高效液相色譜開放實驗的探索與實踐

趙玉紅，鄧 飛，張金紅，宋欣韻，李 欣，趙立青

（1.南開大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，天津 300071；2.南開大學(xué) 生物實驗教學(xué)中心，天津 300071）

1 HPLC開放實驗介紹

高效液相色譜（HPLC）作為一種非常重要的分離分析技術(shù)，因其具有高靈敏度、高精確度以及極好的重現(xiàn)性等優(yōu)點，被用于一系列生命科學(xué)前沿領(lǐng)域的重大課題中，在生物活性物質(zhì)的分離分析以及制備純化等方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用［1］。

為了順應(yīng)生命科學(xué)的快速發(fā)展，HPLC應(yīng)用于本科實驗教學(xué)顯得非常必要［2－3］。近幾年，許多高校增添了HPLC分析原理、基本操作方法等理論教學(xué)內(nèi)容。但是單憑課堂上的理論教學(xué)很難讓學(xué)生真正理解和掌握儀器，更達(dá)不到熟練操作的目的。由于HPLC屬于大型貴重精密儀器，在儀器管理、實驗內(nèi)容操作上較為復(fù)雜，目前很少見到將其應(yīng)用于本科實驗教學(xué)的報道。

開放實驗是教育教學(xué)改革的重要內(nèi)容，也是高等教育培養(yǎng)創(chuàng)新人才、實現(xiàn)素質(zhì)教育目標(biāo)的一種重要方式［4－8］。南開大學(xué)生物實驗教學(xué)中心2008年新增高效液相色譜儀2臺，配有熒光檢測裝置及柱后衍生設(shè)備，依托中心優(yōu)勢資源平臺，開設(shè)了“基于大型儀器HPLC的開放實驗”（以下簡稱HPLC開放實驗）。通過精心把關(guān)實驗項目選題，嚴(yán)把實驗項目實施質(zhì)量關(guān)，細(xì)化實驗過程管理，取得了良好的教學(xué)效果。

“開放實驗必修專題”是一門1學(xué)分、36學(xué)時的專業(yè)必修實驗課。該課程引導(dǎo)學(xué)生及早感受科研氛圍，提高分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)綜合實驗素養(yǎng)，激發(fā)創(chuàng)造性思維。近年來，依托生物實驗教學(xué)中心雄厚的設(shè)備基礎(chǔ)和先進的管理水平，構(gòu)建了HPLC開放實驗實踐平臺。該平臺作為南開大學(xué)生命科學(xué)院開放實驗必修專題的課題之一，面向?qū)W生開放，要求生物技術(shù)專業(yè)三年級的學(xué)生利用課余時間從事科研創(chuàng)新活動，在實踐中學(xué)習(xí)HPLC的先進技術(shù)，并在項目實施的各個環(huán)節(jié)中注重對學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力以及綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

2 HPLC開放實驗的教學(xué)實施

2.1 動員大會

開題前進行師生見面會，由專題小組指導(dǎo)教師對實驗項目“高效液相色譜法在食品衛(wèi)生、農(nóng)藥殘留、環(huán)境監(jiān)測、藥物分析中的應(yīng)用”進行介紹，實驗教師對高效液相色譜儀進行實地講解，使學(xué)生加深對所選項目的理解，避免項目申報時的盲目性。

2.2 自報選題

專題小組學(xué)生結(jié)合自身興趣或者社會關(guān)注的熱點，通過查閱相關(guān)文獻資料，自行申報實驗項目并遞交實驗方案。查爾斯·布勞爾說過“一個新的想法是非常脆弱的，他可能被一聲恥笑或一個呵欠扼殺，可能被一句嘲諷刺中身亡，或者因某位權(quán)威人士皺一下眉便郁郁而終?！币虼嗽陧椖可陥筮^程中，不輕易否決學(xué)生的項目選題，積極鼓勵學(xué)生大膽提出實驗設(shè)想，專題小組指導(dǎo)教師把關(guān)，對其項目可行性進行評估，未通過評估的，對原有選題實施方案進行修正與完善或是更換自選課題，直至通過可行性評估，方可開題。截至目前，學(xué)生自選的實驗項目有20多項，選題內(nèi)容廣泛，包括食品中的添加劑、防腐劑，飲用水、化妝品中的有害物質(zhì)，水果或是藥片中的Vc含量檢測等。

2.3 項目實施

專題小組學(xué)生自由支配時間，提前2～3天與實驗教師預(yù)約，利用業(yè)余時間（包括中午、晚上及周末）進實驗室開展實驗。

2.4 撰寫項目實施報告

實驗結(jié)束后，按照院里的統(tǒng)一要求（正式內(nèi)容包括：題目、摘要、關(guān)鍵詞、前言、實驗材料和方法、實驗結(jié)果與討論、參考文獻、致謝）認(rèn)真撰寫實驗報告，由專題小組指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)審查、指正。

2.5 結(jié)題大會報告

實驗教學(xué)中心組織結(jié)題答辯，每位學(xué)生準(zhǔn)備5分鐘的PPT進行匯報，由各位小組指導(dǎo)教師組成的評委聽取學(xué)生匯報，并當(dāng)場評分。

2.6 成績考核

學(xué)生課程成績＝該生指導(dǎo)教師評分（占70%）＋其他評委的平均分（占30%）；專題小組指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生進實驗室的課時數(shù)、在實驗室表現(xiàn)、實驗結(jié)果和實驗報告水平給出成績；其他評委主要從PPT準(zhǔn)備、匯報情況、選題目的、實驗過程、實驗結(jié)果、態(tài)度及工作量等方面進行評分。

3 HPLC開放實驗的實施管理

3.1 規(guī)章制度的嚴(yán)格執(zhí)行

“安全有序”的實驗室開放制度是可執(zhí)行而不是虛設(shè)的［9］。在開題前的動員大會上，對學(xué)生進行實驗室安全教育，講解實驗室守則、規(guī)章及管理制度等，要求學(xué)生認(rèn)真遵守，嚴(yán)格執(zhí)行。實驗小組成員填寫“使用開放實驗室申請表”，經(jīng)中心實驗室主任簽字后，開通小組成員的開放實驗室門禁卡，學(xué)生憑借已注冊登記的“一卡通”出入實驗室。使用大型儀器和進入開放實驗室需要進行登記。通過以上措施使HPLC開放實驗安全、有序地進行。

3.2 項目專項經(jīng)費的科學(xué)管理

生科院每年下?lián)荛_放實驗項目經(jīng)費，以300元／人計，HPLC實驗項目組每年可容納5～6名學(xué)生，每年總經(jīng)費為1 500元～1 800元。HPLC實驗對于標(biāo)準(zhǔn)品的要求比較高，價格方面相對比較昂貴，且每年、每個學(xué)生的實驗項目基本各不相同，標(biāo)準(zhǔn)品幾乎年年迥異，再加上其他常用試劑、耗材等的需求，因此在實驗經(jīng)費管理上需要審慎。在項目經(jīng)費管理上，具體情況具體分析，主要遵循兩大原則：（1）盡可能滿足學(xué)生的實驗需求；（2）確保不超出經(jīng)費預(yù)算。

3.3 專題小組負(fù)責(zé)教師成員組成及職責(zé)

專題小組指導(dǎo)教師由2名具有高科研能力的教授擔(dān)任，主要負(fù)責(zé)對學(xué)生自選課題進行可行性評估，對學(xué)生加以啟發(fā)和引導(dǎo)，全面了解和掌握學(xué)生實驗的實施情況［10］，對實驗報告進行審查、指正等工作，嚴(yán)把實驗項目實施質(zhì)量關(guān)。專題小組輔助教師由2名實驗技術(shù)教師擔(dān)當(dāng)，一方面負(fù)責(zé)樣品預(yù)處理、經(jīng)費預(yù)算、進度安排、試劑訂購等工作；另一方面負(fù)責(zé)高效液相色譜儀的培訓(xùn)使用，包括流動相的過濾及脫氣、高壓液相色譜儀的使用、保養(yǎng)與維護等，同時2位實驗技術(shù)教師負(fù)責(zé)實驗室管理及安全工作。

4 實施效果

高效液相色譜開放實驗由于不設(shè)定具體的實驗項目，由學(xué)生自報選題、自主設(shè)計方案，具有一定程度的探索性［11］，相當(dāng)于一次完整、獨立的科研訓(xùn)練過程。在對學(xué)生的問卷調(diào)查中，有學(xué)生寫道：“參加了本學(xué)期的開放實驗，我學(xué)到了很多知識，培養(yǎng)了自己的實驗技能與獨立思考的能力。真正初步地認(rèn)識到做一項研究的方法與步驟，也體會到了做什么事情都是需要探索，都不是輕而易舉就能完成的”；還有學(xué)生寫道：“通過一學(xué)期的開放實驗，我學(xué)到了很多，其中最重要的就是我真正體會到了科研實驗是一個不斷探索的過程……雖然整個過程可能是枯燥乏味的，但只要能堅持下來，便能夠感受到成功的喜悅，所以科研實驗的關(guān)鍵在于不斷探索、堅持不懈！”

在整個開放實驗過程中，培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考的好習(xí)慣，開拓了思維，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。許多學(xué)生在經(jīng)過高效液相色譜開放實驗的鍛煉后，基本都能達(dá)到邏輯的思考、條理清晰地寫作以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匮葜v［12］，專業(yè)能力得以切實地提升，取得了良好的教學(xué)效果。

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［1］汪正范.高壓液相色譜儀器的進展和在生命科學(xué)中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代科學(xué)儀器，1997（3）：12－14.

［2］白晨，吳剛，張翼，等.HPLC分析胰島素開鏈反應(yīng)的教學(xué)實驗設(shè)計［J］.實驗室研究與探索，2008，27（9）：17.

［3］謝一凡.重視高效液相色譜法的實驗教學(xué)［J］.山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版，2003，5（3）：291.

［4］王銀環(huán)，李穎.運用開放實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科研思維及創(chuàng)新能力［J］.華北煤炭醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2011，13（4）：570.

［5］王金發(fā)，何炎明，戚康標(biāo)，等.“開放式、研究性”實驗教學(xué)模式的創(chuàng)立與實踐［J］.高等理科教育，2007（6）：97－100.

［6］蘇曉杰，林雪松，趙晶.構(gòu)建開放式實驗教學(xué)模式，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)檢驗生創(chuàng)新能力［J］.實驗室科學(xué)，2010，13（2）：181－183.

［7］李秀珍，曹群，龐思平.實行開放式實驗教學(xué)的幾點體會［J］.實驗技術(shù)與管理，2008，25（2）：140－142.

［8］王曉崗，張星，李靜，等.開放實驗教學(xué)管理研究［J］.實驗技術(shù)與管理，2012，29（4）：155－157.

［9］梅建平，王仕勤，龐超明，等.材料實驗中心開放管理模式研究與實踐［J］.實驗技術(shù)與管理，2011，28（6）：289.

［10］朱金秀，陳小剛，朱昌平，等.項目式實驗教學(xué)的探索與實踐［J］.實驗室研究與探索，2008，27（11）：94.

［11］張愛英.認(rèn)真實施開放實驗，努力提高學(xué)生綜合素質(zhì)［J］.實驗技術(shù)與管理，2004，21（2）：6.

［12］曾雅嵐.20世紀(jì)80年代以來美國研究型大學(xué)本科教育改革的階段、舉措及其評析［J］.高教研究與實踐，2011，30（3）：47.