种问题,很多实验需同时安排五六个人1组,个别实验只能让学生观摩。可尝试采用技能训练与创新能力融合培养的“自主式、合作型”的教学方法,该教学方法的核心是“教师主导,学生主体”[6]。利用课内与课外相结合,实验教学与素质拓展训练相结合,把研究设计性实验结合在课外的素质拓展项目中进行,这样可利用有限的实验课时得到更好的教学效果。教学过程中教师仅作为实验资源配置者、实验活动引导者、答疑解惑者和成绩评定者。学生主体是指完成“资料查阅、方案制定、材料准备、预备实验、实验实施、结果分析、实验报告撰写”等活动。要求学生根据所学理论知识和实验技能检索和查阅相关文献资料、设计完整的操作步骤、分析实验中可能遇到的困难和挑战,教师重点引导学生认真观察,启发学生利用所学理论解决问题,提高学生的辨析能力;另外开设的实验项目应注重“应用性”和“创新性”[7]。例如笔者利用自己的科研成果开设了设计性实验“水果蔬菜中烟碱类农药多残留液相色谱的测定方法”,有利于学生了解目前新的前处理技术在该专业上的应用及最新研究进展。

3.3 增加学生实践锻炼的机会

到检测机构和有条件的企业进行教学实践是对实验课内容的补充。近年来,本学院与国家级、省级、地市级质检中心建立了实验平台和项目间的合作关系,例如本学院与安徽省出入境检验检疫局共同建立了安徽省农产品质量安全检测重点实验室,和国家农业标准化与监测中心(合肥)的业务合作等等为学生实践阶段提供了很好的接触实际样品分析的条件,目前实践时间安排通常为3周,以后可以进一步延长实践期,这种接触分析一线的锻炼机会对学生来说,是开阔视野和实践“学以致用”的好机会。

4 结语

应用型人才培养的教学内容和教学方法改革需要从教师授课、学生自主式合作型实验和实践机会的拓展等各个层面着手,才能充分调动学生学习的积极性和主动性,适合社会对应用型人才的需求。

5 参考文献

[1] 岳永德.农药残留分析[M].北京:中国农业出版社,2004.

[2] 王小欣.对《农药残留分析教学的探讨》[J].农业教育研究,2008(3):35-36.

[3] 胡利锋,廖晓兰.《农药残留检测》课程教学的改革与实践[J].中国科教创新导刊,2011(25):70.

[4] 刘晓宇,食品质量与安全专业中《仪器分析》教学的探讨[J].华中农业大学学报:社会科学版,2007(2):138-140.

[5] 张清明,王彩霞.农业高校药学类专业《农药分析与残留测定》课程教学的改革与实践[J].安徽农业科学,2012(35):17437-17438,17442.

[6] 夏静芬,唐力,叶汉侠.以应用型人才培养为导向的《仪器分析》教学模式改革探索[J].高等理科教育,2012(2):156-158.

[7] 刘治刚,徐青.基于工作过程的《仪器分析技术》项目化课程改革探索[J].职业教育研究,2013(9):80-81.