高效液相色谱开放实验的探索与实践

赵玉红，邓 飞，张金红，宋欣韵，李 欣，赵立青

（1.南开大学 生命科学学院，天津 300071；2.南开大学 生物实验教学中心，天津 300071）

1 HPLC开放实验介绍

高效液相色谱（HPLC）作为一种非常重要的分离分析技术，因其具有高灵敏度、高精确度以及极好的重现性等优点，被用于一系列生命科学前沿领域的重大课题中，在生物活性物质的分离分析以及制备纯化等方面得到了越来越广泛的应用［1］。

为了顺应生命科学的快速发展，HPLC应用于本科实验教学显得非常必要［2－3］。近几年，许多高校增添了HPLC分析原理、基本操作方法等理论教学内容。但是单凭课堂上的理论教学很难让学生真正理解和掌握仪器，更达不到熟练操作的目的。由于HPLC属于大型贵重精密仪器，在仪器管理、实验内容操作上较为复杂，目前很少见到将其应用于本科实验教学的报道。

开放实验是教育教学改革的重要内容，也是高等教育培养创新人才、实现素质教育目标的一种重要方式［4－8］。南开大学生物实验教学中心2008年新增高效液相色谱仪2台，配有荧光检测装置及柱后衍生设备，依托中心优势资源平台，开设了“基于大型仪器HPLC的开放实验”（以下简称HPLC开放实验）。通过精心把关实验项目选题，严把实验项目实施质量关，细化实验过程管理，取得了良好的教学效果。

“开放实验必修专题”是一门1学分、36学时的专业必修实验课。该课程引导学生及早感受科研氛围，提高分析问题、解决问题的能力，培养综合实验素养，激发创造性思维。近年来，依托生物实验教学中心雄厚的设备基础和先进的管理水平，构建了HPLC开放实验实践平台。该平台作为南开大学生命科学院开放实验必修专题的课题之一，面向学生开放，要求生物技术专业三年级的学生利用课余时间从事科研创新活动，在实践中学习HPLC的先进技术，并在项目实施的各个环节中注重对学生创新意识、创新能力以及综合素质的培养。

2 HPLC开放实验的教学实施

2.1 动员大会

开题前进行师生见面会，由专题小组指导教师对实验项目“高效液相色谱法在食品卫生、农药残留、环境监测、药物分析中的应用”进行介绍，实验教师对高效液相色谱仪进行实地讲解，使学生加深对所选项目的理解，避免项目申报时的盲目性。

2.2 自报选题

专题小组学生结合自身兴趣或者社会关注的热点，通过查阅相关文献资料，自行申报实验项目并递交实验方案。查尔斯·布劳尔说过“一个新的想法是非常脆弱的，他可能被一声耻笑或一个呵欠扼杀，可能被一句嘲讽刺中身亡，或者因某位权威人士皱一下眉便郁郁而终。”因此在项目申报过程中，不轻易否决学生的项目选题，积极鼓励学生大胆提出实验设想，专题小组指导教师把关，对其项目可行性进行评估，未通过评估的，对原有选题实施方案进行修正与完善或是更换自选课题，直至通过可行性评估，方可开题。截至目前，学生自选的实验项目有20多项，选题内容广泛，包括食品中的添加剂、防腐剂，饮用水、化妆品中的有害物质，水果或是药片中的Vc含量检测等。

2.3 项目实施

专题小组学生自由支配时间，提前2～3天与实验教师预约，利用业余时间（包括中午、晚上及周末）进实验室开展实验。

2.4 撰写项目实施报告

实验结束后，按照院里的统一要求（正式内容包括：题目、摘要、关键词、前言、实验材料和方法、实验结果与讨论、参考文献、致谢）认真撰写实验报告，由专题小组指导教师负责审查、指正。

2.5 结题大会报告

实验教学中心组织结题答辩，每位学生准备5分钟的PPT进行汇报，由各位小组指导教师组成的评委听取学生汇报，并当场评分。

2.6 成绩考核

学生课程成绩＝该生指导教师评分（占70%）＋其他评委的平均分（占30%）；专题小组指导教师根据学生进实验室的课时数、在实验室表现、实验结果和实验报告水平给出成绩；其他评委主要从PPT准备、汇报情况、选题目的、实验过程、实验结果、态度及工作量等方面进行评分。

3 HPLC开放实验的实施管理

3.1 规章制度的严格执行

“安全有序”的实验室开放制度是可执行而不是虚设的［9］。在开题前的动员大会上，对学生进行实验室安全教育，讲解实验室守则、规章及管理制度等，要求学生认真遵守，严格执行。实验小组成员填写“使用开放实验室申请表”，经中心实验室主任签字后，开通小组成员的开放实验室门禁卡，学生凭借已注册登记的“一卡通”出入实验室。使用大型仪器和进入开放实验室需要进行登记。通过以上措施使HPLC开放实验安全、有序地进行。

3.2 项目专项经费的科学管理

生科院每年下拨开放实验项目经费，以300元／人计，HPLC实验项目组每年可容纳5～6名学生，每年总经费为1 500元～1 800元。HPLC实验对于标准品的要求比较高，价格方面相对比较昂贵，且每年、每个学生的实验项目基本各不相同，标准品几乎年年迥异，再加上其他常用试剂、耗材等的需求，因此在实验经费管理上需要审慎。在项目经费管理上，具体情况具体分析，主要遵循两大原则：（1）尽可能满足学生的实验需求；（2）确保不超出经费预算。

3.3 专题小组负责教师成员组成及职责

专题小组指导教师由2名具有高科研能力的教授担任，主要负责对学生自选课题进行可行性评估，对学生加以启发和引导，全面了解和掌握学生实验的实施情况［10］，对实验报告进行审查、指正等工作，严把实验项目实施质量关。专题小组辅助教师由2名实验技术教师担当，一方面负责样品预处理、经费预算、进度安排、试剂订购等工作；另一方面负责高效液相色谱仪的培训使用，包括流动相的过滤及脱气、高压液相色谱仪的使用、保养与维护等，同时2位实验技术教师负责实验室管理及安全工作。

4 实施效果

高效液相色谱开放实验由于不设定具体的实验项目，由学生自报选题、自主设计方案，具有一定程度的探索性［11］，相当于一次完整、独立的科研训练过程。在对学生的问卷调查中，有学生写道：“参加了本学期的开放实验，我学到了很多知识，培养了自己的实验技能与独立思考的能力。真正初步地认识到做一项研究的方法与步骤，也体会到了做什么事情都是需要探索，都不是轻而易举就能完成的”；还有学生写道：“通过一学期的开放实验，我学到了很多，其中最重要的就是我真正体会到了科研实验是一个不断探索的过程……虽然整个过程可能是枯燥乏味的，但只要能坚持下来，便能够感受到成功的喜悦，所以科研实验的关键在于不断探索、坚持不懈！”

在整个开放实验过程中，培养了学生独立思考的好习惯，开拓了思维，培养了创新能力和创新意识，提高了学生的综合素质。许多学生在经过高效液相色谱开放实验的锻炼后，基本都能达到逻辑的思考、条理清晰地写作以及严谨地演讲［12］，专业能力得以切实地提升，取得了良好的教学效果。

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［1］汪正范.高压液相色谱仪器的进展和在生命科学中的应用［J］.现代科学仪器，1997（3）：12－14.

［2］白晨，吴刚，张翼，等.HPLC分析胰岛素开链反应的教学实验设计［J］.实验室研究与探索，2008，27（9）：17.

［3］谢一凡.重视高效液相色谱法的实验教学［J］.山西医科大学学报：基础医学教育版，2003，5（3）：291.

［4］王银环，李颖.运用开放实验教学，培养学生科研思维及创新能力［J］.华北煤炭医学院学报，2011，13（4）：570.

［5］王金发，何炎明，戚康标，等.“开放式、研究性”实验教学模式的创立与实践［J］.高等理科教育，2007（6）：97－100.

［6］苏晓杰，林雪松，赵晶.构建开放式实验教学模式，培养医学检验生创新能力［J］.实验室科学，2010，13（2）：181－183.

［7］李秀珍，曹群，庞思平.实行开放式实验教学的几点体会［J］.实验技术与管理，2008，25（2）：140－142.

［8］王晓岗，张星，李静，等.开放实验教学管理研究［J］.实验技术与管理，2012，29（4）：155－157.

［9］梅建平，王仕勤，庞超明，等.材料实验中心开放管理模式研究与实践［J］.实验技术与管理，2011，28（6）：289.

［10］朱金秀，陈小刚，朱昌平，等.项目式实验教学的探索与实践［J］.实验室研究与探索，2008，27（11）：94.

［11］张爱英.认真实施开放实验，努力提高学生综合素质［J］.实验技术与管理，2004，21（2）：6.

［12］曾雅岚.20世纪80年代以来美国研究型大学本科教育改革的阶段、举措及其评析［J］.高教研究与实践，2011，30（3）：47.