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1根據(jù)分析原理
化學分析:用物質的化學反應作為基本原理進行分析,這種方法有著悠久的歷史,是我們分析化學中的基本,是經(jīng)典的分析方法。它通過物質的反應情況,來判定物質的化學組成部分。通過在化學反應中物質與生成物之間的數(shù)量關系來鑒別組分的相對含量。儀器分析:用物質的物理或化學性質為基本的分析方法,可以通過光化學、電化學、熱磁、聲等進行分析。使用儀器的話分析過程簡單。分析的結過的準確度也比較高,但在物質的微量、痕量方面的分析準確度較低。
2化學分析與儀器分析的共同點
這兩種分析方法都是可以定性或者定量的?;瘜W分析法主要是作為含量相對來說高的分析方法,它的準確性很高,一般情況下可以到千分之幾,而儀器分析而且它的精確度不低,但是精密性很低,因此只可以監(jiān)測出常量還有半微量的含量,一般要高于5%以上,作為一般的常量分析中很不使用。
3化學分析與儀器分析的差異
兩種方式的使用設置有不小的差別,化學分析普遍的監(jiān)測被測分析物為常量或者是半微量,而且它的精確度不低,但是精密性很低,因此只可以監(jiān)測出常量還有半微量的含量,監(jiān)測微量成分的時候準確度很差乃至壓根監(jiān)測不到;使用這樣的方法加以監(jiān)測任務時需要它的誤差不可以高于百分之零點一。儀器分析經(jīng)常是對微量甚至痕微量展開分析,它的精確性不高但是精密度很好,可以設定或定性的準確監(jiān)測部分,但是誤差不小,通常都會高于百分之一。
4特點及兩種方法的關系
儀器分析:儀器分析經(jīng)常是對微量甚至痕微量展開分析,儀器分析的使用比較快捷靈敏,樣品的需要量也很少,分析速度也很快。但它的精確性不高但是精密度很好,可以設定或定性的準確監(jiān)測部分,但是誤差不小,通常都會高于百分之一。在這兩種分析方法中,儀器分析是建立在經(jīng)典的化學分析的基礎上,基本的儀器分析方法需要的樣品之前的處理都是用化學分析的方法,有很多儀器在進行分析錢還要用化學分析的方法進行分離物質,儀器分析方法基本上可以作為相對的化學分析方法。大多數(shù)的分析儀器都有很高的靈敏度,但是儀器也有損壞不準確的適合,在現(xiàn)代社會,科技的進步速度越來越快,化學分析方法也慢慢變得更加現(xiàn)代化和智能化,從分析化學的可靠性和使用成本中來說,不能確切的說明哪種方法比哪種方法更好,化學分析有著合適的是使用范圍,它所需的工具價格也不昂貴,而儀器分析方法也不能離開化學分析的方法來進行改正,所以儀器分析是無法代替化學分析方法的。在分析儀器的過程中,要選擇合適的儀器進行配備是重要的問題。比如,某公司想要生產(chǎn)處高質量的產(chǎn)品,就要先建立分析實驗室,才能保障產(chǎn)品質量安全,現(xiàn)在有部分企業(yè)因為一些分析儀器價格比較高昂,貪圖小便宜,沒有經(jīng)過分析研究就上市,這就導致了現(xiàn)代社會中經(jīng)常出現(xiàn)的“食品安全事故”和“破壞環(huán)境”等問題。所以無論是從一些小的產(chǎn)品還是我們每天的衣食住行中,如果沒有這些分析,社會就無法進步,科學就無法向前發(fā)[4]。
5結束語
(赤峰學院醫(yī)學院,內(nèi)蒙古赤峰024000)
摘要:從分析化學理論課程名稱與內(nèi)容、實驗課程名稱與內(nèi)容、實驗類型、實驗考核及實驗效果檢驗等方面進行討論,探討分析化學的改革,為培養(yǎng)技能型人才積累經(jīng)驗.
關鍵詞 :分析化學;改革;實驗;技能型
中圖分類號:G642.0文獻標識碼:A文章編號:1673-260X(2015)02-0018-02
基金項目:赤峰學院教學改革研究項目(JGXM201435)
不論是醫(yī)學檢驗專業(yè),還是藥學專業(yè)的學生,在修完無機化學之后,均開始接觸分析化學.無機化學是定性分析,而分析化學則是定量分析,無機化學實驗主要是看實驗現(xiàn)象,而分析化學實驗則要求進行定量計算,此外還涉及到異常值的取舍、有效數(shù)字的運算和顯著性檢驗等內(nèi)容.對于藥學專業(yè)的學生來說,學好分析化學尤其重要,因為它是其他專業(yè)課的基礎.
在學院轉型發(fā)展的大框架下,我們的培養(yǎng)目標發(fā)生了根本性的轉變,因此我們的培養(yǎng)方案和課程體系也要相應地進行調(diào)整[1].作者準備對分析化學的理論課和實驗課進行初步改革,將其與藥物分析專業(yè)課進行整合,精簡內(nèi)容,節(jié)省學時,重點加強學生的實踐能力的培養(yǎng),為用人單位培養(yǎng)應用型人才.
2014年下半年,藥學專業(yè)開始招收本科層次學生.作者意欲在本屆學生中實施分析化學的改革.下面從分析化學理論課程名稱和內(nèi)容、實驗課程名稱和內(nèi)容、實驗類型、實驗考核及實驗效果檢驗等方面進行探討,積累專業(yè)基礎課改革的經(jīng)驗.
1分析化學理論課程名稱和內(nèi)容的改革
藥物分析是采用分析化學的方法對藥品的質量進行檢驗,因此分析化學是藥物分析的工具,藥物分析是分析化學的應用,二者相輔相成,缺一不可.以往的分析化學理論課程主要講解各種分析方法,與藥物分析的聯(lián)系較少.為了凸顯兩門課程之間的這種基礎與應用的密切關系[2],作者欲將分析化學課程更名為“藥物分析基礎”,在教學過程中,除了講解各種分析方法之外,還要加入部分藥物分析的內(nèi)容,加深兩門課程之間的聯(lián)系.
以容量分析為例,在藥物分析基礎(即分析化學)課程的每一章內(nèi)容中,首先詳細介紹分析方法,然后講解所用標準溶液的配制及標定,最后加入采用此分析方法進行定量分析的藥物實例,其中必須包含標準溶液濃度和藥物的含量測定計算,鍛煉學生的計算能力.所選藥物實例最好是一些經(jīng)典藥物,同時也應該是實驗項目中的測定藥物.這樣從理論到實踐,從基礎到應用,環(huán)環(huán)相扣,使學生能更好地掌握所學內(nèi)容,并付諸實踐.
2分析化學實驗課程名稱和內(nèi)容的改革
分析化學與藥物分析互相補充,相輔相成,為了體現(xiàn)二者之間的密切關系,將分析化學實驗與藥物分析實驗合并,稱為“藥物分析綜合技能”.在藥物分析綜合技能中,前半部分主要進行分析化學基本操作及簡單藥物的含量測定,后半部分主要進行一些單方或復方制劑的質量檢驗,參考中國藥典的質量檢驗方法,讓學生提前熟悉法定藥品標準.藥物分析綜合技能中的大部分學時用于鍛煉學生的基本操作技能,同時加入部分綜合型與設計型實驗,培養(yǎng)學生的綜合能力.
3實驗類型的改革
目前的分析化學實驗主要以驗證型實驗和操作型實驗為主,鮮有綜合型和設計型實驗.這些實驗無法鍛煉學生的綜合技能,使所培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和綜合能力較差.在學院轉型發(fā)展的關鍵時期,我們準備將分析化學實驗中加入部分綜合型和設計型實驗[3],培養(yǎng)學生分析問題、解決問題和理論聯(lián)系實際的能力.為了讓學生既掌握扎實的基本功,又能發(fā)展創(chuàng)新能力,可按不同比例安排不同類型的實驗.操作技能型和驗證型實驗所占比例約為40%,綜合型實驗約占30%,設計型實驗約占20%,另有10%可安排一些趣味性實驗,增加實驗的趣味性,寓教于樂,讓學生快樂實驗,而不是為了做實驗而做實驗.
譬如綜合型實驗以維生素C片為例,首先要求學生自行配制和標定碘標準溶液,然后測定維生素C片的含量,接下來可以讓學生測一測日常生活中常見的含維生素C較多的蔬菜或水果,可將分析化學與藥物分析及生活中的實際應用聯(lián)系起來,使學生深刻體會到分析化學在各個學科領域及日常生活中的重要作用,從而更加認真刻苦地學習分析化學.
也可以讓學生以水楊酸為原料,自己合成阿司匹林,精制后檢測其質量,然后制成阿司匹林片,再檢測片劑的質量及其中的雜質.整個實驗中既涉及藥物化學中的合成、分離及純化技術,也包括藥物分析的分離檢測技術,此外還有藥物制劑技術.通過這個綜合實驗,可以鍛煉學生在各個相關學科的綜合技能,為學生今后的實習和工作奠定堅實的基礎.
再比如設計型實驗,實驗前一周,可以將普魯卡因的結構式提供給學生,要求學生分析它的結構特點及性質,推測可用何種方法進行鑒別和含量測定,然后寫出設計方案,方案中應包括試劑的配制、方法的選擇、實驗步驟的設計、數(shù)據(jù)的處理及結果的計算等.實驗過程中,要求學生按照自己設計的方案配制試劑并進行實驗,對實驗數(shù)據(jù)進行處理和計算,最后得出合理的結論.在此過程中,不能保證每一個學生都能成功完成實驗,可能會出現(xiàn)這樣或那樣的問題,引導學生分析問題產(chǎn)生的原因及解決辦法,加深學生對實驗目的及實驗原理的理解,開闊學生的視野,鍛煉他們應對不同問題的能力.
4實驗考核的改革
我們以前從未在藥學專業(yè)的學生中進行分析化學實驗技能考核,因此也無從知道學生的實驗效果.又因為實驗類型主要以驗證型實驗為主,學生大多是“按方抓藥”,實驗過程中沒有發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的相關鍛煉,沒有自己思考的時間,無法將理論與實踐進行有機結合,達不到應有的實驗教學目的,因此作者準備將實驗技能考核納入考試中[5].
考核過程中,首先需要制定一套實驗考核標準.既要包括定量分析中的一些基本技能,也要有綜合技能,可將容量分析法和儀器分析法均納入考核標準中.標準中的每一個實驗步驟應被賦予一定的分值,要求學生必須規(guī)范操作,否則不予計分.還要進行實驗結果和實驗報告的考核,主要考查學生運用分析化學的理論知識處理實驗數(shù)據(jù)的能力,通過化學專業(yè)術語描述實驗現(xiàn)象的能力,根據(jù)實驗結果判斷藥品質量的能力以及對反常實驗結果的分析、討論和解決能力.考核結束后,要求學生必須將所用的實驗用具清洗干凈方可離開,此項操作也應賦予一定的分值,培養(yǎng)學生及時清洗實驗器材的良好習慣.考核標準一定要內(nèi)容全面,應從多方面考核學生的實驗技能,不能僅僅拘泥于操作考核.可將出勤率、實驗報告、平時操作和期末實驗考核成績賦予不同的比例,綜合起來計算總分.
其次是在平常的實驗課中加強對學生基本操作技能的訓練[4].每次必須保證4學時以上的時間用于操作訓練,為了保證實驗質量,可以在實驗過程中,隨時抽查,及時糾正學生的錯誤操作,讓學生重視每一次實驗.然后將學生的錯誤操作制作成視頻或幻燈片,所有實驗完成后,抽出少量學時,讓學生觀看視頻或幻燈片,找出錯誤操作,提出改進方法,加深學生對正確操作的印象.通過一段時間的訓練,當學生已經(jīng)掌握定量分析的基本操作技能后,可將班級學生進行分組,輪流為同學們準備每一次實驗的耗材和試劑,在準備的過程中,鍛煉學生根據(jù)實驗內(nèi)容準確選擇實驗器具,同時熟練掌握配制各種濃度試劑溶液的方法.比如,維生素B1的含量測定中,中國藥典規(guī)定“取本品0.1g,精密稱定”,在準備實驗的過程中,有的學生可能準備的是托盤天平,還有的學生準備的是千分之一精度的分析天平,這就是對測量精度理解不準確造成的.發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象后,教師可以啟發(fā)學生對他們準備的實驗用具進行探討,讓學生用心思考或查找資料、同學之間互相交流或找教師咨詢,最后得出正確答案,在以后的實驗過程中就能夠正確選擇實驗用具.
最后抽出一部分學時組織學生進行實驗考核.考核采取抽簽制,實驗類型以設計型和綜合型為主,幾個教室可同時進行,每一個教室采用不同的測定方法,測定的是不同的藥物,這樣可以防止學生透漏考題、互相抄襲.
5實驗效果檢驗的改革
為了配合學校轉型發(fā)展及培養(yǎng)技能型人才的目標,我們準備進行實驗效果的檢驗.可以通過實時追蹤學生的實習與就業(yè)情況,定期到實習基地和工作單位進行調(diào)查,了解學生的實習和工作動態(tài),傾聽實習單位和用人單位對學生的評價,即時檢驗實驗效果,并及時調(diào)整實驗體系和實驗內(nèi)容,進一步完善實驗考核標準,真正培養(yǎng)出企業(yè)所需專業(yè)人才.
參考文獻:
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〔3〕蔡懷鴻,孟建新,楊培慧,等.藥學專業(yè)實驗課程整合的研究[J].廣東化工,2014,41(總267):176-177.
[關鍵詞]藥學;藥理化學;分析化學
隨著我國醫(yī)療事業(yè)的飛速發(fā)展與進步,藥學研究水平越來越高。其發(fā)展主要依賴于藥物分析技術,藥學研究對我國醫(yī)藥事業(yè)開發(fā)、創(chuàng)新、發(fā)展等方面具有重要促進意義,能夠間接提升我國經(jīng)濟水平,從根本上提高我國健康保障水平。
一、藥物化學和分析化學的基本概念
(一)藥物化學概念
所謂藥物化學主要是將化學分子原理應用于藥物研發(fā),從科學角度分析化學藥物的基本構成、生物效應及相應藥性原理等相關內(nèi)容,用于新類型藥物研發(fā)。藥物化學研究需要兩方面來共同促成,其一是生物學,另外一方面是化學,其在藥物研發(fā)中主要明確藥物的活性物質或藥性機制,分析患者用藥治療后,藥效對機體的代謝作用,及機體對藥物的適應情況及吸收情況等。
(二)分析化學概念
所謂分析化學主要是指對物質中相關藥物成分、不同結構含量等進行測量,將測量的物質指標進行化學分析,其屬于物質化學分析的一門科學,除此之外,有關于物質成分測量所用儀器也包含在內(nèi),屬于分析化學的一部分。分析化學中對藥物成分進行測量分析的方法被稱為化學分析法,這種方法在測量過程中主要應用天平和所要測量的物質及試劑,將其用玻璃器皿盛放,將所測量的物質成分計量指標與測量過程中出現(xiàn)的化學反應兩者相互對應分析,以此得出結論。另外一種分析方法即儀器分析,這種方法在滿足上述作用的同時還能夠進行微量分析及形態(tài)、結構分析等。
二、物理化學和分析化學的發(fā)展及作用
(一)物理化學和分析化學的發(fā)展
早在19世紀,物理化學這一概念被提出,并且于30年代和40年代蓬勃發(fā)展。物理化學概念被提出后科研人員研制出了磺胺類藥物,投放于臨床治療,響應效果較好,對患者的預防感染及臨床治療均具有一定促進作用,在投放應用的10年內(nèi),β內(nèi)酰胺類抗生素研發(fā)技術逐漸完善。于19世紀40年代有相關研究人員研究出了抗菌藥物的藥性、活性及藥物機理等,將其與藥物成分及結構等相關內(nèi)容相互融合,用于新藥的研制,就此不同種類藥物越來越多。于19世紀末時,通過研究人員的努力,對于新藥的研制不再僅依靠藥物活性機理及其成分結構方面入手,新藥的不斷研制也是物理化學逐漸認識的過程,研究人員能夠明確大部分種類藥物在機體中出現(xiàn)的生化效應,能夠明確不同類藥物應用于人體其活性及產(chǎn)生的藥效,就此于19世紀末可以通過不同類型、病癥患者的實際患病情況入手,分析患病原因,實現(xiàn)新類型藥物研發(fā),對癥下藥治療。于20世紀分析化學理念被提出。分析化學除了分析方法以外,其能夠用于新藥研制主要依賴于分析儀器,在不斷探索發(fā)展的過程中,儀器分析方法逐漸占據(jù)主要地位。在整個20世紀中,40年代至80年代之間,出現(xiàn)了三大重要學科領域,即材料學、環(huán)境學和生命學科,這三大學科通過與儀器分析方法聯(lián)合應用研究,在一定程度上成就、完善了分析化學,促進其發(fā)展進步。從當今環(huán)境來看,儀器分析方法又與計算機信息科技相互聯(lián)系到一起,以計算機為載體、以網(wǎng)絡信息為媒介,將分析化學中測量的數(shù)據(jù)、信息進行整理、收納,最終錄入電腦,實現(xiàn)信息傳輸及智能分析。目前,信息化儀器分析中最具代表性的即為傳感器的發(fā)現(xiàn)及圖譜快速檢索和實驗室自動化等。
(二)物理化學及分析化學的作用
從不同角度來講,物理化學和分析化學的作用存在一定差異,是不同的。物理化學更偏向于藥物活性、機理及藥性和機構的研究,極大促進了早期藥學的研究與發(fā)展,為后續(xù)的新類型藥物研發(fā)奠定了堅實基礎。同時,20世紀內(nèi)的分析化學主要是用于藥物成分、劑量的測量及化學實驗反應研究,其屬于實驗方法的一種,并且在儀器分析發(fā)展進程中,挖掘了與藥學有關的不同學科,為藥學研究提供更全面、系統(tǒng)的理論支持,促進藥學研究。當前,儀器分析法融合計算機信息技術,實現(xiàn)了儀器分析的智能化和自動化,其具有測量分析數(shù)據(jù)準確可靠、操作迅速等優(yōu)勢,但是從另一方面來講,儀器設備購置昂貴并且對儀器操作者要求較高,操作繁瑣,這些都是局限性。從大方面來講,物理化學和分析化學的豐富及發(fā)展對于我國藥學研究均具有一定促進作用,通過對不同藥物運作機制的研究和不同藥物成分實驗研究,研發(fā)了不同類型的新藥物,將其用于臨床治療。綜上所述,藥物化學和分析化學是藥學的重要組成部分,兩者在不斷發(fā)展中融合不同新技術,為藥物研發(fā)、臨床治療及醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展都起到一定促進作用,具有重要意義。
參考文獻:
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[3]彭婷婷,安蕓,董曉輝.高職高專藥物分析專業(yè)課程改革探討[J].齊齊哈爾醫(yī)學院學報,2011,32(18):3010-3011.
教師作為課程教學改革活動的實施者與組織者,他們的教學方式、教育思想直接影響著教學改革是否能順利開展并有效實施。教師應該在深刻認識到傳統(tǒng)教學中存在問題的基礎上樹立新的教學理念,從以傳授知識為主的應試型教育,轉變?yōu)橐耘囵B(yǎng)學生實踐動手操作能力、職業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新精神為主要目標的“理實一體化”教學模式,從以教師為課堂教學中心的注入式教育,轉變?yōu)橐越處熤鲗ё饔煤蛯W生主體作用有機結合的素質教育,從培養(yǎng)應試教育人才,轉變?yōu)榕囵B(yǎng)素質教育人才。“理實一體化”教學模式借助現(xiàn)代化科技手段的新型教學模式,并且結合本校實際情況,重新確定了分析化學課程所需掌握的基礎理論知識,并強調(diào)了基礎教育改革課程理念在化學分析課程教學中的滲透,同時增加了綜合型問題、研究型問題與創(chuàng)新型問題等課程內(nèi)容的教學,對課堂教學內(nèi)容進行優(yōu)化重組,進而形成“基礎型-綜合型-創(chuàng)新型”的教學新體系。例如,在分析化學實驗教學中,分別設計以基礎技能為主的實驗、知識與技能綜合性驗、具有開放性的創(chuàng)新型實驗,在基礎技能實驗中,教師精心挑選出化學分析課程的精髓,如分析天秤稱量練習、滴定分析法操作,重點訓練學生的基本操作技能,并且理解“量”的具體含義。在綜合性實驗中,設計了如雞蛋殼中鈣含量的測定、自來水中氯離子含量的測量、奶粉質量中重要指標的測定等創(chuàng)新性實驗,讓學生學會對知識的遷移能力,以及能夠靈活地運用分析化學的理論知識、化學實驗儀器,解決實際問題,有利于學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。這樣讓學生在做中教,教中學,加強學生在校學習內(nèi)容與實際工作之間的聯(lián)系與一致性,進而實現(xiàn)理實一體化教學模式。
2重組教學內(nèi)容,課程設計模塊化分析化學課程
“理實一體化”教學模式,是將理論知識講解與實踐教學、實驗教學有機融合的一種模式,其在教學內(nèi)容上的構建上,應以“實用為主,夠用為度,應用為本”為選擇依據(jù),改變原來課程的教學順序與教學體系,對教學重難點進行重組整合,分為若干個項目模塊,同時結合分析化學課程專業(yè)崗位技能要求,重點挑選出常見的化學分析方法、實驗原理、實現(xiàn)現(xiàn)象,弱化理論知識的推導驗證,加強分析化學實驗與實際應用教學的比例,以突顯出崗位的需求。并將理論知識的教學巧妙地融入到實踐教學中去,然后以實踐應用為主,理論知識為輔,組織課堂教學知識點,設計出從淺入深、從簡到難的課程項目。當前分析化學課程教學,多年來局限于傳統(tǒng)的教學模式,學生的實驗操作技能和實踐能力培養(yǎng)已經(jīng)不能滿足行業(yè)于企業(yè)的要求,為此,我們通過對化工行業(yè)與企業(yè)的調(diào)研,與企業(yè)共同解析化工生產(chǎn)和分析檢驗的主要環(huán)節(jié),針對每個項目的技能關鍵點設計技能模塊,按照技能模塊組織教學。主要分為分析天秤與稱量技術、誤差與分析數(shù)據(jù)處理技術、滴定分析常用儀器操作技術、酸堿滴定技術、氧化還原滴定技術、配位滴定技術、沉淀滴定技術、電位分析技術、紫外可見光譜技術、原子吸收技術、氣相色譜技術、高效液相色譜技術共12個項目。這些項目基本包含了分析化學中所常見的四大分析方法與實驗儀器分析,為了突出課程的實用性,在項目開始前,教師將所涉及知識點通過統(tǒng)一講解與學生自學的方式,讓學生掌握基本的理論條件,然后再進行實驗項目。讓學生在完成項目的過程中,學習新知識,邊做邊學,進而提高學生在分析化學方面的職業(yè)技能水平與實踐能力。
3改變教學方式,模塊教學現(xiàn)場化
分析化學課程傳統(tǒng)的實踐教學由于受到經(jīng)費、條件、環(huán)境等方面的限制,難以適應教學改革與應用型人才培養(yǎng)的實際需求。為此,在“理實一體化”教學模式下,應打破傳統(tǒng)教學中的課堂講解方式,將分析化學的專業(yè)知識與專業(yè)技能融合教學,以“課堂-工作間”的方式,把教室搬到車間、實驗室、化驗室進行現(xiàn)場教學,學生邊學邊做,讓學生完全參與到生產(chǎn)實踐過程中去,打破以往傳統(tǒng)的黑板上講解分析化學的抽象、脫離實際、空洞的教學方式,推行理實一體化課堂,將專業(yè)知識與專業(yè)技能教學有機結合,讓學生在做中學,在學中做,形成教、學、做合一,讓學生完全地參與到實踐生產(chǎn)中去。課外教學實踐是幫助學生熟悉職場環(huán)境、掌握工作技能的重要途徑,通常采用任務式教學模式,讓學生們在自主探索中發(fā)現(xiàn)問題,并且不斷地總結出完成任務的方法。例如,可以讓學生幾人一組,成立調(diào)查小組,分別調(diào)查在某一養(yǎng)雞場內(nèi),其土壤與飼料中重金屬離子是否超標,含量、分布情況。不同的學生會對于同一個問題分析的角度不同,課外教學實踐有利于拓寬學生的視野范圍,增強學生的團隊協(xié)作能力、人際交往能力。此外,學校還可以與企業(yè)、實驗室進行長期的合作,為學生提供實習基地,這樣實現(xiàn)產(chǎn)、學、研三方面的綜合,不僅為學生創(chuàng)造了良好的實踐機會,促進了學生適應工作環(huán)境能力,而且學生在理論聯(lián)系實際中發(fā)現(xiàn)了問題,可以有效地為企業(yè)提供技術支持,幫助他們解決企業(yè)生產(chǎn)中的問題。如與某水檢測實驗室建立合作,學生參與到水質監(jiān)測、樣本采集、數(shù)據(jù)分析等工作;與某農(nóng)業(yè)局建立合作,學生參與到土質土壤的pH值、有機物質、含氮量、含磷量等項目的分析監(jiān)測工作。通過實踐教學現(xiàn)場化,有利于強化學生的自主學習能力、社會適應能力、溝通能力、心理承受能力與實踐動手應用能力。
4以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為導向,構建科學考核體系
分析化學課程理實一體化教學改革,應以培養(yǎng)應用型、創(chuàng)新型人才為價值導向,構建科學的考核體系。將課程考核分為理論知識與實踐操作兩部分,學生總成績考核體系組成:40%化學理論知識考核+20%平時成績+40%實踐操作技能。實踐操作技能部分,主要從學生實驗操作規(guī)范性與熟練性、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗報告撰寫等方面進行考核,平時成績根據(jù)學生的日常學習態(tài)度、上課考勤記錄、課堂參與度、課后作業(yè)等方面給予綜合評分,要讓學生通過分析化學課程的學習,提高自身的化學檢驗、化學分析等方面的能力,使其專業(yè)技能達到國家所頒布的化學分析工種的職業(yè)要求標準。
5結語
綜上所述,“理實一體化”教學模式在分析化學課程改革中的應用,通過對課程教學內(nèi)容進行合理重組,創(chuàng)新教學體系,課程設計模塊化,項目設計現(xiàn)場化,同時采取豐富的教學手段與方式,有效地彌補了傳統(tǒng)分析化學課堂教學中的不足,調(diào)動了學生的學習熱情與興趣,提高課堂教學效果的同時,為滿足社會、企業(yè)發(fā)展需求培養(yǎng)出具有高素質、高水平、創(chuàng)新型、應用型的人才,為學生將來的就業(yè)奠定堅實基礎,符合當前本科教學改革發(fā)展要求。
作者:孫強強 單位:商洛學院化學工程與現(xiàn)代材料學院
參考文獻
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一、分析化學在本科教學中出現(xiàn)的問題
學校分析化學課程安排時課時安排不夠。分析化學較無機化學相比有以下特點:原理和儀器結構復雜、抽象、難懂;概念多、抽象、計算復雜、公式多難記憶。這就在客觀上造成了分析化學的教學中老師教學難,學生學習難,教學效果不太好現(xiàn)象。而學校安排的課時不太寬裕,老師要在規(guī)定的課時內(nèi)完成教學任務,只能摘重點講,按著PPT一頁頁的往下翻,不管學生聽懂沒,只按教學計劃講,因為時間緊湊,只能在一節(jié)課安排更多內(nèi)容才能完成教學安排?;旧蠜]有習題課與答疑課,這就導致學生很難理解課程內(nèi)容,也跟不上老師進度。學生在學習分析化學課時自信心不足,也不夠重視。原理和儀器結構復雜、抽象、難懂;概念多、抽象、計算復雜、公式多難記憶。學生理解起來難度較大,加之老師講課快,自己學習時間用的也不多,導致學生不懂得地方越積越多,而且有些知識點聯(lián)系緊密,就會出現(xiàn)這一節(jié)還沒聽懂,下一節(jié)又開始了,更不知道老師在講什么了。自信心與積極性受到了嚴重打擊,加之覺得學這門課沒有用,老師講的比較枯燥,自己以后也不會干跟分析化學有關的工作,考試過了就行,便產(chǎn)生放松甚至放棄的態(tài)度。于是便出現(xiàn)了逃課,課堂上睡覺、聊天、玩手機等不合適的行為,如此惡性循環(huán),不懂的地方越來越多,學習興趣越來越少。老師講課枯燥無味,課堂要求不嚴,缺乏與學生溝通。原理和儀器結構復雜、抽象、難懂;概念多、抽象、計算復雜、公式多難記憶,給老師備課帶來不小難度。很多老師上課很枯燥,沒有創(chuàng)新,引發(fā)不了學生興趣。學生課堂表現(xiàn)不積極,老師上課積極性也就不高了,照著PPT讀,一節(jié)課說個不停,與學生沒有互動,上課方式很機械,一點也不靈活。有的代課老師把主要精力都放在了科研上,輕視了理論教學,這也是教學效果不好的一個重要原因。平時課堂要求不嚴,期末考核較松,考前劃重點,有時甚至把考題范圍都給了,學生學習壓力不大,自然不會太用心。實驗安排的不合理。分析化學實驗大部分是驗證型實驗,做了一次又一次沒有太大變化。實驗講義太細致,實驗步驟詳細,所需要藥品溶液都已經(jīng)提前被準備好了,學生做實驗時只需按著講義機械的做就行,不能徹底理解實驗原理以及為什么做這個實驗。有的老師在實驗開始后便離開了,根本沒做到用心指導。有的學生根本不動手做,老師在監(jiān)督方面做得不到位。實驗結束后進行數(shù)據(jù)處理,有的學生也不認真處理,抄完就算完事了,能力一點也沒有提升。
二、關于分析化學教學與考核模式的探索
關鍵詞:分析化學實驗;教學改革;分析化學理論;反哺
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)22-0281-02
分析化學是化學類專業(yè)本科生的重要的必修專業(yè)基礎課程,分析化學的教學質量的好壞在培養(yǎng)化學類專業(yè)本科生方面具有舉足輕重的作用。分析化學實驗是以實驗操作為主的技能課程,其在分析知識的靈活應用和分析技術的訓練方面起到重要的作用,是理論聯(lián)系實際的橋梁。經(jīng)過學習分析化學實驗課程,學生能加深對基本知識如“量”與誤差的理解,熟練掌握分析化學實驗技能和基本操作,提高觀察、分析和解決問題的能力,養(yǎng)成良好的實驗習慣、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和實事求是的工作作風。
我校分析化學于2007年獲得碩士學位授權并開始招生,近年來分析化學方向獲得過省部級獎勵3次,承擔國家自然科學基金項目9項、省部級項目6項、廳級項目10多項,申請專利10多項,100多篇。針對我校十三五發(fā)展規(guī)劃,即從教學為主的高校逐步轉向以教學研究為主的高校,改革教學質量的任務也迫在眉睫。因此,筆者在在分析化學實驗教學的實踐中進行了包括實驗教材、實驗內(nèi)容、教學方法、考核方法等方面的大量探索,以強化了學生的理論知識和實際動手能力,同時通過實驗教學反哺分析化學理論課程的教學改革和建設,全方位提升分析化學實驗和理論課程教學質量。
一、精心選擇實驗教材,理論主講教師參加實驗課教學
分析化學理論教材和實驗教材均選自武漢大學編著、高等教育出版社出版的《分析化學》(第五版)和《分析化學實驗》(第五版),是高等教育出版社百門精品課程教材之一。筆者作為分析化學理論主講教師,一直參加實驗課教學,從而便于開展理論聯(lián)系實際的教學方法,便于發(fā)現(xiàn)學生理論學習和實踐操作方面的問題并及時解決問題。比如筆者根據(jù)學生用間接碘量法測銅合金中銅含量和絡合滴定法測定自來水硬度的實驗,將分析化學理論課內(nèi)容穿插在在實驗內(nèi)容中,使學生對相關知識的掌握理解加深,同時通過實驗課教學,使學生認識到樹立“量”的正確概念的必要性和正確性。
二、合理設計實驗教學內(nèi)容,體現(xiàn)層次性和實用性
以實驗教材為基礎,根據(jù)高等教育改革方向要求和我校教學研究型學校的發(fā)展要求,建立了“基礎型實驗、綜合設計型實驗、開放創(chuàng)新型實驗”的多層次實驗教學內(nèi)容體系,激發(fā)學生學習興趣,提高學生分析技能,突出創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)。
基礎型實驗是夯實學生實驗基礎、培養(yǎng)學生實驗基本操作實施能力的關鍵,因此針對基礎型實驗,教師應對學生的基本操作訓練進行全程指導,在天平稱量、溶液配制、滴定和重量分析等基本操作方面對學生進行專題訓練。讓每個學生都能規(guī)范和熟練地掌握上述基本操作。
綜合設計型的實驗是以綜合性、設計性分析化學實驗為主,結合分析化學的前沿技術和方法,體現(xiàn)系統(tǒng)性、前沿性和全面性,要求學生結合多種實驗操作技能、前沿技術和多個理論知識制定詳細的研究方案,設計具體的實驗路線,選擇合適的實驗操作儀器,以期提升學生對分析化學實驗中問題的分析能力和解決能力,注重學生的能力培養(yǎng),以養(yǎng)成良好的科學素質,基本掌握化學研究的一般方法。我們在綜合型實驗中開設了如“混合堿組成的測定”和“食用米醋中總酸量和氨基酸氮含量的測定”等實驗項目,聯(lián)系生產(chǎn)生活實際,既讓學生真切體會到化學實驗和生活息息相關,又培養(yǎng)了其利用理論知識解決實際問題的能力。
開放創(chuàng)新型實驗通過“挑戰(zhàn)杯選拔賽”和教師的科研課題而設計,依托學校開放實驗室平臺實現(xiàn),引導學生進入學術領域,促進學生的本科教學課程知識與學科科研的互動,調(diào)動學生學習該課程的主動性和積極性。通過“挑戰(zhàn)杯全國大學生課外學術科技作品競賽華東交通大學選拔賽”平臺,學生根據(jù)自己的興趣和指導老師的科研課題情況,自主撰寫項目申請書、項目方案設計和完成項目實驗內(nèi)容,從而啟發(fā)、激勵學生的創(chuàng)新思維,使學生進一步夯實分析化學理論基礎和實驗技能基礎,同時也使學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力得到發(fā)展。指導老師在評審挑戰(zhàn)杯項目申請書時,主要側重項目申請書有無獨特的見解、有無新穎的設計思路和有無現(xiàn)實可行性等,篩選出優(yōu)秀的挑戰(zhàn)杯項目參加“挑戰(zhàn)杯全國大學生課外學術科技作品競賽華東交通大學選拔賽”。例如篩選的層層組裝法構筑碳納米管修飾電極及其應用和無試劑型分子印跡電化學傳感器的研制和應用均獲得“挑戰(zhàn)杯全國大學生課外學術科技作品競賽江西賽區(qū)”三等獎。同時,筆者以科研為驅動力,帶動學科建設和實驗教學,每年從科研工作中抽取部分成果編寫實驗項目,確保實驗內(nèi)容與時俱進且具有較高的創(chuàng)新性。
三、建立閉環(huán)量化考核體系,提高教學效果
為充分調(diào)動學生積極性、自覺性、提高教學質量,并使成績能夠客觀地反映學生對知識和操作技能的掌握程度,我們建立了“實驗學習前(預習考核)+實驗學習中(平時考核)+實驗學習后(期末考核)”的閉環(huán)量化考核體系,并對各個環(huán)節(jié)的考核進行了具體量化(如表1所示)。
實驗預習考核能督促學生了解實驗的原理,明確實驗的難點、關鍵步驟,做到“有備而來”,帶著問題上課,發(fā)揮學生的主觀能動性。平時考核占比達到50%,注重延伸和累計效果,有利于培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膽B(tài)度。期末考核由筆試和操作考核兩部分組成,筆試主要考查分析化學實驗原理、實驗后的問題解決和重要實驗條件的把控等內(nèi)容,這些內(nèi)容與分析化學理論教學緊密相關,反哺理論教學;操作設計考核在考查學生基本實驗方案設計、操作能力、數(shù)據(jù)處理能力和實驗報告撰寫能力的同時還通過附帶思考題的方式考查學生的創(chuàng)新科研能力。
四、結語
實踐表明,分析化學實驗教學不僅是培養(yǎng)學生的基本實驗操作能力、解決實驗問題的思維能力和設計新型實驗項目的創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié),也是幫助學生牢固掌握分析化學理論,反哺理論教學的重要手段。通過實驗教學的改革,我們能明顯地感覺到學生在實驗積極性、理論知識掌握及實驗動手能力和創(chuàng)新能力方面的很大提高。為適應學校發(fā)展方向和社會發(fā)展需要,我們將不斷探索如何將分析化學實驗教學與理論教學、前沿科學、實際生產(chǎn)和現(xiàn)實生活需要更緊密結合,有效激發(fā)了學生學習興趣和熱情,提高學生綜合素質、創(chuàng)新實踐和科研能力。
參考文獻:
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關鍵詞:納米通道; ; 單分子檢測; DNA測序; 綜述
1引言
自20世紀70年代以來,隨著光學、微機電加工(MEMS)、納米科技等的飛速進展,已經(jīng)發(fā)展了一些可以使工作者在單分子水平上探索生命體系的新工具。它們主要包括原子力顯微鏡(AFM)、基于熒光的技術、光磁鑷等,這些技術已經(jīng)可以使人們探討生命體系的結構與功能。結合傳統(tǒng)的分析技術(例如,X射線晶體學、NMR與凝膠電泳等),單分子技術已經(jīng)在探索神秘的生命體系及其過程中(例如,DNA的復制、ATP的合成、不同物質穿越細胞等)展現(xiàn)了曙光[1]。
生物體內(nèi)存在各種各樣的及納米通道,它們是連接內(nèi)部與外部并進行能量、物質交換的途徑[2]??茖W家們受細胞膜上離子通道的啟發(fā)制備了多種人工體系,例如蛋白與人工固態(tài)等, 不僅促進了新型生物傳感器、納流控裝置、分子過濾設備、單分子檢測等方面的快速發(fā)展,而且極大地加快了第三代DNA測序研究的進步[3]。目前主要是從這些裝置的形狀上區(qū)分和納米通道:被簡單定義為直徑在1~100 nm之間,且直徑(d)≥其深度(l)的孔;如果孔的深度遠遠大于其直徑,則稱這種結構為納米通道。目前已構建的納米尺度裝置包括生物(通道)(由各類蛋白質分子鑲在磷脂膜上組成)、固態(tài)(通道)(包括各種硅基材料、SiNx、碳納米管、石墨烯、玻璃納米管等)及上述兩類相結合的雜化(通道)?;谶@些納米尺度裝置的,均將其簡稱為(Nanopore analytical chemistry)或分析學(Nanopore analytics)或學(Nanoporetics)?;诘膫鞲屑夹g可能是最年輕的單分子技術,該技術無需標記、無需放大[4]。2簡介
在的發(fā)展歷程中,有幾項工作是至關重要的。Coulter于20世紀40年代末提出了基于孔(Porebased)傳感的概念,并發(fā)明了庫爾特粒度儀(Coulter counter)[5]。庫爾特粒度儀的測量原理相對簡單(見圖1a),將一個帶有小孔(_SymbolmA@_m~mm)的絕緣膜分開兩個電解質槽,分別插入兩根電極后測量離子通過小孔時電導(電流)的變化。Coulter的發(fā)明不僅能夠測定小的粒子,更重要的是可以對細胞進行分篩和計數(shù),是歷史上為數(shù)不多的、對于臨床診斷與檢測具有革命性意義的發(fā)明。
另外,1976年Neher和Sakamann采用微米玻璃管所發(fā)明的膜片鉗技術,測量膜電勢、研究膜蛋白及離子通道,對于研究進程具有重要的意義,兩人于1991年獲得生理與醫(yī)學諾貝爾獎[6]。1977年Deblois和Bean采用徑跡蝕刻法使庫爾特粒度儀的孔徑縮小到亞微米,這樣可以檢測納米顆粒與病毒[7]。對于基于孔傳感概念的真正的第是1996年Kasianowicz等[8]采用從金黃色葡萄球菌分泌得到的崛苧兀ㄡHemolysin)鑲嵌于磷脂膜上,用于檢測單鏈DNA(ssDNA)(圖1b)。他們不僅將孔徑從m(mm)降到nm級,而且將分析對象從細胞擴展到離子與生物分子。另外,還引入了一個與化學緊密相關的問題 ―― 納米尺度界面問題(所有分析物與或通道均有相互作用),突顯了化學的重要性。該工作不僅宣布了學()的誕生,更重要的是它提供了快速、廉價DNA測序的可能性,使的研究得到了各國政府、各大公司及學術界的高度關注與投入。2001年, 物理學家們也加入到的研究中,Golovchenko等[9]采用離子束在SiN薄膜上制備固態(tài)孔。其優(yōu)點顯而易見,主要是經(jīng)久耐用,易于集成化。近年來將生物與固態(tài)孔相結合,形成了雜化孔,有望結合兩者的優(yōu)點[10];另外,還將玻璃納米管[11,12],單層石墨烯用來制備[13]。的研究是典型的交叉學科研究,目前朝氣蓬勃、方興未艾[14,15]。圖2列出了一些目前研究中采用的。
區(qū)域和放大器電容噪聲大于40 kHz的區(qū)域。首先討論1f區(qū)域,當無外加電壓時噪聲是平的,主要是由熱擾動引起的;當有外加電壓時噪聲與頻率的負二次方成正比。另外,1f的斜率值與離子穿越的流量有關。第二區(qū)域是高頻區(qū)域,隨著頻率的增加,噪音增高。在該區(qū)域,膜電容主導電流噪音平方譜,隨著測量頻率帶寬的增大,噪音增強。通常采用模擬或數(shù)字低通濾波器來減少高頻帶寬所引起的噪音,但同時,測量的時間分辨率將會受到較大影響,也會影響測量信號及掩蔽分子穿越的一些重要特性,特別是掩蔽DNA測序中的結構信息及單堿基分辨率。近年來,大量的工作在于改進分子穿越的信號質量,例如,通過改進支撐膜的物質的介電性質,優(yōu)化屏蔽效果可以減小膜電容;優(yōu)化的設計、選擇適當?shù)闹С蛛娊赓|和控制外加電壓等均可改進測量信號。更加詳細的有關噪音的工作可參考近期的一些工作及綜述[16~19]。
由于實驗考核是階段性的,目的是檢查學生階段學習之后的知識和技能的綜合運用能力。因此,實驗考核應結合前段所學的內(nèi)容,并盡可能反映出實驗操作質量的實驗。例如:在定性分析實驗中,選擇幾種常見陰陽離子混合液的分離和鑒定。將分析化學實驗的實驗一和二中的已知改為未知,但可以指定一定范圍,適當降低實驗考核難度。再如:在分析天平與稱量的實驗中,可以將筆試與稱量練習相結合,既考核學生的理論知識掌握情況,又注重學生的實際操作技能的培養(yǎng)。筆試知識點可以選擇:
①分析天平的性能測定(分析天平的結構、主要部件的名稱和作用,天平性能的檢測方法,天平的使用和保管規(guī)則共三部分的內(nèi)容);
②分析天平常見故障及排除方法;
③分析天平的使用規(guī)則(包括天平室的規(guī)則和分析天平的使用規(guī)則);
④分析天平的稱量方法(直接稱量法、遞減稱量法和固定質量稱量法三種基本方法);
⑤進入實驗實訓環(huán)節(jié),完成“實驗四分析天平的稱量練習”;⑥課后兩天上交完整規(guī)范的實驗實訓報告。實驗考核的內(nèi)容應該從一般的簡單實驗到較難的綜合實驗慢慢過渡,逐步提高。
二、公布實驗考核的內(nèi)容和要求
筆者認為,實驗考核應讓學生在有準備的情況下進行,事先將實驗考核的內(nèi)容和具體的要求印發(fā)給學生,等到考試時,再臨時抽簽,以確定每個人的具體實驗考核項目。一般是在相近的分組內(nèi)容中,相鄰或相對的實驗臺選擇不同的試題。例如:在定量分析中,從四大滴定中,各選擇一組實驗題。將分析化學實驗的實驗六至二十三作為內(nèi)容。教師從基本操作技能,儀器的使用、藥品的配制與取用,實驗步驟的安排、書寫,關鍵注意事項,實驗數(shù)據(jù)的記錄,誤差處理,實驗報告的正確書寫,課后實驗思考題的完成情況等幾大方面進行詳細要求。
三、儀器藥品的準備及收集結果
為了保證每個學生的實驗考核處于等同的條件下進行,實驗用品必須做好充分的準備。這樣根據(jù)實驗結果所作出的評定,才能反映各人完成實驗的能力。依據(jù)公平原則制定統(tǒng)一的評定標準。讓每位教師最多看兩名學生,只有這樣的紀律保證,才能使學生的實驗努力完成。例如:在定量分析中,誤差是評定實驗結果這一成績的重要指標。實驗完成后,及時收集“實驗結果”。實驗數(shù)據(jù)的記錄必須做到及時、準確、清楚,堅持實事求是的科學態(tài)度,嚴禁隨意拼湊和偽造數(shù)據(jù),盡可能采用列表法做原始記錄。實驗原始數(shù)據(jù)經(jīng)監(jiān)考教師檢查簽字后方可有效。而且允許學生實驗報告回去再做,然后統(tǒng)一交來。對實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象與問題,應加以分析和討論,總結經(jīng)驗和教訓。特別要在實驗過程中注重培養(yǎng)學生和年輕教師提高分析問題和解決問題的能力。
四、成績評定
這是一項綜合的、較復雜的工作,要制定出合理的科學的評分標準,可參照分析化學實驗附錄三:分析化學實驗基本技能考核項目與評分細則,宜采用等級制評分(5分制)。從分析天平的稱量操作,容量瓶、移液管的使用與定容、移取溶液的操作,滴定管的使用與滴定操作,分析天平、分光光度計、酸度計等精密儀器的操作。這四大方面,制定評分細則,超時扣分,應采用百分制較公平。對于定性分析、定量分析和儀器分析三部分內(nèi)容的評分細則,逐條逐項給出評分標準,并在今后的實驗考核中逐步完善。這樣,既突出了考核內(nèi)容的整體性,又把握了評分標準的可操作性。
五、考核后的分析講評