分析化学本科教学课堂实践研究

[摘要]笔者通过在《分析化学》本科生教学课堂实践中，运用生命分析化学前沿知识的穿插介绍，与单调、枯燥、简单的PPT展示课本知识等传统教学相比，这样可以丰富学生对分析化学前沿，包括单细胞和单分子分析，痕量活性组分在线、原位、实时分析，功能纳米材料在核酸组学、蛋白质组学中的应用，联用技术与联用仪器的使用等专业知识的了解，更能吸引学生的课堂注意力，提高学生课堂学习效率，进一步激发和培养学生的学习兴趣和科研兴趣。

[关键词]生命分析化学；分析化学前沿；化学专业；本科教学；课堂实践

二十世纪以来，生命、化学、医学、信息、材料等多领域不断交叉，尤其是分析化学与生理医学、计算信息科学等学科的融合，是学科领域间的重要发展趋势。早在二十世纪八十年代之初，我国学者就提出了“生命分析化学”这一新理念。生命分析化学不同于生物分析化学，已成为分析科学前沿领域[1]。

1基本概况

《分析化学》是高等师范院校化学专业的一门基础专业课程，让学生掌握基本原理和基本知识，并培养他们的基本操作技能，以使他们具备初步分析和解决问题的能力。笔者以《分析化学》(上册)授课为例[2]，所授课对象为贵州师范大学求是学院化学专业学生，授课时间属于大二上时间段，理论课共开设72学时，实验18学时。由于求是学院属于三本院校招生，学生具有基础相对较薄弱，学习成绩及学习能力水平参差不齐，因此，有相当一部分学生想通过考研得到进一步深造的机会。基于此，在分析化学基础专业课程教学时，通过对生命分析化学前沿知识的讲解，可以提高学生课堂学习效率以及培养他们的科研兴趣，引导提高他们的科研素养。

2生命分析化学前沿知识

2.1联用技术与联用仪器的使用。“三高”，即高灵敏度、高选择性、高通量，简单快速、自动化、智能化、微型化，是分析方法和仪器发展趋势所追求的目标[3]。高效色谱分离或电泳分离技术作为待分析组分高选择性的前提，再通过联用高灵敏的质谱或多级质谱检测或是其它的检测手段，便可实现“三高”的目标。在此时，课堂上引入牛奶中添加三聚氰胺的案例，正是由于目前分析方法所存在的缺陷，才导致不法份子通过非蛋白物质中的N也转化成蛋白中的N，而实质上，导致牛奶中的营养价值不高，更为严重的是，过多摄取三聚氰胺对婴幼儿大脑产生不良影响。现在国标法中完善三聚氰胺通过液相分离后，通过肽段序列质谱分析进一步验证牛奶中是否存在假蛋白。2.2痕量活性组分在线、原位、实时分析。到目前为止，生命科学、分析化学、物理学、信息技术等多学科的融合，所开发的先进分析方法及仪器等，绝大部分分析过程均需样品前处理，以离线分析检测为主。分析报道结果大多是静态、非实时现场的数据，这势必与实际生产生活情景所反映的结果存在差异，不能及时对实际生产、生物过程进行有效控制。基于科学技术发展分析研究原理，对活体实施无损采样，建立有效且实用的原位、在线、实时高选择性、高灵敏度的动态分析检测。2.3单细胞、单分子分析。在分析化学研究对象的层次水平上转变的知识讲解上，由常量组分、微量组分以及痕量组分分析，已向单细胞、单分子水平分析的转变。单纯通过PPT对知识的讲解及展示来看，学生只是被动地知道有这样的转变，但没有实质性的理解。如果给学生架构单细胞或单分子层面这么一幅图，学生更能轻易理解分析检测含量组分级别的差异。具体继而介绍现目前研究热点问题，如生物纳米孔技术在单分子领域研究现状，生物纳米孔技术就是近年来发展迅速的单分子研究手段，并已在纳米孔核酸测序领域取得了极为广泛的关注[4]。新兴的单分子纳米孔技术是建立在膜片钳技术基础上的膜通道仿生技术，其基本原理是利用电场力驱动单个分子或离子通过纳米孔引起的皮安级电流变化来进行单分子检测。一方面给学生介绍了研究对象向单细胞单分子水平的转变，另一方面通过研究热点的介绍，构建研究对象实质转换图，再者还可以进一步培养学生的科研素养。2.4功能纳米材料在核酸组学、蛋白质组学中的应用。现代分析化学不再局限于对物质的组成和含量的测定，随着物理科学、材料科学、生命科学等学科的发展，以及生物技术和计算机技术的引入，分析化学研究对象由原来的无机分析、有机分析发展到药物、环境污染物，以及核酸组学、蛋白质组学等与生命活性相关物质的分析。通过设计新型纳米材料，不同功能的，如氨基化、羧基化、巯基化等，不同形貌的，如纳米球、纳米点、纳米线、纳米棒、纳米片、纳米花等，以及不同结构的，如核-壳，核-壳-壳等不同特征的，通过数据库中搜集已发表的各种类材料的表观形貌图，让学生了解这些非常美妙的形貌图是怎么表征得来的，又怎么去分析，挖掘图信息，进一步让学生们了解并构架通过人工自组装的方式对材料的具体合成思路[5]。

3结论

尽管学生对专业学习目的和需求层次不同，在他们学习课堂中，一方面，老师通过向学生展示出一些生命分析化学前沿的“超纲”内容，开始时学生有点听不懂，后来讲得多了，同学们也愿意听，而且也更愿意花更多的时间来学习专业课《分析化学》；另一方面，向学生展示目前科研前沿进展图片，进一步提高他们的科研兴趣，培养他们的科研素养。

作者:龙星宇 单位:贵州师范大学