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“現(xiàn)代儀器分析”課程思政教學(xué)案例設(shè)計(jì)

2024-05-20 03:07張樂(lè)樂(lè)劉生杰
食品工業(yè) 2024年3期
關(guān)鍵詞:原子熒光儀器食品

張樂(lè)樂(lè) ,劉生杰

1.阜陽(yáng)師范大學(xué) 生物與食品工程學(xué)院(阜陽(yáng) 236037);2.阜陽(yáng)師范大學(xué) 信息工程學(xué)院(阜陽(yáng) 236041)

2020年5月28日,教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》,提出要把課程思政貫穿到人才培養(yǎng)體系,全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè),發(fā)揮每門(mén)課程的育人作用,提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量[1],推動(dòng)思政課一體化建設(shè)。高校的根本任務(wù)在于立德樹(shù)人,在教學(xué)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)食品專業(yè)技能、思想政治素質(zhì)和職業(yè)道德精神的高度融合,以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求,培養(yǎng)具備職業(yè)道德、具有強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任全面發(fā)展的應(yīng)用型人才,以促進(jìn)食品行業(yè)的發(fā)展。

1 課程體系構(gòu)建

“現(xiàn)代儀器分析”是食品專業(yè)基礎(chǔ)課程,對(duì)于學(xué)生畢業(yè)從事相關(guān)食品安全檢測(cè)工作或是繼續(xù)深造學(xué)習(xí),具有重要的指導(dǎo)意義[2]。課程授課對(duì)象為食品專業(yè)大一學(xué)生,于第二學(xué)期開(kāi)設(shè),共2學(xué)分,安排34節(jié)理論教學(xué)課時(shí)、24節(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)。選用教材為中國(guó)輕工業(yè)出版社出版、賈春曉主編《現(xiàn)代儀器分析技術(shù)及其在食品中的應(yīng)用》。內(nèi)容主要包括食品現(xiàn)代分離技術(shù)概要、紫外-可見(jiàn)分子吸收光譜法、紅外吸收光譜法、原子吸收光譜法、氣相色譜法、高效液相色譜法、質(zhì)譜法、核磁共振波譜法等。通過(guò)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠掌握常規(guī)儀器的原理、構(gòu)件組成及應(yīng)用領(lǐng)域,了解儀器發(fā)展的前沿。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中,針對(duì)具體問(wèn)題選擇合適的儀器進(jìn)行食品分析檢測(cè),對(duì)儀器分析領(lǐng)域獲得全面認(rèn)識(shí)。

在教學(xué)的過(guò)程中,深入挖掘?qū)I(yè)課知識(shí)內(nèi)容中所蘊(yùn)含的思想政治教育元素,將專業(yè)知識(shí)傳授、思想政治理論學(xué)習(xí)和綜合素質(zhì)培養(yǎng)相統(tǒng)一,變說(shuō)教式教育為內(nèi)化于心的感悟式教育,達(dá)到啟智潤(rùn)心、激揚(yáng)斗志的效果,充分發(fā)揮課程的育人功能,落實(shí)“三全育人”的思想政治教育實(shí)踐創(chuàng)新[3]。在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)課程特點(diǎn),巧妙設(shè)計(jì),編寫(xiě)課程思政教學(xué)案例庫(kù),更好實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)和教學(xué)目的。

2 課程思政案例設(shè)計(jì)

2.1 激發(fā)民族自豪感和愛(ài)國(guó)主義情懷

在講解原子吸收光譜章節(jié)時(shí),利用節(jié)日盛典中的煙花,引出原子吸收與發(fā)射的現(xiàn)象。我國(guó)是世界上首先發(fā)明煙花的國(guó)家,距今已有2 000多年的歷史[4]。每逢佳節(jié),人們?nèi)挤艧熁ū褚允緫c祝,這也是中華民族的傳統(tǒng)習(xí)俗與科學(xué)技術(shù)相結(jié)合的獨(dú)特文化現(xiàn)象。煙花也多次在奧運(yùn)會(huì)上璀璨亮相,成為最耀眼的“中國(guó)元素”。2008年北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式上的煙火表演使用芯片禮花彈、特效造型禮花彈和微煙、無(wú)煙火藥,實(shí)現(xiàn)環(huán)保技術(shù)上的突破[5]。2022年北京冬奧會(huì)開(kāi)幕式上,用傳統(tǒng)煙花,綻放“迎客松”造型,噴射松針形狀,體現(xiàn)超高的焰火設(shè)計(jì)水平,充分展現(xiàn)文化自信[6]。從2008年到2022年,北京成為全球首個(gè)“雙奧之城”,讓世界看到一個(gè)現(xiàn)代化的中國(guó)[7]。煙花的發(fā)明蘊(yùn)含了我國(guó)勞動(dòng)人民的偉大智慧,當(dāng)代大學(xué)生也需要虛心向勞動(dòng)人民學(xué)習(xí),學(xué)以致用,講好中國(guó)故事,傳播中國(guó)聲音。

在講到儀器分析課程發(fā)展史時(shí),向?qū)W生介紹我國(guó)近代儀器分析奠基人高鴻院士,他于1947年獲得美國(guó)伊利諾大學(xué)化學(xué)博士學(xué)位,他曾說(shuō)過(guò)“我應(yīng)該為我的祖國(guó)和同胞服務(wù),我的事業(yè)在祖國(guó)”,并毅然放棄國(guó)外優(yōu)厚的條件,回國(guó)發(fā)展民族教育,于1956年完成我國(guó)第一部《儀器分析》教科書(shū),以“鋪路石子”的精神,培養(yǎng)了一代人,為我國(guó)教育事業(yè)和科技進(jìn)步作出卓越貢獻(xiàn)[8]。

介紹我國(guó)原子熒光光譜的發(fā)展史:1975年,西北大學(xué)的杜文虎,首次向國(guó)內(nèi)學(xué)者介紹原子熒光光度法的原理和應(yīng)用,并成功研制冷原子熒光測(cè)汞儀;1977年,原中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所研制雙道非色散原子熒光光度計(jì);1979年,西北有色地質(zhì)研究所郭小偉等研制氫化物發(fā)生-無(wú)色散原子熒光光譜儀,拉開(kāi)我國(guó)原子熒光光譜儀發(fā)展歷程的序幕;1987年,原地礦部北京地質(zhì)儀器廠研制XDY-2雙道原子熒光光譜儀,成為我國(guó)原子熒光光譜儀發(fā)展史上的里程碑事件;1997年,郭小偉研制小火焰原子熒光測(cè)汞儀,實(shí)現(xiàn)金、銀元素的檢測(cè);2002年,方肇倫、劉鐘銘等研制順序注射裝置AFS-930儀器,為自動(dòng)化分析邁出關(guān)鍵一步;2005年以來(lái),北京吉天儀器公司先后開(kāi)發(fā)N+D原子熒光光譜儀、原子熒光血鉛測(cè)定儀、原子熒光形態(tài)分析儀;2018年,高樹(shù)林等研制陣列火焰匯聚式原子化器,極大降低金、鎘的檢出限。我國(guó)科技工作者經(jīng)過(guò)40多年的辛勤努力,制定有關(guān)原子熒光光譜技術(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)82部、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)122部、地方標(biāo)準(zhǔn)30部、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)1部,標(biāo)志著我國(guó)的原子熒光儀器水平和分析應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)處于國(guó)際領(lǐng)先地位[9],國(guó)產(chǎn)儀器自主研發(fā)的品牌和技術(shù)進(jìn)步,增強(qiáng)了學(xué)生的“四個(gè)自信”。

在講解高效液相色譜法檢測(cè)青蒿素時(shí),介紹我國(guó)第一位女性諾貝爾獎(jiǎng)獲得者屠呦呦,她因發(fā)現(xiàn)青蒿素治療瘧疾這一全新治療方法于2015年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),是我國(guó)醫(yī)學(xué)界所獲得的最高獎(jiǎng)項(xiàng)。這個(gè)榮譽(yù)之下,體現(xiàn)的是人民的智慧:在20世紀(jì)70年代科研條件差的情況下,科學(xué)研究人員滿懷對(duì)于工作的專注、創(chuàng)新、無(wú)私奉獻(xiàn)、團(tuán)隊(duì)合作的精神,將青蒿素貢獻(xiàn)給世界,這是中國(guó)人的驕傲[10],以此激發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)主義情懷。

2.2 培育社會(huì)主義核心價(jià)值觀

在講解色譜的知識(shí)點(diǎn)時(shí),引用在腿毛中檢測(cè)出吸毒經(jīng)歷的例子。甲基苯丙胺及其代謝物是強(qiáng)中樞神經(jīng)興奮劑,具有兩個(gè)對(duì)映體,分別是S-(+)-甲基苯丙胺和R-(-)甲基苯丙胺,二者的毒性和代謝機(jī)制有較大的差異。S-(+)-甲基苯丙胺是“冰毒”主要成分,R-(-)甲基苯丙胺多用于醫(yī)療。一些臨床藥物如司來(lái)吉蘭,口服后在體內(nèi)代謝產(chǎn)生R-(-)甲基苯丙胺。利用液相色譜-質(zhì)譜(HPLC-MS)對(duì)尿液、血液、毛發(fā)進(jìn)行檢測(cè),可以區(qū)分甲基苯丙胺濫用或是服用司來(lái)吉蘭[11]。借以進(jìn)行毒品預(yù)防教育,遠(yuǎn)離毒品,珍愛(ài)生命教育。同時(shí)介紹一些偽裝毒品的飲料、糖果、茶包奶茶粉、郵票貼紙等,提高學(xué)生對(duì)新型毒品的辨識(shí)能力,提高拒毒防毒的意識(shí),樹(shù)立正確的人生觀和價(jià)值觀。

2.3 樹(shù)立科學(xué)精神

在講解色譜發(fā)現(xiàn)史時(shí),向?qū)W生介紹俄國(guó)植物學(xué)家、化學(xué)家茨威格。他始終堅(jiān)信葉綠素不是一種簡(jiǎn)單的物質(zhì),一直堅(jiān)持尋找分離復(fù)雜混合物的物理方法,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年累月的大量實(shí)驗(yàn),最終發(fā)明色譜方法。他的發(fā)明改變了現(xiàn)代分析化學(xué)并形成了化學(xué)過(guò)程中控制和自動(dòng)的概念。當(dāng)年他的論文發(fā)表在不知名的雜志上,未能引起廣泛的關(guān)注,直到他去世之后,色譜法的重要性才引發(fā)關(guān)注。向?qū)W生傳遞研究的恒心和嚴(yán)謹(jǐn)性,科學(xué)研究不要急功近利。雖然茨威格沒(méi)有獲得諾貝爾獎(jiǎng),但是先后有兩位化學(xué)家因色譜領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)而獲獎(jiǎng)。色譜分析方法在各項(xiàng)研究工作中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用[12]。

在講解質(zhì)譜時(shí),介紹2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者田中耕一。他在獲獎(jiǎng)時(shí)僅是島津制作所職員。他大學(xué)專業(yè)是電子工學(xué),但工作方向是質(zhì)量分析,于是他開(kāi)始自學(xué)化學(xué),在自學(xué)的過(guò)程中不停的做實(shí)驗(yàn)研究。一次在樣品處理過(guò)程中,誤將甘油酯當(dāng)成丙酮醇與金屬超細(xì)粉末混在一起,為避免金屬超細(xì)粉末浪費(fèi),就用激光頻繁照射,加快氣化誤入的甘油酯。結(jié)果就測(cè)量出被認(rèn)定不可能測(cè)定的物質(zhì)。之后田中耕一耐心調(diào)試實(shí)驗(yàn)參數(shù),1985年檢測(cè)出一種酶的質(zhì)譜信號(hào),這是儀器分析化學(xué)的一個(gè)歷史性突破,正式宣告蛋白質(zhì)大分子可以被完好地離子化。憑借這一發(fā)現(xiàn),獲得諾貝爾獎(jiǎng)后,田中耕一卻陷入深深愁苦中,他沒(méi)有意識(shí)到這有多么了不起,甚至一度認(rèn)為自己不配獲獎(jiǎng),默默消失在大眾視野中,16年里他一直學(xué)習(xí)和精進(jìn)自己,在血液檢測(cè)靈敏度方面取得巨大成果,僅憑幾滴血就可以提前30年檢測(cè)出阿爾茨海默病的發(fā)病前兆。他的研究成果刊登在頂尖雜志《自然》上。他用實(shí)際行動(dòng)告訴世界:他配得上諾貝爾獎(jiǎng)[13]。田中耕一是一位普通人,一次意外獲獎(jiǎng),也沒(méi)有驕傲,反而不斷提高自己。

2.4 強(qiáng)化職業(yè)責(zé)任感

食品安全關(guān)系國(guó)計(jì)民生和人體健康。近年來(lái)頻頻曝出的三聚氰胺、蘇丹紅、瘦肉精、塑化劑、老壇酸菜、食品添加劑濫用等一系列食品質(zhì)量安全問(wèn)題,使公眾開(kāi)始密切關(guān)注食品安全問(wèn)題。

儀器分析是科研生產(chǎn)檢測(cè)的眼睛。教師在講解儀器分析方法的過(guò)程中,從身邊事物入手,選取學(xué)生常吃的食品進(jìn)行檢測(cè),如檢測(cè)市面上常見(jiàn)的可樂(lè)、校門(mén)口奶茶店的奶茶中咖啡因含量,路邊攤烤面筋、烤土豆片等食品中的丙烯酰胺的含量等。學(xué)生小組討論、查閱文獻(xiàn),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。針對(duì)不同的食品材料,根據(jù)樣品前處理的差異,分離純化目標(biāo)物質(zhì),通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果真切感受到咖啡因、丙烯酰胺、羥甲基糠醛等物質(zhì)含量,讓學(xué)生體會(huì)到儀器在食品檢測(cè)中重要作用,同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生健康的飲食習(xí)慣。

還可以利用第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu),開(kāi)展實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,讓學(xué)生全面了解檢測(cè)機(jī)構(gòu)在分析檢測(cè)過(guò)程中遇到實(shí)際問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維提出解決方案,鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維能力,采用互動(dòng)式的教學(xué)方法與學(xué)生共同探討如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)、預(yù)防和消除食品安全問(wèn)題。加強(qiáng)對(duì)食品專業(yè)的認(rèn)可,培養(yǎng)學(xué)生食品質(zhì)量檢測(cè)意識(shí),強(qiáng)化學(xué)生認(rèn)識(shí)摻偽的危害,增強(qiáng)學(xué)生的法律意識(shí),讓課程思政成為培養(yǎng)學(xué)生能力的重要環(huán)節(jié)[14]。

食品專業(yè)學(xué)生將來(lái)從事食品行業(yè),不僅要不斷提高分析檢測(cè)知識(shí),掌握精湛的分析檢測(cè)本領(lǐng),更要遵守職業(yè)操守,讓學(xué)生深切感受到科學(xué)技術(shù)對(duì)人類社會(huì)的影響,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和社會(huì)責(zé)任感[15]。

2.5 弘揚(yáng)工匠精神

新時(shí)代工匠精神是一種職業(yè)道德、職業(yè)能力和職業(yè)品質(zhì)的綜合體現(xiàn)[16],是一種崇高的價(jià)值取向和行為表現(xiàn)。工匠精神體現(xiàn)在食品檢測(cè)分析過(guò)程中的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、實(shí)驗(yàn)步驟的精益求精、技術(shù)技能的卓越追求和檢測(cè)方法的勇于創(chuàng)新。

利用“現(xiàn)代儀器分析”課程開(kāi)展以工匠精神為內(nèi)涵的課程教育,深化產(chǎn)教融合,校企合作,引導(dǎo)學(xué)生做好職業(yè)規(guī)劃,肯定專業(yè)價(jià)值,感受專業(yè)魅力,通過(guò)食品企業(yè)用心維護(hù)品牌、對(duì)于產(chǎn)品精益求精的態(tài)度、推舊出新的創(chuàng)新形式、食品企業(yè)嚴(yán)謹(jǐn)職業(yè)素養(yǎng)等一系列的工匠精神感染激勵(lì)學(xué)生,培養(yǎng)更多能工巧匠、大國(guó)工匠,為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)提供技能人才。

3 結(jié)語(yǔ)

課程思政過(guò)程中關(guān)鍵在于:將思政元素巧妙融入專業(yè)課程中,達(dá)到滴水穿石、水到渠成,順理成章的效果,實(shí)現(xiàn)課程育人的功能,提高學(xué)生的綜合素質(zhì),增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感,培養(yǎng)食品行業(yè)發(fā)展的綜合性人才。

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