淺談高效液相色譜課程的教學(xué)改革與實踐

趙文惠 張 慧 陳春麗 李新霞

新疆醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830011

淺談高效液相色譜課程的教學(xué)改革與實踐

趙文惠 張 慧 陳春麗 李新霞

新疆醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830011

高效液相色譜課程是一門實踐性很強的課程，其中如何更好地使用高效液相色譜儀進(jìn)行科學(xué)研究實驗，提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力顯得極為重要。文章總結(jié)了傳統(tǒng)高效液相色譜課程教學(xué)中存在的問題，通過開設(shè)任意選修課、開放實驗室、以研究問題為中心，開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗由淺入深的進(jìn)行高效液相色譜儀器實踐教學(xué)課程，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，培養(yǎng)學(xué)生獨立進(jìn)行科學(xué)實驗研究的能力，提升高效液相色譜實驗教學(xué)的整體質(zhì)量和水平，取得了良好的效果。

高效液相色譜;教學(xué)改革;實驗創(chuàng)新

隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)和國家經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，高效液相色譜作為一種重要的分離分析技術(shù)，需求和應(yīng)用越來越廣泛，特別是在加入世貿(mào)組織以后，越來越多的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與國外對接，高效液相色譜法的應(yīng)用越來越多，分析技術(shù)也越來越普及。［1］

學(xué)校分析測試中心自2001年成立以來，目前擁有一批當(dāng)代先進(jìn)的分析儀器，這些儀器在從事科學(xué)研究和儀器分析演示教學(xué)中發(fā)揮了重要作用。其中應(yīng)用學(xué)科最廣、使用頻率最高的是高效液相色譜儀。目前本中心共有11臺高效液相色譜儀。如何充分利用測試中心的所有的高效液相色譜儀器，以普及該儀器的教學(xué)與使用為基本手段，有效的提高大學(xué)生運用HPLC儀器進(jìn)行科學(xué)研究的科研創(chuàng)新能力，同時進(jìn)一步提高本科生的實際動手操作技能及研究生熟練掌握開發(fā)該儀器的使用功能。建立一套系統(tǒng)、漸進(jìn)的實踐教學(xué)新體系。經(jīng)過幾年的教學(xué)改革與實踐，取得了較好的效果。

1 高效液相色譜儀器教學(xué)中存在的問題

高效液相色譜法 (High Performance Liquid Chromatography，簡稱HPLC)是分離分析混合物最有效的方法。廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域:醫(yī)藥、環(huán)保、石化、生命科學(xué)、食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)等。該儀器分析是一門具有多學(xué)科交叉性、發(fā)展性和前沿性的學(xué)科。只有充分認(rèn)識其課程特點，才能突破教學(xué)及教學(xué)改革中的難點。

HPLC儀器課程理論性和實踐性很強。儀器分析理論較抽象，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，理論學(xué)習(xí)涉及的相關(guān)學(xué)科較多。測試中心在接待前來要求使用該儀器的測試者時，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)測試者的操作技能幾乎為零，所以本中心人員承載著繁重的儀器培訓(xùn)任務(wù)。首先這是由于目前教學(xué)方法單一，以傳授—強化—記憶為過程的填鴨式傳統(tǒng)教學(xué)的基本特點是“以教師為中心”，教師講、學(xué)生聽。這種教學(xué)模式難以保證教學(xué)的質(zhì)量與效率，不利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才。其次是理論教學(xué)與上機實驗脫節(jié)，儀器分析課選擇開出的實驗多數(shù)為演示型或驗證型，學(xué)生只要按實驗講義進(jìn)行實驗，學(xué)生不必也不會主動利用課堂知識來完成實驗，其結(jié)果是學(xué)生動手不動腦。第三，HPLC儀器課時少，儀器操作機時少。這些年學(xué)校擴招，班級容量太大，每個實驗組的學(xué)生人數(shù)大于35人，學(xué)生多儀器少，不利于每個學(xué)生親自動手學(xué)習(xí)HPLC儀。很多時候儀器分析實驗課變成“參觀儀器”。第四，分析儀器幾乎每十年就有一個新的突破。HPLC儀的使用與功能開發(fā)和科研結(jié)果有著非常密切的關(guān)系。HPLC儀的教學(xué)體系未能跟上分析儀器的發(fā)展，因此HPLC儀器原理基礎(chǔ)理論教學(xué)和實驗教學(xué)急待完善、充實、深化與提高，根據(jù)教學(xué)大綱的要求，本課程要開設(shè)高效液相色譜的實驗課程，以提高學(xué)生們的動手能力［2，3，4］。

2 高效液相色譜儀教學(xué)改革與實踐

為解決HPLC儀器分析課程目前教學(xué)中存在的問題，在本中心負(fù)責(zé)人的帶領(lǐng)下，充分利用測試中心的HPLC儀器的集中管理和使用，通過全校范圍分層次、跨學(xué)科、跨專業(yè)開展由淺入深的HPLC儀器實踐教學(xué)課程，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，培養(yǎng)學(xué)生獨立進(jìn)行科學(xué)實驗研究的能力，提升實驗教學(xué)的整體質(zhì)量和水平。

2.1 開展任意選修課，對儀器進(jìn)行現(xiàn)場培訓(xùn)

2008年開始在全校范圍內(nèi)以任意選修課的形式開設(shè)“高效液相色譜儀及聯(lián)用技術(shù)”，結(jié)合掛圖對儀器進(jìn)行現(xiàn)場短期培訓(xùn)。每3人一組用一臺儀器，每組樣品不同。通過對具體樣品的定性定量分析，掌握高效液相色譜儀的適用范圍、儀器的基本原理、儀器的組成、基本理論參數(shù)、定性定量的方法，并計算樣品的含量、寫出完整的分析報告;課后及時總結(jié)學(xué)生的反饋信息，調(diào)整教學(xué)。基本達(dá)到普及高效液相色譜儀的使用，更新擴展學(xué)生的實踐動手能力的目標(biāo)。目前本中心已經(jīng)面向全校開展的現(xiàn)代儀器技能培訓(xùn)反映良好，有利于該儀器的應(yīng)用普及。

2.2 開放實驗室，積極鼓勵學(xué)生申報大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目

實驗室是培養(yǎng)大學(xué)生實驗技能，鍛煉大學(xué)生親自動手能力，進(jìn)行科研活動的重要場所。對進(jìn)行科研活動的大學(xué)生開放實驗室，鼓勵學(xué)生獨立動手上機操作，獨立完成儀器的操作。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)自己的科研要求，學(xué)生可以利用業(yè)余時間以小課題為問題中心參與該儀器的學(xué)習(xí)，自主進(jìn)行實驗。本中心在進(jìn)行高效液相色譜儀技能培訓(xùn)時，積極鼓勵學(xué)生申報大學(xué)生創(chuàng)新實驗，在本中心老師的指導(dǎo)下，已經(jīng)有6項通過立項并順利結(jié)題。同時本中心鼓勵更多的學(xué)生參加教師科研課題組，在“學(xué)中教，教中學(xué)”，師生受益頗大。

2.3 以研究課題為中心，開設(shè)綜合性、設(shè)計型實驗

中心工作成立以來，接待的大多測試者是研究生，他們迫切要求掌握HPLC的使用與開發(fā)研究。如何在研究生階段讓學(xué)生完成該儀器的從文獻(xiàn)調(diào)研、實驗設(shè)計、復(fù)雜樣品前處理、柱子與流動相的選擇，方法學(xué)的考察，結(jié)果分析等環(huán)節(jié)建立完整的儀器的使用與研發(fā)，提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力是我中心急需解決的一個問題。

我們根據(jù)測試中心現(xiàn)有的設(shè)備提出了設(shè)計實驗的內(nèi)容，針對傳統(tǒng)儀器分析實驗使用“三定式”的教學(xué)模式:實驗技術(shù)路線及方案固定、實驗結(jié)果已知或固定、規(guī)定有限的時間內(nèi)完成，轉(zhuǎn)變?yōu)橐訦PLC現(xiàn)場培訓(xùn)為依托、以解決實際問題為中心、開設(shè)綜合性、設(shè)計型實驗，有效的提高研究生運用現(xiàn)代大型儀器進(jìn)行科學(xué)研究的科研創(chuàng)新能力。

為了抓好學(xué)生操作的規(guī)范性，注重實驗過程。對研究生實行多元化的考核體系:考核內(nèi)容分為4部分:①系統(tǒng)適應(yīng)性實驗:包括理論板數(shù)、分離度、拖尾因子，重復(fù)性占20%。②方法學(xué)考察:包括線性方程、相關(guān)系數(shù)、線性范圍設(shè)計，精密度實驗設(shè)計、回收率實驗設(shè)計占30%。③樣品測定:包括樣品前處理、測定峰面積、測定結(jié)果及計算占15%。④儀器操作及報告:包括預(yù)習(xí)、原始記錄、實驗報告、操作規(guī)范占35%。

第一部分考核基本理論參數(shù)概念:通過學(xué)生實驗得出的色譜圖，要求計算理論板數(shù)、分離度、拖尾因子，重復(fù)性，加深對HPLC系統(tǒng)適用性的認(rèn)識與理解。第二部分分別考核標(biāo)準(zhǔn)曲線方程、相關(guān)系數(shù)、線性范圍，這部分實驗由學(xué)生以小組為單位討論設(shè)計好方案后，經(jīng)過老師指導(dǎo)分析后開始實驗，研究生通過對樣品的前處理→配制對照品儲備液→根據(jù)設(shè)計好的線性范圍稀釋對照品→樣品經(jīng)微孔濾膜過濾后進(jìn)樣→儀器采集數(shù)據(jù)后計算得出峰面積→求出標(biāo)準(zhǔn)曲線方程、相關(guān)系數(shù)、線性范圍。設(shè)計該項實驗時指導(dǎo)學(xué)生先利用“外標(biāo)1點法”確定樣品的大致濃度，再做設(shè)計，以便樣品實際濃度落在線性范圍內(nèi)。精密度實驗設(shè)計，該項主要考核學(xué)生對精密度概念的掌握;回收率實驗設(shè)計，該項也是由學(xué)生設(shè)計，但學(xué)生普遍反映不知如何設(shè)計高、中、低具體濃度，本人總結(jié)的“三步走”很好的解決了這個問題:第一步:根據(jù)線性范圍確定中濃度，比如:線性范圍為5－100μg，則中濃度設(shè)定為50μg。第二步:根據(jù)中濃度和藥典規(guī)定 (本底與加入值1∶1)確定樣品的本底值，則本底值設(shè)定為25μg。第三步:根據(jù)線性范圍濃度的1/3、1/2、2/3確定各濃度加入值，則低濃度加入5μg，中濃度加入25μg，高濃度加入45μg。第三部分考核數(shù)據(jù)的處理與計算規(guī)范性。第四部分考核學(xué)生課前預(yù)習(xí)及查閱相關(guān)文獻(xiàn)，實驗課開始之前，單獨安排2節(jié)理論課，主要講授HPLC儀器的理論知識、實驗安排和考核要求，每次上課前，交一份預(yù)習(xí)實驗報告或文獻(xiàn)，該項占10%;強調(diào)原始記錄的重要性:每人必須有原始記錄本，規(guī)范其記錄的內(nèi)容和形式。通過這四部分考核，要求學(xué)生注重實驗的過程，實驗的每一部分環(huán)環(huán)相扣，在實驗中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S和使用HPLC儀器時課題方案設(shè)計的思路。達(dá)到了良好的效果。

2.4 注重學(xué)術(shù)交流，積極參加相關(guān)HPLC儀器的講座

在本中心和學(xué)院定期、不定期開展研究生課題有關(guān)效液相色譜儀的匯報與學(xué)習(xí)交流，形成濃厚的儀器學(xué)術(shù)交流氣氛。積極參加各大公司高效液相色譜儀的講座，及時了解儀器發(fā)展的最新動態(tài)。通過大量的課題研究及交流，培養(yǎng)具有創(chuàng)新科研能力和具有解決問題能力的高素質(zhì)人才。

3 結(jié)語

通過任意選修課普及HPLC儀器在全校的教學(xué)應(yīng)用，達(dá)到物盡其用;通過開放實驗室及大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目培養(yǎng)本科生相關(guān)專業(yè)學(xué)生的使用HPLC儀器的實踐動手操作能力、使學(xué)生進(jìn)入實習(xí)點后可以獨立操作HPLC儀器，同時總結(jié)分析實驗結(jié)果，提高學(xué)生的動腦能力和科研創(chuàng)新能力;通過以研究課題為中心，開設(shè)綜合性、設(shè)計型實驗，提高研究生的科研創(chuàng)新能力、利用HPLC儀器系統(tǒng)全面的分析解決問題的能力，從復(fù)雜樣品的前處理→儀器的操作維護(hù)及故障的排除等系統(tǒng)深入的學(xué)習(xí)，使研究生熟練掌握開發(fā)該儀器的使用功能。通過在本中心和學(xué)院開展研究生課題有關(guān)效液相色譜儀的匯報與學(xué)習(xí)交流，形成濃厚的學(xué)術(shù)交流氣氛，有利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新科研能力和具有解決問題能力的高素質(zhì)人才。

通過本項目的研究，建立分析測試中心教學(xué)科研服務(wù)的運行模式，充分發(fā)揮我校HPLC分析儀器在高素質(zhì)、高技能人才培養(yǎng)方面的作用，提升我校畢業(yè)學(xué)生的就業(yè)競爭力。

［1］陳立仁，蔣生祥.高效液相色譜基礎(chǔ)與實踐 (第一版)［M］.北京科學(xué)出版社，2001:4－6

［2］陳麗華.通過實驗教學(xué)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)［J］.實驗室研究與探索，2003，22(3):12－13.

［3］謝友寶.大型綜合性創(chuàng)新實驗設(shè)計研究［J］.實驗室研究與探索，2005，24(12):70－71.

［4］李少玲.實施開放實驗，提高學(xué)生素質(zhì)［J］.實驗室研究與探索，2006，25(12):1569－1570.

R193

A

1007－8517(2012)02－0049－02

趙文惠 (1972－)，女，碩士，講師，研究方向:新藥研究。E－mail:whzhao2006@163.com。

李新霞 (1968－)，女，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向:藥物分析。E－mail:lxx6668@163.com。

2011.11.19)