分析化學本科教學課堂實踐研究

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[摘要]筆者通過在《分析化學》本科生教學課堂實踐中，運用生命分析化學前沿知識的穿插介紹，與單調、枯燥、簡單的PPT展示課本知識等傳統教學相比，這樣可以豐富學生對分析化學前沿，包括單細胞和單分子分析，痕量活性組分在線、原位、實時分析，功能納米材料在核酸組學、蛋白質組學中的應用，聯用技術與聯用儀器的使用等專業知識的了解，更能吸引學生的課堂注意力，提高學生課堂學習效率，進一步激發和培養學生的學習興趣和科研興趣。

[關鍵詞]生命分析化學；分析化學前沿；化學專業；本科教學；課堂實踐

二十世紀以來，生命、化學、醫學、信息、材料等多領域不斷交叉，尤其是分析化學與生理醫學、計算信息科學等學科的融合，是學科領域間的重要發展趨勢。早在二十世紀八十年代之初，我國學者就提出了“生命分析化學”這一新理念。生命分析化學不同于生物分析化學，已成為分析科學前沿領域[1]。

1基本概況

《分析化學》是高等師范院校化學專業的一門基礎專業課程，讓學生掌握基本原理和基本知識，并培養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》(上冊)授課為例[2]，所授課對象為貴州師范大學求是學院化學專業學生，授課時間屬于大二上時間段，理論課共開設72學時，實驗18學時。由于求是學院屬于三本院校招生，學生具有基礎相對較薄弱，學習成績及學習能力水平參差不齊，因此，有相當一部分學生想通過考研得到進一步深造的機會。基于此，在分析化學基礎專業課程教學時，通過對生命分析化學前沿知識的講解，可以提高學生課堂學習效率以及培養他們的科研興趣，引導提高他們的科研素養。

2生命分析化學前沿知識

2.1聯用技術與聯用儀器的使用。“三高”，即高靈敏度、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展趨勢所追求的目標[3]。高效色譜分離或電泳分離技術作為待分析組分高選擇性的前提，再通過聯用高靈敏的質譜或多級質譜檢測或是其它的檢測手段，便可實現“三高”的目標。在此時，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，才導致不法份子通過非蛋白物質中的N也轉化成蛋白中的N，而實質上，導致牛奶中的營養價值不高，更為嚴重的是，過多攝取三聚氰胺對嬰幼兒大腦產生不良影響。現在國標法中完善三聚氰胺通過液相分離后，通過肽段序列質譜分析進一步驗證牛奶中是否存在假蛋白。2.2痕量活性組分在線、原位、實時分析。到目前為止，生命科學、分析化學、物理學、信息技術等多學科的融合，所開發的先進分析方法及儀器等，絕大部分分析過程均需樣品前處理，以離線分析檢測為主。分析報道結果大多是靜態、非實時現場的數據，這勢必與實際生產生活情景所反映的結果存在差異，不能及時對實際生產、生物過程進行有效控制。基于科學技術發展分析研究原理，對活體實施無損采樣，建立有效且實用的原位、在線、實時高選擇性、高靈敏度的動態分析檢測。2.3單細胞、單分子分析。在分析化學研究對象的層次水平上轉變的知識講解上，由常量組分、微量組分以及痕量組分分析，已向單細胞、單分子水平分析的轉變。單純通過PPT對知識的講解及展示來看，學生只是被動地知道有這樣的轉變，但沒有實質性的理解。如果給學生架構單細胞或單分子層面這么一幅圖，學生更能輕易理解分析檢測含量組分級別的差異。具體繼而介紹現目前研究熱點問題，如生物納米孔技術在單分子領域研究現狀，生物納米孔技術就是近年來發展迅速的單分子研究手段，并已在納米孔核酸測序領域取得了極為廣泛的關注[4]。新興的單分子納米孔技術是建立在膜片鉗技術基礎上的膜通道仿生技術，其基本原理是利用電場力驅動單個分子或離子通過納米孔引起的皮安級電流變化來進行單分子檢測。一方面給學生介紹了研究對象向單細胞單分子水平的轉變，另一方面通過研究熱點的介紹，構建研究對象實質轉換圖，再者還可以進一步培養學生的科研素養。2.4功能納米材料在核酸組學、蛋白質組學中的應用。現代分析化學不再局限于對物質的組成和含量的測定，隨著物理科學、材料科學、生命科學等學科的發展，以及生物技術和計算機技術的引入，分析化學研究對象由原來的無機分析、有機分析發展到藥物、環境污染物，以及核酸組學、蛋白質組學等與生命活性相關物質的分析。通過設計新型納米材料，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、納米線、納米棒、納米片、納米花等，以及不同結構的，如核-殼，核-殼-殼等不同特征的，通過數據庫中搜集已發表的各種類材料的表觀形貌圖，讓學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，進一步讓學生們了解并構架通過人工自組裝的方式對材料的具體合成思路[5]。

3結論

盡管學生對專業學習目的和需求層次不同，在他們學習課堂中，一方面，老師通過向學生展示出一些生命分析化學前沿的“超綱”內容，開始時學生有點聽不懂，后來講得多了，同學們也愿意聽，而且也更愿意花更多的時間來學習專業課《分析化學》；另一方面，向學生展示目前科研前沿進展圖片，進一步提高他們的科研興趣，培養他們的科研素養。

作者:龍星宇 單位:貴州師范大學