生物工程專業教學改革思考

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摘要：通過優化生物工程專業分析教學內容，改進教學方法，加強實踐教學，旨在提高生物工程專業分析課程教學質量，從而培養更多生物工程領域的高層次應用型人才。

關鍵詞：生物工程專業分析；教學內容；教學方法

“生物工程專業分析”是生物工程專業大學生必須學習和掌握的一門專業工具課，也是一門實踐性很強的專業基礎課，并且是學生將來從事科學研究或生產技術工作必須掌握和具備的技能。湖北工業大學生物工程專業為國家特色和湖北省品牌專業，如何根據湖北工業大學生物工程專業特色合理構筑理論和實踐知識結構，為學生今后繼續深造或走上工作崗位奠定堅實的基礎是本課程的重難點。筆者對“生物工程專業分析”的理論與實踐教學體系、教學手段與方法等方面進行了一些改革嘗試，希望能與同行老師進行有益的交流探討，提高教學質量。

一、精選教學內容，構建合理的課程體系

生物工程專業分析內容繁雜，包括各種分析方法和分析儀器的原理及應用。根據生物工程專業分析課程特點及我校多年教學科研經驗，將生物工程專業分析大綱分為13個章節：第一章，生物工程專業分析概述，包括物理化學分析及儀器分析方法的概述，樣品的采集、制備、保存和預處理，樣品分析的誤差與數據處理等內容，講解力求深入淺出，聯系實際，以激發學生的學習興趣。第二章，物理檢測法，包括密度與相對密度法、折光法與旋光法原理介紹，講解旋光檢測法時利用動畫效果能使學生更快更直接地理解旋光檢測原理。第三章，水分的測定方法，包括干燥法、蒸餾法、卡爾費休法，講解時注意比較三種方法的適用范圍。第四章，酸類物質的測定，內容包括總酸度的測定、揮發酸的測定、pH的測定，其中有機酸的分離與測定做簡單講解引導學生自學。第五章，碳水化合物的測定，重點講解還原糖的測定，比較堿性銅鹽法、高錳酸鉀滴定法、薩氏法三種方法原理及適用范圍的異同。總糖、淀粉、纖維、果膠物質的測定做簡單講解。第六章，蛋白質與氨基酸的測定，本章重點講解凱氏定氮法的原理及應用，介紹蛋白質快速測定法（雙縮脲法、紫外分光光度法、染料結合法、水楊酸比色法）的原理，簡單介紹氨基酸分離與測定的原理。第七章，脂類的測定，內容包括索氏提取法、酸水解法、氯仿—甲醇提取法、羅紫-哥特里法、巴布科克法和蓋勃法，講解時注意比較各種方法的適用范圍及應用原理[1，2]。第八章，紫外吸收光譜分析法，重點講解紫外吸收光譜基本原理，介紹紫外可見分光光度計與紫外吸收光譜的應用。第九章，原子吸收光譜分析法，內容包括原子吸收光譜分析基本原理，原子吸收分光光度儀，原子吸收光譜定量分析方法，原子吸收光譜操作條件選擇與應用。第十章，紅外吸收光譜分析法，內容包括紅外光譜基本原理，紅外光譜與分子結構，紅外光譜儀，紅外圖譜解析，激光拉曼光譜，其中紅外圖譜解析及激光拉曼光譜做簡單介紹引導學生自學。第十一章，質譜分析法，本章重點講解質譜分析法的基本原理與質譜儀，介紹離子峰的主要類型與有機分子裂解類型，引導學生自學質譜圖與結構解析，色譜與質譜聯用技術。第十二章，氣相色譜分析法，內容包括氣相色譜的基本原理，氣相色譜固定相及其選擇，氣相色譜檢測器，分離與操作條件選擇，氣相色譜分析法的應用與毛細管色譜法，重點講解氣相色譜原理及應用，毛細管色譜法引導學生自學。第十三章，高效液相色譜法，內容包括高效液相色譜的原理及特點，主要分離類型，固定相與流動相，影響分離的因素與操作條件選擇，離子色譜法，超臨界流體色譜，其中離子色譜法與超臨界流體色譜做簡單介紹[3]。通過這些內容的學習，使學生系統掌握生物工程分析中各種分析方法的原理及應用。某種成分的檢測往往有多種方法，因此分析方法的選擇是本課程貫穿始終的內容，教學中應注意比較各種方法的異同，通過大量實例讓學生掌握各種分析方法的應用[4]。

二、充分利用多媒體教學

大部分高校目前雖已廣泛采用多媒體教學，但教師們多利用多媒體展示圖片與文字。在生物工程專業分析課件中，可充分利用動畫教學。如在講解旋光法的原理時，利用動畫教學，可以形象直觀地展示偏振光的產生以及光活性物質使偏振光發生偏轉的現象。與小型分析儀器（pH計、折光儀、旋光儀等）相比大型分析儀器（質譜分析儀、原子吸收分析儀、紅外分析儀、氣相色譜分析儀、液相色譜分析儀等）的工作原理理解起來更為抽象，充分利用動畫效果可使抽象的原理形象化。如質譜分析法中，利用四級桿質譜儀原理的動畫效果能使學生直觀感受到質譜儀的工作原理；原子吸收分析法中，管式石墨爐原子化器、火焰原子化器、空心陰極燈、霧化器、原子吸收分光光度計的工作原理均可由動畫效果展示；氣相色譜分析法中，傳質阻力項、兩項分配、氫火焰離子化檢測器、熱導檢測器、色譜分離、色譜流出曲線、分子擴散、渦流擴散的原理可利用動畫效果展示等。筆者發現在理論講解中融入動畫效果會讓學生經歷豁然開朗的頓悟體驗，使學生能更深入理解各種分析儀器的工作原理。

三、總結討論式教學

生物工程專業分析課程涉及各種分析方法及儀器的原理與使用，如還原糖含量測定堿性銅鹽法分為直接滴定法、高錳酸鉀法、薩氏法，這三種方法的異同如果由老師總結好直接在課件中呈現給學生，學生不一定印象深刻。但是以作業的形式布置給同學們，讓學生自己總結，能收到更好的教學效果。在講解樣品分析的誤差與數據處理內容時，關于格魯布斯法、Q值檢測法可結合實例講述，輔以具體案例讓學生親自計算。相對密度測定方法中，關于校正值的加減講解完原理后以實例讓學生現學現用加深印象。水蒸氣蒸餾法測總揮發酸原理，有些學生聽完老師講解后不能完全理解，可讓學生下課后自行查找資料，等下次課時提問并讓學生回答，最后老師再進行總結。引導學生對每節課的重點內容進行歸納總結。這樣安排不僅可以督促同學們查閱更多資料將不清楚的知識點弄明白，也鍛煉了學生的表達溝通能力。

四、生物工程專業分析課程網站建設

積極建立生物工程專業分析課程網站，課程網站內容包括教學大綱、理論及實驗教學課件、資料習題、下載專區、友情鏈接等模塊。學生在上課前下載教學課件預習，可有效提高學習效率。資料與習題模塊提供了與課程相關資料與習題下載，學生通過學習課外資料可拓寬知識面，習題下載不僅節省了課堂教學時間而且習題訓練能鞏固課堂知識、加深學生對課堂知識的理解。友情鏈接模塊提供了國內外其他高校生物工程專業分析精品課程，國內外生物學知名網站、期刊鏈接，學生可根據自身需要瀏覽各大網站拓寬視野。

五、加強實踐教學環節

生物工程專業分析實驗教學環節與理論教學相呼應安排八個實驗，分別是：實驗一，甘露醇注射液中甘露醇含量的測定，味精成品純度的測定；實驗二，白酒總酸度及pH的測定；實驗三，利用直接滴定法測定還原糖的含量；實驗四，考馬斯亮藍法測定蛋白質含量；實驗五，紅外光譜分析法測定有機化合物的結構；實驗六，白酒芳香成分氣相色譜分析；實驗七，黃曲霉毒素降解率檢測；實驗八，利用原子吸收色譜測定銅離子濃度。這八個實驗分別涉及折光計與旋光計、pH計、直接滴定法、紫外分光光度計、紅外色譜分析法、氣相色譜法、液相色譜法、原子吸收色譜法的應用。生物工程專業分析實驗基本囊括了生物工程專業主要分析方法及儀器的使用，通過實驗教學環節使學生理解與掌握主要分析方法及大型分析儀器的工作原理及應用。生物工程專業分析實驗課程的教學目的是讓學生掌握合理設計實驗、操作儀器、科學分析實驗結果的方法，因此實驗教學應鼓勵學生獨立設計完成實驗，實驗課前不要將實驗講義直接呈現給學生，而應讓學生在預習實驗報告中親自設計實驗方案，實驗課上老師講解實驗方案時學生可收獲更多。實驗過程中為學生們創造獨立操作空間，不干涉學生的實驗安排及操作，對實驗中的各種問題僅作引導與答疑，盡可能讓學生自己發現問題、解決問題，培養學生勤于思考積極動手的習慣。實驗課后認真批改實驗報告并及時將實驗中的各種問題反饋給學生。鼓勵學生走進實驗室，跟隨導師做課題研究，參與導師課題，讓學生學以致用，不僅鞏固了教學效果，也鍛煉了學生的實踐動手能力。

六、考核方法的改革

生物工程專業分析課程學習，以筆試作為主要考核方式不能真實反映學生對教學內容掌握程度。課堂表現、實驗表現及作業完成情況都應作為最終成績的一部分，本課程成績組成為：平時成績20%，卷面成績50%，實驗成績30%，通過合理的考核方式，使學生重視課堂表現與實踐環節。對于跟隨導師做課題并取得成績（發表文章、申請專利等）的學生，給予一定精神及物質上的獎勵。

七、結語

湖北工業大學在生物工程專業分析課程教學內容優化，教學方法改進，實踐教學能力培養，課程網站建設、考核方式改進等方面做了一些教學改革的嘗試，加深了學生對專業知識的理解，培養了學生良好的思考與動手能力，并得到了學生的好評。但是課程教學改革是一項系統工程，任重而道遠，必須不斷探索實踐創新總結，才能將生物工程專業分析教學開展得更有生氣，為國家培養更多的高層次應用型人才。

參考文獻：

[1]董文賓.生物工程分析[M].北京：化學工業出版社，2009.

[2]王永華.食品分析[M].北京：中國輕工出版社，2010.

[3]朱明華.儀器分析[M].北京：高等教育出版社，2008.

[4]鎮達.生物工程分析教學中的德育教育實踐[J].中國科教創新導刊，2008，（34）.

作者：杜馨 王常高 林建國 代俊 蔡俊 單位：湖北工業大學生物工程學院