生物工程專業(yè)分析教學(xué)改革探索

杜馨 王常高 林建國 代俊 蔡俊

摘要：通過優(yōu)化生物工程專業(yè)分析教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，旨在提高生物工程專業(yè)分析課程教學(xué)質(zhì)量，從而培養(yǎng)更多生物工程領(lǐng)域的高層次應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：生物工程專業(yè)分析;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2015）46-0107-02

“生物工程專業(yè)分析”是生物工程專業(yè)大學(xué)生必須學(xué)習(xí)和掌握的一門專業(yè)工具課，也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，并且是學(xué)生將來從事科學(xué)研究或生產(chǎn)技術(shù)工作必須掌握和具備的技能。湖北工業(yè)大學(xué)生物工程專業(yè)為國家特色和湖北省品牌專業(yè)，如何根據(jù)湖北工業(yè)大學(xué)生物工程專業(yè)特色合理構(gòu)筑理論和實(shí)踐知識(shí)結(jié)構(gòu)，為學(xué)生今后繼續(xù)深造或走上工作崗位奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)是本課程的重難點(diǎn)。筆者對(duì)“生物工程專業(yè)分析”的理論與實(shí)踐教學(xué)體系、教學(xué)手段與方法等方面進(jìn)行了一些改革嘗試，希望能與同行老師進(jìn)行有益的交流探討，提高教學(xué)質(zhì)量。

一、精選教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建合理的課程體系

生物工程專業(yè)分析內(nèi)容繁雜，包括各種分析方法和分析儀器的原理及應(yīng)用。根據(jù)生物工程專業(yè)分析課程特點(diǎn)及我校多年教學(xué)科研經(jīng)驗(yàn)，將生物工程專業(yè)分析大綱分為13個(gè)章節(jié)：第一章，生物工程專業(yè)分析概述，包括物理化學(xué)分析及儀器分析方法的概述，樣品的采集、制備、保存和預(yù)處理，樣品分析的誤差與數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容，講解力求深入淺出，聯(lián)系實(shí)際，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第二章，物理檢測法，包括密度與相對(duì)密度法、折光法與旋光法原理介紹，講解旋光檢測法時(shí)利用動(dòng)畫效果能使學(xué)生更快更直接地理解旋光檢測原理。第三章，水分的測定方法，包括干燥法、蒸餾法、卡爾費(fèi)休法，講解時(shí)注意比較三種方法的適用范圍。第四章，酸類物質(zhì)的測定，內(nèi)容包括總酸度的測定、揮發(fā)酸的測定、pH的測定，其中有機(jī)酸的分離與測定做簡單講解引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)。第五章，碳水化合物的測定，重點(diǎn)講解還原糖的測定，比較堿性銅鹽法、高錳酸鉀滴定法、薩氏法三種方法原理及適用范圍的異同?？偺?、淀粉、纖維、果膠物質(zhì)的測定做簡單講解。第六章，蛋白質(zhì)與氨基酸的測定，本章重點(diǎn)講解凱氏定氮法的原理及應(yīng)用，介紹蛋白質(zhì)快速測定法（雙縮脲法、紫外分光光度法、染料結(jié)合法、水楊酸比色法）的原理，簡單介紹氨基酸分離與測定的原理。第七章，脂類的測定，內(nèi)容包括索氏提取法、酸水解法、氯仿—甲醇提取法、羅紫-哥特里法、巴布科克法和蓋勃法，講解時(shí)注意比較各種方法的適用范圍及應(yīng)用原理[1，2]。第八章，紫外吸收光譜分析法，重點(diǎn)講解紫外吸收光譜基本原理，介紹紫外可見分光光度計(jì)與紫外吸收光譜的應(yīng)用。第九章，原子吸收光譜分析法，內(nèi)容包括原子吸收光譜分析基本原理，原子吸收分光光度儀，原子吸收光譜定量分析方法，原子吸收光譜操作條件選擇與應(yīng)用。第十章，紅外吸收光譜分析法，內(nèi)容包括紅外光譜基本原理，紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)，紅外光譜儀，紅外圖譜解析，激光拉曼光譜，其中紅外圖譜解析及激光拉曼光譜做簡單介紹引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)。第十一章，質(zhì)譜分析法，本章重點(diǎn)講解質(zhì)譜分析法的基本原理與質(zhì)譜儀，介紹離子峰的主要類型與有機(jī)分子裂解類型，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)質(zhì)譜圖與結(jié)構(gòu)解析，色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)。第十二章，氣相色譜分析法，內(nèi)容包括氣相色譜的基本原理，氣相色譜固定相及其選擇，氣相色譜檢測器，分離與操作條件選擇，氣相色譜分析法的應(yīng)用與毛細(xì)管色譜法，重點(diǎn)講解氣相色譜原理及應(yīng)用，毛細(xì)管色譜法引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)。第十三章，高效液相色譜法，內(nèi)容包括高效液相色譜的原理及特點(diǎn)，主要分離類型，固定相與流動(dòng)相，影響分離的因素與操作條件選擇，離子色譜法，超臨界流體色譜，其中離子色譜法與超臨界流體色譜做簡單介紹[3]。通過這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生系統(tǒng)掌握生物工程分析中各種分析方法的原理及應(yīng)用。某種成分的檢測往往有多種方法，因此分析方法的選擇是本課程貫穿始終的內(nèi)容，教學(xué)中應(yīng)注意比較各種方法的異同，通過大量實(shí)例讓學(xué)生掌握各種分析方法的應(yīng)用[4]。

二、充分利用多媒體教學(xué)

大部分高校目前雖已廣泛采用多媒體教學(xué)，但教師們多利用多媒體展示圖片與文字。在生物工程專業(yè)分析課件中，可充分利用動(dòng)畫教學(xué)。如在講解旋光法的原理時(shí)，利用動(dòng)畫教學(xué)，可以形象直觀地展示偏振光的產(chǎn)生以及光活性物質(zhì)使偏振光發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。與小型分析儀器（pH計(jì)、折光儀、旋光儀等）相比大型分析儀器（質(zhì)譜分析儀、原子吸收分析儀、紅外分析儀、氣相色譜分析儀、液相色譜分析儀等）的工作原理理解起來更為抽象，充分利用動(dòng)畫效果可使抽象的原理形象化。如質(zhì)譜分析法中，利用四級(jí)桿質(zhì)譜儀原理的動(dòng)畫效果能使學(xué)生直觀感受到質(zhì)譜儀的工作原理;原子吸收分析法中，管式石墨爐原子化器、火焰原子化器、空心陰極燈、霧化器、原子吸收分光光度計(jì)的工作原理均可由動(dòng)畫效果展示;氣相色譜分析法中，傳質(zhì)阻力項(xiàng)、兩項(xiàng)分配、氫火焰離子化檢測器、熱導(dǎo)檢測器、色譜分離、色譜流出曲線、分子擴(kuò)散、渦流擴(kuò)散的原理可利用動(dòng)畫效果展示等。筆者發(fā)現(xiàn)在理論講解中融入動(dòng)畫效果會(huì)讓學(xué)生經(jīng)歷豁然開朗的頓悟體驗(yàn)，使學(xué)生能更深入理解各種分析儀器的工作原理。

三、總結(jié)討論式教學(xué)

生物工程專業(yè)分析課程涉及各種分析方法及儀器的原理與使用，如還原糖含量測定堿性銅鹽法分為直接滴定法、高錳酸鉀法、薩氏法，這三種方法的異同如果由老師總結(jié)好直接在課件中呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生不一定印象深刻。但是以作業(yè)的形式布置給同學(xué)們，讓學(xué)生自己總結(jié)，能收到更好的教學(xué)效果。在講解樣品分析的誤差與數(shù)據(jù)處理內(nèi)容時(shí)，關(guān)于格魯布斯法、Q值檢測法可結(jié)合實(shí)例講述，輔以具體案例讓學(xué)生親自計(jì)算。相對(duì)密度測定方法中，關(guān)于校正值的加減講解完原理后以實(shí)例讓學(xué)生現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用加深印象。水蒸氣蒸餾法測總揮發(fā)酸原理，有些學(xué)生聽完老師講解后不能完全理解，可讓學(xué)生下課后自行查找資料，等下次課時(shí)提問并讓學(xué)生回答，最后老師再進(jìn)行總結(jié)。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)每節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)。這樣安排不僅可以督促同學(xué)們查閱更多資料將不清楚的知識(shí)點(diǎn)弄明白，也鍛煉了學(xué)生的表達(dá)溝通能力。

四、生物工程專業(yè)分析課程網(wǎng)站建設(shè)

積極建立生物工程專業(yè)分析課程網(wǎng)站，課程網(wǎng)站內(nèi)容包括教學(xué)大綱、理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件、資料習(xí)題、下載專區(qū)、友情鏈接等模塊。學(xué)生在上課前下載教學(xué)課件預(yù)習(xí)，可有效提高學(xué)習(xí)效率。資料與習(xí)題模塊提供了與課程相關(guān)資料與習(xí)題下載，學(xué)生通過學(xué)習(xí)課外資料可拓寬知識(shí)面，習(xí)題下載不僅節(jié)省了課堂教學(xué)時(shí)間而且習(xí)題訓(xùn)練能鞏固課堂知識(shí)、加深學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的理解。友情鏈接模塊提供了國內(nèi)外其他高校生物工程專業(yè)分析精品課程，國內(nèi)外生物學(xué)知名網(wǎng)站、期刊鏈接，學(xué)生可根據(jù)自身需要瀏覽各大網(wǎng)站拓寬視野。

五、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

生物工程專業(yè)分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)與理論教學(xué)相呼應(yīng)安排八個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別是：實(shí)驗(yàn)一，甘露醇注射液中甘露醇含量的測定，味精成品純度的測定;實(shí)驗(yàn)二，白酒總酸度及pH的測定;實(shí)驗(yàn)三，利用直接滴定法測定還原糖的含量;實(shí)驗(yàn)四，考馬斯亮藍(lán)法測定蛋白質(zhì)含量;實(shí)驗(yàn)五，紅外光譜分析法測定有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu);實(shí)驗(yàn)六，白酒芳香成分氣相色譜分析;實(shí)驗(yàn)七，黃曲霉毒素降解率檢測;實(shí)驗(yàn)八，利用原子吸收色譜測定銅離子濃度。這八個(gè)實(shí)驗(yàn)分別涉及折光計(jì)與旋光計(jì)、pH計(jì)、直接滴定法、紫外分光光度計(jì)、紅外色譜分析法、氣相色譜法、液相色譜法、原子吸收色譜法的應(yīng)用。生物工程專業(yè)分析實(shí)驗(yàn)基本囊括了生物工程專業(yè)主要分析方法及儀器的使用，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)使學(xué)生理解與掌握主要分析方法及大型分析儀器的工作原理及應(yīng)用。

生物工程專業(yè)分析實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、操作儀器、科學(xué)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課前不要將實(shí)驗(yàn)講義直接呈現(xiàn)給學(xué)生，而應(yīng)讓學(xué)生在預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中親自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)課上老師講解實(shí)驗(yàn)方案時(shí)學(xué)生可收獲更多。實(shí)驗(yàn)過程中為學(xué)生們創(chuàng)造獨(dú)立操作空間，不干涉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安排及操作，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的各種問題僅作引導(dǎo)與答疑，盡可能讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考積極動(dòng)手的習(xí)慣。實(shí)驗(yàn)課后認(rèn)真批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告并及時(shí)將實(shí)驗(yàn)中的各種問題反饋給學(xué)生。

鼓勵(lì)學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，跟隨導(dǎo)師做課題研究，參與導(dǎo)師課題，讓學(xué)生學(xué)以致用，不僅鞏固了教學(xué)效果，也鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

六、考核方法的改革

生物工程專業(yè)分析課程學(xué)習(xí)，以筆試作為主要考核方式不能真實(shí)反映學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容掌握程度。課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)及作業(yè)完成情況都應(yīng)作為最終成績的一部分，本課程成績組成為：平時(shí)成績20%，卷面成績50%，實(shí)驗(yàn)成績30%，通過合理的考核方式，使學(xué)生重視課堂表現(xiàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)。對(duì)于跟隨導(dǎo)師做課題并取得成績（發(fā)表文章、申請(qǐng)專利等）的學(xué)生，給予一定精神及物質(zhì)上的獎(jiǎng)勵(lì)。

七、結(jié)語

湖北工業(yè)大學(xué)在生物工程專業(yè)分析課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化，教學(xué)方法改進(jìn)，實(shí)踐教學(xué)能力培養(yǎng)，課程網(wǎng)站建設(shè)、考核方式改進(jìn)等方面做了一些教學(xué)改革的嘗試，加深了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，培養(yǎng)了學(xué)生良好的思考與動(dòng)手能力，并得到了學(xué)生的好評(píng)。但是課程教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，任重而道遠(yuǎn)，必須不斷探索實(shí)踐創(chuàng)新總結(jié)，才能將生物工程專業(yè)分析教學(xué)開展得更有生氣，為國家培養(yǎng)更多的高層次應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)：

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[3]朱明華.儀器分析[M].北京：高等教育出版社，2008.

[4]鎮(zhèn)達(dá).生物工程分析教學(xué)中的德育教育實(shí)踐[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2008，（34）.