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摘要:针对食品毒理学与多学科交叉融合和相互渗透的特点,在实践教学这项重要环节中不断探索、改革和完善,在课程体系、实验内容、教学方法等方面不断创新,提高实验课程教学质量。
关键词:食品毒理学;实验设计;问题;改革
本文引用格式:张春玲,等.“食品毒理学”课程实验教学改革与探索——以西北农林科技大学为例[J].教育现代化,2019,6(85):132-133.
食品毒理学是现代毒理学的分支学科,是食品安全评价的理论基础和方法学,是毒理学的基础知识和研究方法在食品科学中的应用,是食品专业的基础课程,具有很强的理论性和实践性[1,2]。作为一门实践性很强的课程,实验内容是食品毒理学课程的重要组成部分,不仅能帮助学生加深对理论知识的理解,更是培养学生探索精神、科学思维、实践能力和创新能力不容替代的环节。实验课程教学则是该门课程教学过程中的重要环节,也是培养学生创新能力的重要途径。因此,我们对食品毒理学实验课程的内容设置、教学方法以及考核方式进行探索,旨在提高食品毒理学实验课程的教学质量。
一实验课程目前存在的问题
(一)相关背景知识缺乏
食品毒理学是一门综合交叉学科,需要分析化学、现代生物学、生物化学、病理学、遗传学、免疫学及流行病学等多门基础学科的理论知识[2]。西北农林科技大学食品质量与安全专业属于理工科专业,学生对生物化学、微生物学、分析化学、仪器分析课程有一定的学习基础,但对于生物学、病理学、动物解剖学、生理学等方面基础很薄弱,甚至是零基础。因此,在理论教学过程中需要对这方面知识进行补充,实验课程需要让学生对将要进行的实验有个比较直观的认识和了解,可以通过实验动物解剖模型的展示和相关视频的学习进行补充。毒理学无论涉及到什么专业,其学习内容都应具有一定的系统性和理论深度,蜻蜓点水、走马观花式的教和学不能使学生很好的掌握应知应会内容,无法深入进行今后的食品安全性毒理学评价。
(二)实验课程学时少
食品毒理学是食品质量与安全专业的主干课程,其理论与实验技术是食品与生命科学的基础,亦是食品安全性的基础[3,4]。毒理学具有很强的理论性和实践性,实验课教学则是该门课程教学过程中的重要环节,也是培养学生理论联系实际、探索创新的重要途径。《食品毒理学》安排了28学时的理论课和8学时的实验课,理论与实验学时稍显欠缺。对于研究一些功能食品或新产品时,要对其进行必要的功能验证和安全性评价,其中必不可少的就是进行毒理作用评价。以往的毒理学实验教学开设的实验内容包括:实验动物抓取、分组、标记及染毒(2学时);实验动物生物材料采集和制备(2学时);亚硝酸钠LD50的测定(4学时)。前两个实验是毒理学实验的基础,是基本功,是必须设置4个学时以上的实验课程才能让学生掌握基础试验操作技术,才能顺利完成后续的实验内容。然而,剩余的4学时最多只能安排两个小实验,诸如急性毒性这样较为完整的试验却只能安排一个。因此,无法使学生在实践环节对理论课程内容进一步掌握和深化理解,很难在实践环节获得较大的收获。因此,需要统筹规划并增加《食品毒理学》实验教学的学时,并且更加需要在实验教学中充分利用有限的学时,精选教学内容,让学生在该门课程的教学中最大程度获益。
(三)实验内容需要更新
由于实验课程学时有限,我们需要精选实验课程内容,但是考虑到学生零基础的动物实验基础操作,建议将《实验动物学》作为先修课程。在学生具备一定的实验动物相关操作的基础上,更合理更有效地安排毒理学实验内容,预期会获得更加良好的教学效果。在增加学时或设置实验动物先修课程的基础上,我们将对《食品毒理学》实验课程内容进一步更新。在实验课程建设平台逐步完善的条件下,在以往的实验基础上,我们改进和更新的内容包括:实验2,让学生除了完成动物采血、尿液收集等工作外,继续完成动物血清与细胞分离、肝脑组织匀浆制备操作。实验3和4,亚硝酸钠LD50的测定则让学生自主搜集资料,选择合适的外源毒物,并设计该外源毒物的急性毒性试验。
对于食品专业的学生而言,功能食品及新产品的开发和研究,食品安全重大事件及热点问题涉及或可能涉及的有害物质,需要对其进行必要的功能性验证和安全性评价,其中毒理学安全评价必不可少。因此,基于实用性、适用性、必要性及学时限制的考虑,《食品毒理学》实验除了以上几个内容之外,还需增加外源化学物的致畸作用的评价,设置外源化学物的致畸试验内容。
二实验课程建设内容
(一)增加实验内容和实验学时,理论与实践有机结合
毒理学是一门理论与实践密不可分的学科,实验教学是毒理学课程重要的组成部分,不仅能帮助学生加深对理论知识的理解,更是培养学生探索精神、科学思维、实践能力和创新能力不可替代的环节。随着以学生为本,以创新型应用型人才培养为核心目标的教学理念的转变,实验教学的改革成为教学研究的热点。针对食品质量与安全专业特点,结合毒理学理论课程内容,增加2学时的实验教学时长。并在以往实验内容的基础上,我们计划增加外源化学物的致畸试验。我们将充分利用有限的实验教学时间,开设四个实验,分别是实验1:实验动物抓取、分组、标记及染毒(2学时);实验2:实验动物生物材料采集和制备(2学时);实验3:外源化学物的急性毒性试验(3学时);实验4:外源化学物的致畸毒性试验(3学时)。改进和增加的实验内容如下:
在实验2中,以往是利用现有的仪器设备进行采血、尿液收集等内容,我们计划在实验设备配备的基础上增加血清与细胞分离技术和脑、肝组织匀浆制备技术;在充分掌握毒理学实验基本功的基础上,将实验3从以往的4学时压缩到3学时,并将急性毒性观察指标进行细化,除了观察死亡动物数量外,还要增加实验动物一般行为、外观行为、大体形态、体重以及病理形态等方面的观察,有助于急性中毒特征、靶器官、剂量—反应(效应)关系和对人造成损害效应的预测和评估;增加实验4,外源化学物的致畸毒性试验。学生完成毒理学四个实验的实践环节后,预期将不仅能够掌握毒理学实验操作的基本功,而且可以从一般毒性试验(实验3急性毒性试验)和特殊毒性试验(实验4致畸毒性试验)两个极具代表性的试验中完整掌握外源化学物毒性的试验和评价方法。为今后的科学研究、食品研发、食品安全检测工作提供指导,为新食品、添加剂、转基因食品以及新食品材料毒理学的安全性评价奠定良好的基础。
(二)改进实验课程教学方法
在实验课程教学过程中,根据实验条件和设备资源情况以及以往教学中所发现的问题,改进并更新教学方法,加强实践教学,使得毒理学理论与实践有机结合,学生能够更好的掌握毒理学课程内容。
1.以学生为主体,充分发掘学生的潜能
在外源化学物的急性毒性LD50的试验中(实验3),结合当前公众关心的食品安全问题,设置如三聚氰胺、菊酯类农药、亚硝酸盐、添加剂等的半数致死剂量的测定,从公众切身利益出发,增加学生进行实验的兴趣和动力,同时又可以深入理解和掌握相应的基础理论知识和实践应用。实验教学应让学生更多的参与,以学生为主体,从全局了解实验的目的、原理和内容。例如,急性毒性试验中外源化学物LD50的测定,学生根据事先了解的试验目的和任务,分小组自行查阅资料,收集信息,确定受试外源化学物(每组选择的受试物可不同),制定相应的试验方案。教师根据各组准备情况做相应的指导,告知实验助理准备试验材料,然后学生进行试验、观察结果、进行数据分析,完成实验报告[5]。这种方式可以使学生更多的参与到实验中来,并自主完成实验,培养学生的科研思维,提高实验技能[6,7]。
2.改革实验课程评价方式
教师根据资料查找情况、试验设计、操作技能和报告完成情况几个方面给出实验成绩,而不是单一地通过实验报告的完成情况给出成绩。由于实验3和实验4是自主完成的实验,不同小组的试验操作和结果可能是完全不同的,这样就可有效避免实验报告相互抄袭,多方位的评价和考核能够更合理的评价学生的实验完成情况。
3.实验教学手段多样化
为了提高实验课教学效率和质量,我们可以采用现代化教学手段和方法,在实验课理论部分讲解时,采用动物解剖模型、挂图、多媒体动画和视频等方式,并适时引入当前社会与该实验密切相关的重大或热点事件(如亚硝酸盐导致的急性毒性,“反应停”造成的畸形儿等事件),增加学生的学习兴趣,使学生怀着浓厚的兴趣,抱着解决问题的态度和信心去完成实验,最终能够很好地达到实验教学目标。
三结语
实践环节是食品毒理学的重要组成部分,通过以上提出的实验教学改革措施,系统、全面、科学地安排和设计实验教学内容和考核方式,增强学生的实验操作、实验设计能力和创新能力,使学生成为综合能力强的食品质量与安全专业创新型人才,真正做到“以人为本、能力培养、素质提高”协调发展。
参考文献
[1]李宁,马良.食品毒理学[M].第2版.北京:中国农业大学出版社,2016:8.
[2]高金燕.食品毒理学[M].第1版.北京:科学出版社,2017:6.
[3]刘宁,沈明浩.食品毒理学[M].第1版.北京:中国轻工业出版社,2017:1.
[4]张爱华,蒋义国.毒理学基础[M].第2版.北京:科学出版社,2016:8.
[5]张春玲,夏效东,石超,等.《食品毒理学》课程教学改革探索与分析[J].教育现代化,2019,6(16):59-61.
[6]繆明星,丁启龙,季晖,等.食品毒理学综合性、设计型实验教学体系构建[J].药学研究,2014,33(4):237-238.
[7]邵美丽,刘宁,徐渐,等.食品毒理学实验教学改革与探索[J].东北农业大学学报(社会科学版),2009,7(6):62-64.
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