略論文獻(xiàn)在“分析化學(xué)”課堂教學(xué)中的運(yùn)用

夏卉 李暉

[摘 要] 為促進(jìn)分析化學(xué)教學(xué)與科研相結(jié)合，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及科研意識(shí)，該文舉例介紹了在分析化學(xué)課堂教學(xué)中引入科研文獻(xiàn)的初步探索，并對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容的選擇及教學(xué)方法進(jìn)行了探討與思考。

[關(guān)鍵詞] 分析化學(xué);文獻(xiàn);教學(xué)改革;科研意識(shí)

[基金項(xiàng)目] 2020年度西南民族大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目“原子熒光法用于重金屬脅迫對(duì)植物光合作用的影響研究”資助（2020NQN15）

[作者簡(jiǎn)介] 夏 卉（1987—），女，重慶人，博士，西南民族大學(xué)化學(xué)與環(huán)境保護(hù)工程學(xué)院講師，主要從事分析化學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)及光譜分析研究。

[中圖分類號(hào)] G642.4;O65-4? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）38-0278-02? ? [收稿日期] 2020-02-17

分析化學(xué)是化學(xué)、材料等相關(guān)專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是相關(guān)學(xué)科進(jìn)行科學(xué)研究的必備工具。在21世紀(jì)人才培養(yǎng)模式下，高校教育強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)大學(xué)生自主學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)培養(yǎng)應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才，這對(duì)分析化學(xué)課程教學(xué)提出了更高的要求[1-3]。近年來，分析化學(xué)學(xué)科發(fā)展迅速，學(xué)科交叉日益顯著，在教學(xué)中充分反映學(xué)科的變化與發(fā)展，將科學(xué)研究融入本科教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研積極性是分析化學(xué)教學(xué)的改革方向。因此，在教學(xué)中引入科研文獻(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生在理解基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)了解分析化學(xué)研究前沿及在交叉學(xué)科研究中的重要作用，對(duì)于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其科研意識(shí)、創(chuàng)新能力有著積極意義[4-6]。本文結(jié)合“分析化學(xué)”課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，介紹了通過引入文獻(xiàn)進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)的案例，并在文獻(xiàn)選擇、教學(xué)方法等方面進(jìn)行了初步探討。

一、課堂教學(xué)實(shí)例

（一）酸堿指示劑

酸堿指示劑在酸堿滴定中扮演著重要角色，課本中對(duì)其作用原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述。而傳統(tǒng)以弱酸/弱堿性染料為主地酸堿指示劑，顏色范圍窄、生物兼容性差，難以進(jìn)一步應(yīng)用于生物分析中。基于此，研究者們利用表面修飾納米材料構(gòu)建了新型酸堿指示劑。在教學(xué)中，以文獻(xiàn)“A low cytotoxic and ratiometric fluorescent nanosensor based on carbon-dots for intracellular pH sensing and mapping”為例[7]，向?qū)W生介紹了新型酸堿指示劑的設(shè)計(jì)原理和應(yīng)用。該工作設(shè)計(jì)了異硫氰酸熒光素修飾的碳量子點(diǎn)，隨著pH值的變化，受到熒光共振能量轉(zhuǎn)移的影響，碳量子點(diǎn)的藍(lán)色熒光和配體的綠色熒光可進(jìn)行可逆轉(zhuǎn)換，由藍(lán)、綠色熒光強(qiáng)度比和pH之間的定量化關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)pH為4-8范圍內(nèi)的可視化測(cè)定。由于碳量子點(diǎn)水分散性好、細(xì)胞毒性低，該工作進(jìn)一步將材料注入細(xì)胞內(nèi)，對(duì)細(xì)胞內(nèi)pH分布進(jìn)行了成像分析。通過展示細(xì)胞內(nèi)熒光顯色的照片，調(diào)動(dòng)了課堂教學(xué)氣氛，學(xué)生在傳統(tǒng)酸堿指示劑的基礎(chǔ)上，對(duì)納米材料、分子熒光、細(xì)胞成像等概念有了初步的認(rèn)識(shí)，對(duì)分析化學(xué)及生物成像等交叉學(xué)科產(chǎn)生了興趣。

（二）絡(luò)合滴定方式及應(yīng)用

在絡(luò)合滴定教學(xué)中，主要討論以EDTA為絡(luò)合劑的滴定原理、條件及應(yīng)用。而EDTA和大多數(shù)金屬離子的絡(luò)合物均無色，通過指示劑的顏色變化確定滴定終點(diǎn)。那么對(duì)于有色的絡(luò)合反應(yīng)，在分析化學(xué)中有什么用途呢？以文獻(xiàn)“An inexpensive method to test for mercury vapor in herbarium cabinets”為例[8]，以碘化亞銅與汞離子形成的Cu2（HgI4）的絡(luò)合反應(yīng)為基礎(chǔ)，文獻(xiàn)通過照片直觀地反應(yīng)了隨著汞濃度的增加，絡(luò)合物顏色逐漸從淺黃色變?yōu)殚偌t色最終變?yōu)樽厣倪^程，建立了絡(luò)合物顏色與汞濃度之間的定量化關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生通過肉眼對(duì)汞濃度進(jìn)行了判斷。通過文獻(xiàn)，學(xué)生進(jìn)一步理解了絡(luò)合反應(yīng)過程，建立了比色分析法的概念，同時(shí)，為學(xué)習(xí)顯色反應(yīng)及分光光度法做好了鋪墊。

（三）沉淀滴定之法揚(yáng)司法

法揚(yáng)司法以靜電吸附為原理，利用指示劑游離態(tài)和吸附態(tài)結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致的顏色變化對(duì)終點(diǎn)進(jìn)行判斷，構(gòu)思新穎巧妙，是向?qū)W生進(jìn)一步介紹科研創(chuàng)新思路的很好的契合點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，教學(xué)中引入了文獻(xiàn)“Glucose Biosensor Based on Nanocomposite Films of CdTe Quantum Dots and Glucose Oxidase”的研究?jī)?nèi)容[9]，該工作同樣利用靜電吸附的原理，通過層層自主裝技術(shù)，將帶相反電荷的聚電解質(zhì)、酶和發(fā)光材料交替在下層基底上吸附沉積，形成多層薄膜，建立了在固體薄膜表面的血糖傳感分析方法。通過文獻(xiàn)，學(xué)生對(duì)層層自主裝這項(xiàng)新型技術(shù)以及便攜式血糖檢測(cè)方法產(chǎn)生了濃厚興趣。此類技術(shù)方法可為引導(dǎo)學(xué)生建立簡(jiǎn)單、快速的試紙檢測(cè)方法提供思路。

二、問題與反思

在教學(xué)中引入科研文獻(xiàn)，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其科研意識(shí)。結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，在文獻(xiàn)內(nèi)容的選擇及教學(xué)方法方面主要經(jīng)驗(yàn)有以下幾點(diǎn)：

（一）圍繞教材，淺顯易懂

課堂教學(xué)中文獻(xiàn)的引用，必須以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，以指導(dǎo)學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)為前提，找準(zhǔn)文獻(xiàn)與相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容的契合點(diǎn)。應(yīng)選擇難度適中、應(yīng)用性強(qiáng)、對(duì)理論要求不高的文獻(xiàn)，以圖片為主，直觀地向?qū)W生展現(xiàn)科研內(nèi)容，在視覺上吸引學(xué)生，再結(jié)合具體內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的講解。既讓學(xué)生感興趣，與所學(xué)知識(shí)產(chǎn)生聯(lián)系，又不給學(xué)生帶來壓力，從而達(dá)到理想的教學(xué)效果。

（二）與時(shí)俱進(jìn)，推陳出新

科學(xué)研究是不斷發(fā)展的。教師應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，廣泛閱讀文獻(xiàn)，結(jié)合學(xué)科領(lǐng)域研究發(fā)展動(dòng)態(tài)和社會(huì)關(guān)注話題及時(shí)地對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行更新，緊跟分析化學(xué)前沿，保持教學(xué)內(nèi)容的新鮮度，對(duì)學(xué)生未來從事科學(xué)研究起到更好的啟發(fā)作用。

（三）增加互動(dòng)，教學(xué)相長(zhǎng)

學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)是提高教學(xué)效果的有利途徑。教學(xué)中可以引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，圍繞某個(gè)知識(shí)點(diǎn)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，并進(jìn)行課堂討論，鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)自己對(duì)文獻(xiàn)的理解，教師在此過程中與學(xué)生共同學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考。實(shí)踐證明，學(xué)生在查閱資料的過程中自主地對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行了理解與擴(kuò)充，學(xué)習(xí)效果明顯提高。同時(shí)，通過自己探索，學(xué)生認(rèn)識(shí)到了分析化學(xué)的應(yīng)用前景及重要作用，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)信心和對(duì)學(xué)科的認(rèn)同感。

三、結(jié)語

分析化學(xué)課程教學(xué)中合理地引入科研文獻(xiàn)，對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充和發(fā)散，是引導(dǎo)學(xué)生了解分析化學(xué)前沿，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣和對(duì)專業(yè)的認(rèn)同感的有利途徑，有助于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和科研意識(shí)，為推動(dòng)分析化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展培養(yǎng)應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才。

參考文獻(xiàn)

[1]俞汝勤，梁逸曾，分析化學(xué)教學(xué)的發(fā)展[J].大學(xué)化學(xué)，2000，15（1）：1-4.

[2]鐘鴻英，“分析化學(xué)”研究性課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)[J].中國(guó)大學(xué)教育，2010，1：49-51.

[3]張敏，鄭靜，王金杰.淺談教授“分析化學(xué)”課程的幾點(diǎn)體會(huì)[J].教育教學(xué)論壇，2019，42：208-209.

[4]李碩琦，大學(xué)課堂中以貫穿式文獻(xiàn)教學(xué)實(shí)現(xiàn)活化課堂的策略[J].高教研究，2019，4：68-71.

[5]賈漫珂，劉立明，方艷芬，等，利用文獻(xiàn)進(jìn)行化學(xué)專業(yè)“分析化學(xué)”示例教學(xué)初探[J].廣州化工，2016，44（19）：166-167.

[6]翟秋閣，淺議分析化學(xué)前沿在教學(xué)中的運(yùn)用[J].科技資訊，2012，7：200.

[7]Du Fangkai，Ming Yunhao，Zeng Fang et al.，A low cytotoxic and ratiometric fluorescent nanosensor based on carbon-dots for intracellular pH sensing and mapping[J].Nanotechnology，2013，24（36）：365101.

[8]Catharine Hawks，Kathryn Makos，Deborah Bell et al.，An inexpensive method to test for mercury vapor in herbarium cabinets[J].Taxon，2004，53（3）：783-790.

[9]Li Xinyu，Zhou Yunlong，Zheng Zhaozhu et al.，Glucose Biosensor Based on Nanocomposite Films of CdTe Quantum Dots and Glucose Oxidase[J].Langmuir，2009，25（11）：6580-6586.

On the Application of Scientific Research Literature in Analytical Chemistry Teaching

XIA Hui，LI Hui

（College of Chemistry and Environmental Protection Engineering，Southwest Minzu University，Chengdu，Sichuan 610041，China）

Abstract：In order to promote the combination of Analytical Chemistry teaching and scientific research，and to improve students' interest in learning and research，this work introduces the preliminary examples of introducing scientific research literature into the Analytical Chemistry teaching，and discusses the selection and teaching methods of the literature.

Key words：Analytical Chemistry;scientific research literature;teaching reform;scientific research consciousness