生物工程专业分析教学改革探索

杜馨 王常高 林建国 代俊 蔡俊

摘要：通过优化生物工程专业分析教学内容，改进教学方法，加强实践教学，旨在提高生物工程专业分析课程教学质量，从而培养更多生物工程领域的高层次应用型人才。

关键词：生物工程专业分析;教学内容;教学方法

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）46-0107-02

“生物工程专业分析”是生物工程专业大学生必须学习和掌握的一门专业工具课，也是一门实践性很强的专业基础课，并且是学生将来从事科学研究或生产技术工作必须掌握和具备的技能。湖北工业大学生物工程专业为国家特色和湖北省品牌专业，如何根据湖北工业大学生物工程专业特色合理构筑理论和实践知识结构，为学生今后继续深造或走上工作岗位奠定坚实的基础是本课程的重难点。笔者对“生物工程专业分析”的理论与实践教学体系、教学手段与方法等方面进行了一些改革尝试，希望能与同行老师进行有益的交流探讨，提高教学质量。

一、精选教学内容，构建合理的课程体系

生物工程专业分析内容繁杂，包括各种分析方法和分析仪器的原理及应用。根据生物工程专业分析课程特点及我校多年教学科研经验，将生物工程专业分析大纲分为13个章节：第一章，生物工程专业分析概述，包括物理化学分析及仪器分析方法的概述，样品的采集、制备、保存和预处理，样品分析的误差与数据处理等内容，讲解力求深入浅出，联系实际，以激发学生的学习兴趣。第二章，物理检测法，包括密度与相对密度法、折光法与旋光法原理介绍，讲解旋光检测法时利用动画效果能使学生更快更直接地理解旋光检测原理。第三章，水分的测定方法，包括干燥法、蒸馏法、卡尔费休法，讲解时注意比较三种方法的适用范围。第四章，酸类物质的测定，内容包括总酸度的测定、挥发酸的测定、pH的测定，其中有机酸的分离与测定做简单讲解引导学生自学。第五章，碳水化合物的测定，重点讲解还原糖的测定，比较碱性铜盐法、高锰酸钾滴定法、萨氏法三种方法原理及适用范围的异同。总糖、淀粉、纤维、果胶物质的测定做简单讲解。第六章，蛋白质与氨基酸的测定，本章重点讲解凯氏定氮法的原理及应用，介绍蛋白质快速测定法（双缩脲法、紫外分光光度法、染料结合法、水杨酸比色法）的原理，简单介绍氨基酸分离与测定的原理。第七章，脂类的测定，内容包括索氏提取法、酸水解法、氯仿—甲醇提取法、罗紫-哥特里法、巴布科克法和盖勃法，讲解时注意比较各种方法的适用范围及应用原理[1，2]。第八章，紫外吸收光谱分析法，重点讲解紫外吸收光谱基本原理，介绍紫外可见分光光度计与紫外吸收光谱的应用。第九章，原子吸收光谱分析法，内容包括原子吸收光谱分析基本原理，原子吸收分光光度仪，原子吸收光谱定量分析方法，原子吸收光谱操作条件选择与应用。第十章，红外吸收光谱分析法，内容包括红外光谱基本原理，红外光谱与分子结构，红外光谱仪，红外图谱解析，激光拉曼光谱，其中红外图谱解析及激光拉曼光谱做简单介绍引导学生自学。第十一章，质谱分析法，本章重点讲解质谱分析法的基本原理与质谱仪，介绍离子峰的主要类型与有机分子裂解类型，引导学生自学质谱图与结构解析，色谱与质谱联用技术。第十二章，气相色谱分析法，内容包括气相色谱的基本原理，气相色谱固定相及其选择，气相色谱检测器，分离与操作条件选择，气相色谱分析法的应用与毛细管色谱法，重点讲解气相色谱原理及应用，毛细管色谱法引导学生自学。第十三章，高效液相色谱法，内容包括高效液相色谱的原理及特点，主要分离类型，固定相与流动相，影响分离的因素与操作条件选择，离子色谱法，超临界流体色谱，其中离子色谱法与超临界流体色谱做简单介绍[3]。通过这些内容的学习，使学生系统掌握生物工程分析中各种分析方法的原理及应用。某种成分的检测往往有多种方法，因此分析方法的选择是本课程贯穿始终的内容，教学中应注意比较各种方法的异同，通过大量实例让学生掌握各种分析方法的应用[4]。

二、充分利用多媒体教学

大部分高校目前虽已广泛采用多媒体教学，但教师们多利用多媒体展示图片与文字。在生物工程专业分析课件中，可充分利用动画教学。如在讲解旋光法的原理时，利用动画教学，可以形象直观地展示偏振光的产生以及光活性物质使偏振光发生偏转的现象。与小型分析仪器（pH计、折光仪、旋光仪等）相比大型分析仪器（质谱分析仪、原子吸收分析仪、红外分析仪、气相色谱分析仪、液相色谱分析仪等）的工作原理理解起来更为抽象，充分利用动画效果可使抽象的原理形象化。如质谱分析法中，利用四级杆质谱仪原理的动画效果能使学生直观感受到质谱仪的工作原理;原子吸收分析法中，管式石墨炉原子化器、火焰原子化器、空心阴极灯、雾化器、原子吸收分光光度计的工作原理均可由动画效果展示;气相色谱分析法中，传质阻力项、两项分配、氢火焰离子化检测器、热导检测器、色谱分离、色谱流出曲线、分子扩散、涡流扩散的原理可利用动画效果展示等。笔者发现在理论讲解中融入动画效果会让学生经历豁然开朗的顿悟体验，使学生能更深入理解各种分析仪器的工作原理。

三、总结讨论式教学

生物工程专业分析课程涉及各种分析方法及仪器的原理与使用，如还原糖含量测定碱性铜盐法分为直接滴定法、高锰酸钾法、萨氏法，这三种方法的异同如果由老师总结好直接在课件中呈现给学生，学生不一定印象深刻。但是以作业的形式布置给同学们，让学生自己总结，能收到更好的教学效果。在讲解样品分析的误差与数据处理内容时，关于格鲁布斯法、Q值检测法可结合实例讲述，辅以具体案例让学生亲自计算。相对密度测定方法中，关于校正值的加减讲解完原理后以实例让学生现学现用加深印象。水蒸气蒸馏法测总挥发酸原理，有些学生听完老师讲解后不能完全理解，可让学生下课后自行查找资料，等下次课时提问并让学生回答，最后老师再进行总结。引导学生对每节课的重点内容进行归纳总结。这样安排不仅可以督促同学们查阅更多资料将不清楚的知识点弄明白，也锻炼了学生的表达沟通能力。

四、生物工程专业分析课程网站建设

积极建立生物工程专业分析课程网站，课程网站内容包括教学大纲、理论及实验教学课件、资料习题、下载专区、友情链接等模块。学生在上课前下载教学课件预习，可有效提高学习效率。资料与习题模块提供了与课程相关资料与习题下载，学生通过学习课外资料可拓宽知识面，习题下载不仅节省了课堂教学时间而且习题训练能巩固课堂知识、加深学生对课堂知识的理解。友情链接模块提供了国内外其他高校生物工程专业分析精品课程，国内外生物学知名网站、期刊链接，学生可根据自身需要浏览各大网站拓宽视野。

五、加强实践教学环节

生物工程专业分析实验教学环节与理论教学相呼应安排八个实验，分别是：实验一，甘露醇注射液中甘露醇含量的测定，味精成品纯度的测定;实验二，白酒总酸度及pH的测定;实验三，利用直接滴定法测定还原糖的含量;实验四，考马斯亮蓝法测定蛋白质含量;实验五，红外光谱分析法测定有机化合物的结构;实验六，白酒芳香成分气相色谱分析;实验七，黄曲霉毒素降解率检测;实验八，利用原子吸收色谱测定铜离子浓度。这八个实验分别涉及折光计与旋光计、pH计、直接滴定法、紫外分光光度计、红外色谱分析法、气相色谱法、液相色谱法、原子吸收色谱法的应用。生物工程专业分析实验基本囊括了生物工程专业主要分析方法及仪器的使用，通过实验教学环节使学生理解与掌握主要分析方法及大型分析仪器的工作原理及应用。

生物工程专业分析实验课程的教学目的是让学生掌握合理设计实验、操作仪器、科学分析实验结果的方法，因此实验教学应鼓励学生独立设计完成实验，实验课前不要将实验讲义直接呈现给学生，而应让学生在预习实验报告中亲自设计实验方案，实验课上老师讲解实验方案时学生可收获更多。实验过程中为学生们创造独立操作空间，不干涉学生的实验安排及操作，对实验中的各种问题仅作引导与答疑，尽可能让学生自己发现问题、解决问题，培养学生勤于思考积极动手的习惯。实验课后认真批改实验报告并及时将实验中的各种问题反馈给学生。

鼓励学生走进实验室，跟随导师做课题研究，参与导师课题，让学生学以致用，不仅巩固了教学效果，也锻炼了学生的实践动手能力。

六、考核方法的改革

生物工程专业分析课程学习，以笔试作为主要考核方式不能真实反映学生对教学内容掌握程度。课堂表现、实验表现及作业完成情况都应作为最终成绩的一部分，本课程成绩组成为：平时成绩20%，卷面成绩50%，实验成绩30%，通过合理的考核方式，使学生重视课堂表现与实践环节。对于跟随导师做课题并取得成绩（发表文章、申请专利等）的学生，给予一定精神及物质上的奖励。

七、结语

湖北工业大学在生物工程专业分析课程教学内容优化，教学方法改进，实践教学能力培养，课程网站建设、考核方式改进等方面做了一些教学改革的尝试，加深了学生对专业知识的理解，培养了学生良好的思考与动手能力，并得到了学生的好评。但是课程教学改革是一项系统工程，任重而道远，必须不断探索实践创新总结，才能将生物工程专业分析教学开展得更有生气，为国家培养更多的高层次应用型人才。

参考文献：

[1]董文宾.生物工程分析[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]王永华.食品分析[M].北京：中国轻工出版社，2010.

[3]朱明华.仪器分析[M].北京：高等教育出版社，2008.

[4]镇达.生物工程分析教学中的德育教育实践[J].中国科教创新导刊，2008，（34）.