張 媛 歐陽津 蔣福賓

北京師范大學(xué) 北京 100875

近年來，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中運(yùn)用了一些非傳統(tǒng)的教學(xué)手段。例如引導(dǎo)性的實(shí)驗(yàn)、基于案例的實(shí)驗(yàn)、自主研學(xué)的實(shí)驗(yàn)等創(chuàng)新教學(xué)模式。教學(xué)實(shí)踐已證明了這些教學(xué)方法的成功。這類改革都是針對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)試教育影響自主創(chuàng)新意識(shí)的狀況，對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)及科學(xué)文化素質(zhì)教育的實(shí)驗(yàn)類課程。這些實(shí)驗(yàn)課程與傳統(tǒng)教科書式的本科生實(shí)驗(yàn)相比，更加挑戰(zhàn)學(xué)生的創(chuàng)造力，對(duì)學(xué)生處理問題的能力提出了更高的要求，同時(shí)也鍛煉學(xué)生，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維。要求學(xué)生在能力范圍內(nèi)設(shè)計(jì)解決方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生要提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，內(nèi)容包括解釋實(shí)驗(yàn)的背景、評(píng)估方案可行性、分析數(shù)據(jù)的意義和應(yīng)用、討論實(shí)驗(yàn)中遇到的問題。一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)方案，不僅應(yīng)該得到其他小組的認(rèn)可，而且能夠發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神。指導(dǎo)教師充當(dāng)?shù)慕巧菍?duì)實(shí)驗(yàn)方案的合理性和安全性做出評(píng)估，并反饋給學(xué)生，使學(xué)生真正成為實(shí)驗(yàn)的主人，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的目的

我校食品分析大賽就是一種開放式教學(xué)的探索。參賽學(xué)生要以小組為單位進(jìn)行“科研”，選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過查詢文獻(xiàn)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，提交實(shí)驗(yàn)方案。方案經(jīng)教師審核通過的小組進(jìn)入實(shí)施階段：在開放實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)分析操作，收集處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析總結(jié)結(jié)果，撰寫論文和參加結(jié)題答辯。實(shí)驗(yàn)過程中，允許、鼓勵(lì)學(xué)生打破常規(guī)，提出自己的實(shí)驗(yàn)思路和方法，使學(xué)生在實(shí)踐中不斷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，學(xué)習(xí)大型儀器的原理、操作技術(shù)，并解決一些研究性問題，讓學(xué)生真正感受到化學(xué)家、化學(xué)工作者從事化學(xué)工作的氛圍。這種創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)是探索高等學(xué)校拔尖學(xué)生培養(yǎng)模式的重要途徑之一。

近年來，食品安全越來越受到社會(huì)的重視，此次大賽中學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案主要涉及的是校園生活中的常見食品，很多樣品就來自本校食堂和校內(nèi)超市?？梢姡瑢W(xué)生對(duì)食品衛(wèi)生的安全意識(shí)有很大提升。在通過初審的15份實(shí)驗(yàn)方案中，有5份內(nèi)容包括檢測食品中的金屬含量。如果樣品中含有5種以上無機(jī)金屬元素，且含量在亞ppm級(jí)，那么采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)測定是非常適合的。新技術(shù)ICPAES，比原子吸收法(AAS)有更低的檢出限和更快的分析速度。在本科生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，開設(shè)了原子發(fā)射光譜的原理、分析方法和操作實(shí)驗(yàn)，這次大賽就是學(xué)生理論與實(shí)踐結(jié)合的嘗試。

2 ICP-AES在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

參加本次大賽的為大二、大三的學(xué)生，有些學(xué)生只是通過教科書對(duì)ICP-AES有一些了解，有些學(xué)生已做過簡單的ICP-AES儀器分析實(shí)驗(yàn)。在做實(shí)驗(yàn)前，實(shí)驗(yàn)教師先要對(duì)學(xué)生進(jìn)行儀器使用的培訓(xùn)，指導(dǎo)學(xué)生檢測鎂元素含量，使學(xué)生具備順利實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案的基本技能。

學(xué)生的樣品包括學(xué)校食堂的薄脆、春卷和油條等油炸類食品，鍋巴、薯?xiàng)l和仙貝等膨化食品，雪碧、可樂和啤酒等罐裝飲料以及學(xué)校各教學(xué)樓的飲用水和購買的瓶裝水。在使用ICP-AES之前，要得到儀器管理教師對(duì)測試方案的認(rèn)可，對(duì)不正確的樣品預(yù)處理方法提出修改意見。樣品預(yù)處理不僅是儀器的進(jìn)樣要求，對(duì)檢測結(jié)果也有很大影響。預(yù)處理操作也可作為考查學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)操作的指標(biāo)之一。本次大賽除了常規(guī)的超聲和加熱方法，中干法灰化、高壓消解、微波消解也分別被采用。這3種樣品處理技術(shù)及其使用的高壓釜微波消解儀等儀器、標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液的配制結(jié)果，能夠影響測試結(jié)果，同樣也是對(duì)學(xué)生基本操作的考核。各小組得到檢測結(jié)果后繪制工作曲線，計(jì)算元素含量，分析數(shù)據(jù)，計(jì)算方法的最低檢出限。最后，實(shí)驗(yàn)小組撰寫一份報(bào)告，說明他們的實(shí)驗(yàn)過程，列出他們所獲得的數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)(例如，與其他檢測方法數(shù)據(jù)對(duì)比)，然后參加答辯。

3 結(jié)束語

5組檢測的結(jié)果表明，有些食品的金屬含量嚴(yán)重超過國家標(biāo)準(zhǔn)，我們應(yīng)該遠(yuǎn)離這些有害食品。有一個(gè)小組測得學(xué)校某教學(xué)樓的飲用水鐵含量很高，可能是自來水管道使用時(shí)間過長，給水管網(wǎng)需要改造。該結(jié)果可以作為給學(xué)校管理者提出合理建議的依據(jù)，為構(gòu)建健康校園、平安校園盡一份責(zé)任。因此，食品分析大賽的檢測數(shù)據(jù)，不僅可以作為食品安全性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而且可進(jìn)行一些延展性的處理、分析，對(duì)現(xiàn)實(shí)生活能起到一定的指導(dǎo)意義，這也為我們開展創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)賦予了更多的生命力。

學(xué)生以小組為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，協(xié)同合作，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。整個(gè)過程中，每一步都激發(fā)了學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。另一個(gè)重要的目標(biāo)是，使學(xué)生在先進(jìn)的儀器分析實(shí)驗(yàn)室能獨(dú)立地工作。大賽期間，沒有指導(dǎo)教師監(jiān)督，學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主人，他們認(rèn)為自己是獨(dú)立工作的化學(xué)工作者，大部分的學(xué)生通過大賽獲得了自信，為后續(xù)的本科畢業(yè)論文和進(jìn)一步的科研深造及就業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生對(duì)ICP-AES有了更進(jìn)一步的了解，有利于提高先進(jìn)分析儀器在教學(xué)和科研中的應(yīng)用。

因此，作為創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，先進(jìn)的分析儀器與非傳統(tǒng)的教學(xué)手段相結(jié)合，創(chuàng)造新的人才培養(yǎng)體系，探索高等學(xué)校拔尖學(xué)生培養(yǎng)模式，為培養(yǎng)高質(zhì)量的創(chuàng)新型人才和實(shí)現(xiàn)化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程改革做出貢獻(xiàn)。

[1] 秦華俊,歐陽津,蔣福賓.以我校食品分析大賽為例淺議高校本科創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開展[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2010(7):136-137.

[2] 歐陽津,申秀民,趙云嶺,蔣福賓,黃元河,劉正平.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式 培養(yǎng)創(chuàng)新性人才[J].中國大學(xué)教學(xué),2008(2):79-80.

[3] 趙云嶺,歐陽津,申秀民,蔣福賓,黃元河.“一體化、三層次、多渠道、多模式”的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2007(12):55-57.