分析化學(xué)本科教學(xué)課堂實(shí)踐研究
時(shí)間:2022-03-26 08:58:57
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[摘要]筆者通過在《分析化學(xué)》本科生教學(xué)課堂實(shí)踐中,運(yùn)用生命分析化學(xué)前沿知識的穿插介紹,與單調(diào)、枯燥、簡單的PPT展示課本知識等傳統(tǒng)教學(xué)相比,這樣可以豐富學(xué)生對分析化學(xué)前沿,包括單細(xì)胞和單分子分析,痕量活性組分在線、原位、實(shí)時(shí)分析,功能納米材料在核酸組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)中的應(yīng)用,聯(lián)用技術(shù)與聯(lián)用儀器的使用等專業(yè)知識的了解,更能吸引學(xué)生的課堂注意力,提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效率,進(jìn)一步激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研興趣。
[關(guān)鍵詞]生命分析化學(xué);分析化學(xué)前沿;化學(xué)專業(yè);本科教學(xué);課堂實(shí)踐
二十世紀(jì)以來,生命、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、信息、材料等多領(lǐng)域不斷交叉,尤其是分析化學(xué)與生理醫(yī)學(xué)、計(jì)算信息科學(xué)等學(xué)科的融合,是學(xué)科領(lǐng)域間的重要發(fā)展趨勢。早在二十世紀(jì)八十年代之初,我國學(xué)者就提出了“生命分析化學(xué)”這一新理念。生命分析化學(xué)不同于生物分析化學(xué),已成為分析科學(xué)前沿領(lǐng)域[1]。
1基本概況
《分析化學(xué)》是高等師范院校化學(xué)專業(yè)的一門基礎(chǔ)專業(yè)課程,讓學(xué)生掌握基本原理和基本知識,并培養(yǎng)他們的基本操作技能,以使他們具備初步分析和解決問題的能力。筆者以《分析化學(xué)》(上冊)授課為例[2],所授課對象為貴州師范大學(xué)求是學(xué)院化學(xué)專業(yè)學(xué)生,授課時(shí)間屬于大二上時(shí)間段,理論課共開設(shè)72學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)18學(xué)時(shí)。由于求是學(xué)院屬于三本院校招生,學(xué)生具有基礎(chǔ)相對較薄弱,學(xué)習(xí)成績及學(xué)習(xí)能力水平參差不齊,因此,有相當(dāng)一部分學(xué)生想通過考研得到進(jìn)一步深造的機(jī)會?;诖耍诜治龌瘜W(xué)基礎(chǔ)專業(yè)課程教學(xué)時(shí),通過對生命分析化學(xué)前沿知識的講解,可以提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效率以及培養(yǎng)他們的科研興趣,引導(dǎo)提高他們的科研素養(yǎng)。
2生命分析化學(xué)前沿知識
2.1聯(lián)用技術(shù)與聯(lián)用儀器的使用?!叭摺保锤哽`敏度、高選擇性、高通量,簡單快速、自動化、智能化、微型化,是分析方法和儀器發(fā)展趨勢所追求的目標(biāo)[3]。高效色譜分離或電泳分離技術(shù)作為待分析組分高選擇性的前提,再通過聯(lián)用高靈敏的質(zhì)譜或多級質(zhì)譜檢測或是其它的檢測手段,便可實(shí)現(xiàn)“三高”的目標(biāo)。在此時(shí),課堂上引入牛奶中添加三聚氰胺的案例,正是由于目前分析方法所存在的缺陷,才導(dǎo)致不法份子通過非蛋白物質(zhì)中的N也轉(zhuǎn)化成蛋白中的N,而實(shí)質(zhì)上,導(dǎo)致牛奶中的營養(yǎng)價(jià)值不高,更為嚴(yán)重的是,過多攝取三聚氰胺對嬰幼兒大腦產(chǎn)生不良影響?,F(xiàn)在國標(biāo)法中完善三聚氰胺通過液相分離后,通過肽段序列質(zhì)譜分析進(jìn)一步驗(yàn)證牛奶中是否存在假蛋白。2.2痕量活性組分在線、原位、實(shí)時(shí)分析。到目前為止,生命科學(xué)、分析化學(xué)、物理學(xué)、信息技術(shù)等多學(xué)科的融合,所開發(fā)的先進(jìn)分析方法及儀器等,絕大部分分析過程均需樣品前處理,以離線分析檢測為主。分析報(bào)道結(jié)果大多是靜態(tài)、非實(shí)時(shí)現(xiàn)場的數(shù)據(jù),這勢必與實(shí)際生產(chǎn)生活情景所反映的結(jié)果存在差異,不能及時(shí)對實(shí)際生產(chǎn)、生物過程進(jìn)行有效控制?;诳茖W(xué)技術(shù)發(fā)展分析研究原理,對活體實(shí)施無損采樣,建立有效且實(shí)用的原位、在線、實(shí)時(shí)高選擇性、高靈敏度的動態(tài)分析檢測。2.3單細(xì)胞、單分子分析。在分析化學(xué)研究對象的層次水平上轉(zhuǎn)變的知識講解上,由常量組分、微量組分以及痕量組分分析,已向單細(xì)胞、單分子水平分析的轉(zhuǎn)變。單純通過PPT對知識的講解及展示來看,學(xué)生只是被動地知道有這樣的轉(zhuǎn)變,但沒有實(shí)質(zhì)性的理解。如果給學(xué)生架構(gòu)單細(xì)胞或單分子層面這么一幅圖,學(xué)生更能輕易理解分析檢測含量組分級別的差異。具體繼而介紹現(xiàn)目前研究熱點(diǎn)問題,如生物納米孔技術(shù)在單分子領(lǐng)域研究現(xiàn)狀,生物納米孔技術(shù)就是近年來發(fā)展迅速的單分子研究手段,并已在納米孔核酸測序領(lǐng)域取得了極為廣泛的關(guān)注[4]。新興的單分子納米孔技術(shù)是建立在膜片鉗技術(shù)基礎(chǔ)上的膜通道仿生技術(shù),其基本原理是利用電場力驅(qū)動單個(gè)分子或離子通過納米孔引起的皮安級電流變化來進(jìn)行單分子檢測。一方面給學(xué)生介紹了研究對象向單細(xì)胞單分子水平的轉(zhuǎn)變,另一方面通過研究熱點(diǎn)的介紹,構(gòu)建研究對象實(shí)質(zhì)轉(zhuǎn)換圖,再者還可以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)。2.4功能納米材料在核酸組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)中的應(yīng)用?,F(xiàn)代分析化學(xué)不再局限于對物質(zhì)的組成和含量的測定,隨著物理科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展,以及生物技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入,分析化學(xué)研究對象由原來的無機(jī)分析、有機(jī)分析發(fā)展到藥物、環(huán)境污染物,以及核酸組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等與生命活性相關(guān)物質(zhì)的分析。通過設(shè)計(jì)新型納米材料,不同功能的,如氨基化、羧基化、巰基化等,不同形貌的,如納米球、納米點(diǎn)、納米線、納米棒、納米片、納米花等,以及不同結(jié)構(gòu)的,如核-殼,核-殼-殼等不同特征的,通過數(shù)據(jù)庫中搜集已發(fā)表的各種類材料的表觀形貌圖,讓學(xué)生了解這些非常美妙的形貌圖是怎么表征得來的,又怎么去分析,挖掘圖信息,進(jìn)一步讓學(xué)生們了解并構(gòu)架通過人工自組裝的方式對材料的具體合成思路[5]。
3結(jié)論
盡管學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)目的和需求層次不同,在他們學(xué)習(xí)課堂中,一方面,老師通過向?qū)W生展示出一些生命分析化學(xué)前沿的“超綱”內(nèi)容,開始時(shí)學(xué)生有點(diǎn)聽不懂,后來講得多了,同學(xué)們也愿意聽,而且也更愿意花更多的時(shí)間來學(xué)習(xí)專業(yè)課《分析化學(xué)》;另一方面,向?qū)W生展示目前科研前沿進(jìn)展圖片,進(jìn)一步提高他們的科研興趣,培養(yǎng)他們的科研素養(yǎng)。
作者:龍星宇 單位:貴州師范大學(xué)
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