談抗生素降解研究型教學實驗設(shè)計

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關(guān)鍵詞：研究型教學；　實驗設(shè)計；　抗生素

一、引言

近幾年，我國教育行業(yè)為改善和提高大學生的創(chuàng)新能力，一直致力于研究型教學的推廣。研究型教學是指將科學研究與教學實驗相結(jié)合，將最新的科研成果及時補充到實驗教學中，使教學內(nèi)容得到補充和更新。而傳統(tǒng)實驗教學更側(cè)重于基礎(chǔ)性、驗證性實驗，不利于對學生的創(chuàng)新思維和綜合能力的培養(yǎng)。因此，在對已有的經(jīng)典實驗有效改進的基礎(chǔ)上，還要不斷注入新鮮的血液，尤其是將國際上的研究熱點、研究成果轉(zhuǎn)化成具有前沿性、新穎性和挑戰(zhàn)性的教學實驗內(nèi)容，將學生置于研究工作者的地位，使學生從中得到創(chuàng)新思維的訓(xùn)練，使學生有一種置身國家科技前沿的感覺，促使他們更加關(guān)心國家高科技發(fā)展，增加他們投身科學研究的愿望。伴隨著科技的發(fā)展和人口的增多，環(huán)境污染問題變得日益突出，其中抗生素的污染與我們的生活密切相關(guān)，抗生素及抗生素生產(chǎn)產(chǎn)生的廢料的存在對環(huán)境產(chǎn)生了極大的污染，抗生素廢水具有很高的COD值，生物降解能力較低，同時還具有較高的毒性，人們對抗生素生產(chǎn)廢水的處理研究不斷深入細致，其處理方法有生物法、化學氧化法等多種方法。為了讓學生對抗生素的檢測和降解有更清楚的認識，掌握大型分析儀器的使用，我們在大量的教學和研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計一個涉及抗生素（以紅霉素為例）的檢測、降解方法和條件探索的研究型教學實驗。該實驗可以應(yīng)用于應(yīng)用化學、生物技術(shù)、化學化工和材料等專業(yè)的學生，具有廣泛性。

二、主要實驗儀器和試劑

高效液相色譜儀HPLC–紫外檢測器（海能LC7010）、ODS-C18色譜柱（5μm，4.6mm×250.0mm）、超聲振蕩儀、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、氮吹儀等。乙腈、甲醇（均為色譜純）、K2HPO4、NaH2PO4（均為分析純）、紅霉素標準品（純度≥99%）、Fenton試劑、高純水等。

三、綜合性實驗內(nèi)容的實施

該研究型實驗要求學生分組分工合作，盡可能獨立地完成實驗設(shè)計和實驗準備工作。指導(dǎo)教師為學生準備所使用到的試劑，并針對大型儀器—高效液相色譜儀的使用進行集中培訓(xùn)講解，從旁協(xié)助學生完成樣品的測定。學生則根據(jù)自己的時間和分工進行實驗安排，及時向指導(dǎo)教師匯報實驗進展。這樣學生在實驗開始之前要進行文獻收集、知識整合，實驗過程中要掌握實驗技能、思考安排，實驗完畢后對數(shù)據(jù)進行處理、分析，給出結(jié)論，從而達到了培養(yǎng)學生獨立進行科學研究能力的目的。1.溶液的配制流動相的配制：稱取K2HPO4約5.7g于200mL燒杯中，加適量高純水使之溶解后轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶，用高純水稀釋至刻度即可得0.025mol/LK2HPO4溶液。紅霉素儲備液的配制：稱取K2HPO4約4.6g、NaH2PO4約2.0g于200mL燒杯中，加適量高純水使之溶解后轉(zhuǎn)入500mL容量瓶，用高純水稀釋至刻度，得紅霉素稀釋液。準確稱取紅霉素標準品0.1g于25mL燒杯中，用10mL甲醇使之溶解后轉(zhuǎn)入100mL容量瓶，用上述稀釋液稀釋至刻度，即得1000mg/L紅霉素儲備液。紅霉素樣品的配制：分別量取紅霉素儲備液0、0.5、1.5、2.5、4.0、5.0mL于10mL比色管中，并用上述所配稀釋液稀釋至5mL刻度線處，配成0、100、300、500、800、1000mg/L的紅霉素樣品。2.色譜分析條件的建立紫外檢測器波長為215nm，總流速為0.8mL/min，柱溫箱溫度為35℃，檢測時間為30min，進樣量為20μL，流動相為60%乙腈-40%0.025mol/LK2HPO4溶液，記錄色譜圖至30min（約為保留時間的3倍）。3.紅霉素檢測標準曲線的繪制在上述實驗條件下，我們得到了紅霉素標準品的譜圖信息（見圖1、圖2）。4.光-芬頓降解紅霉素條件優(yōu)化考察芬頓試劑配比、芬頓試劑氧化pH值、光照時間以及強度對紅霉素降解率的影響，并分別繪制降解率曲線圖，如圖3所示。

四、實驗安排與考核

研究型教學實驗設(shè)計復(fù)雜，操作時間較長，因此對學生進行分組實驗，每4人一組，學生根據(jù)自己的時間進行實驗安排，分工協(xié)作，共同完成整個實驗研究，在此過程中，要求指導(dǎo)教師從旁協(xié)助。研究型教學實驗具有本身的特點，因此要改變傳統(tǒng)的成績考核體系，對于學生的考核從整體出發(fā)，與整個實驗過程緊密結(jié)合，建立多元化考核體系。實驗成績應(yīng)該包括：文獻查閱、原理掌握、預(yù)習報告、出勤、操作、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論、團隊合作情況、實驗報告及PPT匯報。通過這種考核方式，使學生能夠認真對待每一個實驗環(huán)節(jié)。

五、結(jié)束語

該實驗?zāi)軌虺浞职l(fā)揮學生的主觀能動性，學生根據(jù)實驗?zāi)康奶崆斑M行相關(guān)文獻及資料的查閱，透徹理解實驗原理，熟悉實驗步驟和操作，以便能順利完成整個實驗測試過程。最后對實驗數(shù)據(jù)進行整理、分析、處理后撰寫實驗報告。在實驗實施過程中，教師不僅僅起到指導(dǎo)作用，還要激發(fā)學生的思考創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學生更深入地學習科研方法。通過對本實驗的設(shè)計和推廣，發(fā)現(xiàn)研究性實驗教學的方法能設(shè)計出更多新穎的課題，提高學生學習興趣，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維，幫助學生了解科技前沿，后期還要繼續(xù)不斷地改進，充實和完善，以便更好開展實驗教學工作。

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作者：張瑋瑋 弓愛君 邱麗娜 單位：北京科技大學自然科學基礎(chǔ)實驗中心