生物工程專業無機及分析化學實驗教學改革研究與實踐

歐光川 侯江華 王 瓊 袁 霖

（湖南科技學院，湖南 永州 425199）

生物工程專業是我校唯一的國家級特色專業，“無機及分析實驗”是生物工程專業學生必修的一門重要專業基礎課，也是培養高素質、創新型生物工程應用型人才[1]的必修課。隨著生物工程技術的發展和進步，使化學在生物工程學科中重要性越來越突出。扎實的化學基礎知識、熟練的化學實驗技能，將有利于學生在生物工程領域廣泛、深入地開展科學研究工作。配合生物工程專業綜合改革的實施[2]，在最近的生物工程專業基礎化學實驗教學大綱的修訂過程中，我們重點考慮了以下幾點：1、深入認識化學與生物工程專業的內在聯系，使開出的化學實驗項目能與生物工程專業內涵相融合。2、如何使生物工程專業學生在一個學期內較好的掌握無機及分析化學實驗方法和實驗技能。3、通過增加綜合性或設計性實驗項目的設置，培養學生創新能力和綜合

素質，以及嚴謹務實的工作態度、主動積極的探索精神，并使學生初步學會科學研究的方法。基于以上指導思想，我們將實驗課程的內容歸納為以下幾點：1、掌握無機及分析實驗的基本操作和技能（包括溶液的配制與標定，化合物的制備、提純和物理常數的測定，分析天平的使用，容量瓶、酸堿滴定管、移液管等玻璃儀器的操作）；2、掌握化學實驗中的四大滴定方法（酸堿滴定、配位滴定、氧化還原滴定和沉淀滴定）；3、熟悉常用儀器分析方法和原理（如紫外可見分光光度法、電化學分析法、色譜分析法）[3]。

1 實驗內容與學時分配

化學是一門應用性很強的實驗科學,實驗教學的水平與質量對培養人才的實驗能力起著至關重要的作用。對于生物工程專業的學生來說，要想應對今后諸如生物化學、分子生物學等學科的高精度、復雜的實驗，必須要有扎實的實驗基本功、良好的實驗技能及熟練實踐的能力[4]。

我們使用的教材是自編教材《基礎化學實驗教程》[5]，該教材內容涵蓋了無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗和物理化學實驗四大基礎化學實驗。非化學專業的無機及分析實驗課時為48學時，每周4學時。在實驗內容的選擇上，我們力求突出化學與生物工程專業內涵相聯系，為學生的將來更深入地開展科學研究工作打下基礎。

2 實驗教學形式

根據大學一年級學生的特點，為保證學生能掌握無機及分析化學實驗的基礎知識和基本技能，我們在教學過程中就教學模式、教學方法、考試安排等進行了如下嘗試。

2.1 以教師講授為主，輔以電教錄像和多媒體等手段

根據大學一年級新生的實際情況，學生來源于全國各地，每個地方開設中學實驗課的情況都不同，有些同學在中學階段根本就沒有做過實驗。為了照顧不同層次的學生，輔以電化教學是非常必要的。例如無機及分析實驗中必須掌握的基本操作包括洗滌、烘干、加熱、稱量（分析天平和托盤天平）等基本操作，溶液的配制與標定、容量瓶、移液管（吸量管）、酸堿滴定管等的使用。有些基本操作要求較高，操作細則較多。為了使學生從開始就掌握規范的操作，除了組織學生觀看錄像外，教師還要強調關鍵操作部分，每一次課重點抓一項基本操作。下課后把電教錄像上傳學生班級QQ群的共享里，班級所有同學隨時可以下載觀看學習。如果遇到問題，可以通過QQ留言的方式答疑，這樣的答疑方式不僅快速且方便。

2.2 理論聯系實際，培養學生的應用能力

在實驗內容的選擇上，減少無機實驗中定性實驗和驗證性實驗項目，增加綜合性設計性實驗項目，盡量選擇一些與生物科學相關的實驗項目。例如“食品中亞硝酸鹽的測定”、“葡萄糖注射液中葡萄糖含量的測定”、“水果中抗壞血酸（VC）含量的測定”、“補鈣制劑鈣含量的測定”和“胃舒平藥品中Al2O3和MgO含量的測定”等實驗均與生命科學相關。通過這些具體的實驗，使學生了解化學學科在生物學科中的重要性，以及在生物科學領域中的應用，為將來從事生物科學研究打下基礎。同時向學生介紹歷年諾貝爾化學獎獲得者的研究成果來了解生物化學在國內外的最新研究領域和發展方向。例如科學家的 “對G蛋白偶聯受體的研究”、“對核糖體結構和功能方面的研究”、“發現和改造了綠色熒光蛋白（GFP）”、“對真核轉錄的分子基礎的研究”、“對細胞膜中的離子通道的研究，對離子通道結構和機理的研究”、“發展了對生物大分子進行鑒定和結構分析的方法，建立了軟解析電離法對生物大分子進行質譜分析”等研究成果分別獲近幾年的諾貝爾化學獎[6]，這些發現都是用化學的實驗方法解決生物學科中的重要問題。一方面使學生擴大視野，提高學習興趣；另一方面使學生認識到化學學科在生物科學領域的重要性。

表1 生物工程專業無機及分析化學實驗內容及學時

合成和組成分析 2、確定化合物化學式的基本原理；3、滴定和重量分析的基本操作。11食品中亞硝酸鹽的測定4 4 綜合 選修 測定原理、比較測定過程中的因素對測定結果的影響，得出最佳測定條件。12 堿式碳酸銅的制備 4 1 設計 選修 通過制備條件和生成物顏色、狀態分析，研究配料比并確定溫度13酸堿標準溶液的配制和標定 4 1 綜合 必修1.標準溶液的配制方法—直接法和標定法，初步掌握用基準物標定溶液濃度的方法。2.酸堿標準溶液的保存方法。14工業純堿中總堿度的測定 4 1 綜合 選修 了解工業純堿的主要成份和總堿度測定結果的表示方法。15 有機酸含量的測定 4 1 綜合 必修 1.掌握有機酸當量測定的基本原理和方法。2.正確表示分析結果，計算平均偏差.16方案設計實驗(一)—NaH2PO4/Na2HPO4混和物中各組份含量的測定8 1 設計 必修1.掌握混合酸堿分析方案的設計；2.自行配制試劑，自行測定與處理分析結果，當場交實驗報告。17自來水的總硬度的測定 4 1 綜合 選修1.掌握配位滴定法測定鈣、鎂混合液中各含量的基本原理。2.掌握水的硬度的幾種表示方法。18 雙氧水含量的測定 4 2 驗證 選修 雙氧水的預處理及測定。19水果中抗壞血酸（VC）含量的測定 4 1 綜合 必修1.掌握碘標準溶液的配制及標定。2.了解直接碘量法測定VC的原理及操作過程。20水樣中化學耗氧量(COD)的測定 4 1 綜合 選修1.掌握水體中化學耗氧量的測定原理和方法;理解水體污染物的表示方法。2.水體中耗氧量的計算。21方案設計實驗(四)—葡萄糖注射液中葡萄糖含量的測定8 1 設計 必修 對較復雜的氧化還原體系的組分測定設計可行方案.22補鈣制劑鈣含量的測定 4 1 綜合 選修1.了解沉淀分離的基本要求及操作.2.掌握氧化還原法間接測定鈣含量的原理及方法.23氯化物中氯含量的測定(莫爾法) 4 1 綜合 選修 1.掌握莫爾法的基本原理和應用范圍。2.硝酸銀標準溶液的配制、標定和保存。24方案設計實驗(三)—胃舒平藥品中 Al2O3和MgO含量的測定8 1 設計 必修 1.置換滴定法的基本原理.2.應用控制酸度進行滴定的條件。

2.3 考試方式

實驗課雖然是考查課，為了學生能更好的掌握基礎化學的實驗技能，實驗考試成績由三部分組成，即平時成績（包括預習、實驗操作、實驗結果、實驗報告等）占60%，實驗操作考試（一般以最后一個實驗作為操作考試實驗）占20%，實驗基礎理論考試（采取閉卷考試）占20%。最后的成績三項總和，按優秀、良好、中等、及格和不及格給出成績，成績不及格的留級重修。

3 結論

無機及分析化學實驗課程實用性強，操作技術要求高，必須要經過嚴格的操作實踐， 才能真正的掌握其要領。一個學期要掌握無機及分析化學實驗課程中的所有實驗操作，對于生物工程專業的大一新生來說有一定的難度。所以，怎樣才能使學生在有限的時間里掌握這些基本的實驗技能，還有待于進一步的實踐和探討。

[1] 張敏，陳建民，管天球，余響華.地方本科院校生物工程專業應用型人才培養探索[J].湖南科技學院學報，2009,4(30)：97-99.

[2] 張敏，袁志輝，余響華，劉小文，李尊華.生物工程專業綜合改革的思考[J].廣州化工，2012，24(40)：160-162.

[3]范曉燕，劉艷.生物工程專業無機及分析化學課程的設計與實踐[J].化工高等教育，2005, 2: 39-41.

[4]陳勇智，廖建良，宋冠華.生物科學專業《無機及分析化學》課程的改革與探索[J].惠州學院學報，2005, 25(3):117-120.

[5]張敏.基礎化學實驗教程(第二版)[M].長春：吉林大學出版社，2009.

[6] http://baike.baidu.com/view/29887.htm, 2013-2-28.