２０１１年２月 第２０卷第１期 中央民族大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＭＵＣ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｆｅｂ．，２０１１ Ｖｏｌ＿２０ ＮＯ．１ 《现代仪器与生物化学分析》课程教学改革与实践 姜 波，权春善，朴永哲，刘长建，郑 维，杨晓琴，李 慧 （大连民族学院生命科学学院，辽宁大连开发区１１６６００） 摘要： 注重教学方法和手段的改革，采用多媒体与虚拟仪器动画相结合，激发学生学习的积极性，提高教 学效果，培养学生创新精神，提高学生综合素质． 关键词： 现代仪器与生物化学分析；教学改革；多媒体与虚拟仪器 中图分类号：０６３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—８０３６（２０１１）０１—００９４—０３ 现代仪器与生物化学分析是一门具有多学科交叉性、发展性和前沿性的学科…，近年来在生物研究中 发挥着及其重要的作用．《现代仪器与生物化学分析》课程是我校生物工程专业学生必修的专业课之一．由 于该课程融合了生物化学、无机化学、有机化学、分析化学、光学、电子学、计算机等多学科的知识，加之新 的仪器和新技术的发展日新月异，同时课程内容中各章节间的关联性不强，内容多，并且抽象，利用传统的 教学方式学生难于很好的理解 “ ．因此在该课程的教学过程中，注重教学方法和方式的改革，激发学生 学习的积极性，在使用多媒体辅助教学的同时，引入虚拟仪器动画，收到了良好的教学效果． １ 注重课堂授课方法，提高教学效果 现代仪器与生物化学分析课程包括多种仪器的基本原理、仪器的结构及其应用，以及生物分子的经 典化学检测与现代仪器分析方法的建立及其原理等教学内容，由于不同仪器有不同的基本原理、仪器结 构和应用，在教学过程中应采取归类和对比的方法，便于学生理解和掌握．例如，将紫外一可见吸收光 谱、红外吸收光谱和分子荧光光谱归纳为分子光谱分析，在学生学习了这三章内容的基础上，加以归纳 总结，找出这三种分析方法在基本原理、仪器结构等方面的异同点，以及方法在应用上的差异．将气相色 谱、高效液相色谱、超临界流体色谱、薄层色谱及电泳、毛细管电泳归纳为分子分离技术，同样，在学生学 习了这六章内容的基础上，加以归纳总结，找出这六种分析方法在基本原理、仪器结构等方面的异同点， 以及方法在应用上的异同等．采用这种归类和对比的教学方法，可使学生不但能很好地掌握不同类型分 析方法的基本原理和仪器的结构、应用，对诸多分析方法形成全面、总体的认识，同时便于学生了解不同 方法、仪器间的各自的特点，从而对各分析方法之间的联系与区别有较好的理解．利于培养学生形成知 识链和科学逻辑思维，同时也利于培养学生综合应用已学过知识，凝练新的思路，锻炼创新思维． 绪论是课程内容的开始，讲好绪论是上好现代仪器与生物化学分析课程的关键一环，他能有效地激 发学生的学习兴趣和热情．为此，精心准备绪论课内容，在做好课程介绍和要求的同时，重点介绍在从事 生物化学研究过程中，由于新的分析理论和分析仪器的发明而获得诺贝尔奖的情况．在激发学生学习兴 收稿日期：２０１０—１１—１０ 基金项目：大连民族学院教改项目． 作者简介：姜波（１９６０一），女（汉族），辽宁大连人，大连民族学院生命科学学院高级工程师，主要从事生物化学分析 教学与研究． 第１期 姜波等：《现代仪器与生物化学分析》课程教学改革与实践 趣的同时，使学生对自己的专业加深了解，更加热爱本专业．例如，瑞典生物化学家梯赛里亚斯１９４０年 用他自己设计的新电泳装置成功地分离了血清中蛋白质的４个组分，即白蛋白、Ｏｔ、１３、和＾ｙ球蛋白，由此 获得１９４８年诺贝尔奖；英国分析化学家马丁和辛格共同发明分配色谱法，用于分离氨基酸混合物中的 各种组分，以及类胡萝Ｉ－素．由于这一贡献，马丁和辛格共获１９５２年诺贝尔奖；桑格找到一种试剂（２， ４一二硝基氟化苯（桑格试剂）），于１９５５年成功地测定了胰岛素的一级结构，因此获１９５８年诺贝尔奖； ６０年代后，桑格的工作转向核酸方面，致力于对核糖核酸和脱氧核糖核酸结构的分析研究．他利用酶的 生物活性，用生物学的处理方法，正确地确定了核糖核酸中每种碱基的排列顺序和脱氧核糖核酸中核苷 酸的排列顺序．他还发展了脱氧核糖核酸的精确快速分析法．他用此法于１９７７年成功地测定了细菌病 毒 ｘ．１７４脱氧核糖核酸分子的全部共５３８６个核苷酸的排列顺序．桑格因设计出这种测定ＤＮＡ内核苷 酸排列顺序的方法与ｗ．吉尔伯特、Ｐ．伯格共获１９８０年诺贝尔奖；美国科学家Ｊａｍｅｓ Ｗａｔｓｏｎ和英国剑 桥大学的Ｆｒａｎｃｉｓ Ｃｒｉｃｋ合作，通过对ＤＮＡ分子的ｘ射线衍射图分析，认为ＤＮＡ分子应是螺旋形的，并 确定其上重复排列的碱基对之间的距离为０．３４ｎｍ．经过努力，ＤＮＡ上螺旋结构终于在１９５３年被公布 出来．他们也由此获得了诺贝尔奖；霍奇金１９５７年测定了维生素Ｂ， 的结构，因测定抗恶性贫血的生化 化合物的基本结构而获１９６４年诺贝尔奖；斯坦主要研究氨基酸试剂和可定量测定蛋白质水解产物与生 物液体中氨基酸和缩氨酸的色层分离方法．发明氨基酸自动分析器，提出核糖酶的结构式，描绘出酶的 活动部位示意图．研究过链球菌蛋白酶、胃蛋白酶色层分离法．由于这些贡献，斯坦与安芬森、穆尔共同 获得１９７２年诺贝尔奖等．这些事例足以说明生化分析技术对生物化学的发展起着至关重要的作用． 在绪论中同时还介绍现代分析仪器在航天、军事、生活、生产等诸多领域中的广泛应用，从而使学生 感到学这门课程很有用处，激发他们对这门课程的好奇心和学习兴趣．例如，气相色谱、色谱一质谱联用 仪在宇宙飞船中的应用等． ２ 多媒体与虚拟仪器动画相结合，形象、生动地进行课堂教学 现代仪器与生物化学分析课程教学内容繁多，原理抽象，仪器结构复杂，仅靠传统的教学手段学生 难以很好地理解和掌握．另外，随着当代科学技术的发展，现代仪器分析的新理论、新方法不断涌现，为 使学生在规定的课时内理解和掌握分析方法的原理，理解和掌握仪器的基本组成和应用，了解和熟悉现 代分析日新月异的前沿性知识，仅依靠传统的教学方式是难以达到满意的教学效果．为了解决这些问 题，在教学中合理的应用现代教学手段是非常必要的．采用多媒体辅助教学，其优势在于非常直观、形 象，已成为有效的教学手段，在教学过程中发挥着重要的作用． 运用多媒体教学，将课堂中难以讲解甚至根本无法在黑板中画出的方法原理示意图、仪器结构示意 图等制成ＣＡＩ课件进行讲解，同时将一些原理、仪器的结构等较难理解的内容，插入动画，让学生一目 了然，提高学生的学习热情，从而使学生积极思维，改被动听讲为主动求知． 多媒体具有图文并茂的优势，大大丰富和增强了教学的表现力和感染力．例如，讲授红外吸收光谱 的基本振动形式时，如果仅用静止的画面，另外附加教师的手势，学生可能也较难理解什么是对称伸缩 振动、反对称伸缩振动、面内剪式变形振动、面内摇摆变形振动、面外摇摆变形振动、面内扭曲变形振动， 如果用动画来演示，就一目了然了．另外，对于仪器的内部结构的讲解，由于现代分析仪器价格昂贵，一 般均在几十万、甚至几百万，所以在现实中拆开一台昂贵、复杂的仪器让学生观察几乎是不可能的事．在 教学过程中，结合虚拟仪器动画，可使学生观察到仪器的内部结构，使学生更好地理解仪器分析的基本 原理和仪器的结构．例如，气相色谱仪、色谱——质谱联用仪、高效液相色谱仪的工作原理和基本组成以 及仪器各组成部分的工作原理和作用，通过虚拟仪器动画，直观、形象、生动地展示给学生，使学生容易 理解，并且印象深刻，激发了学生学习的积极性，提高了教学效果． 中央民族大学学报（自然科学版） 第２Ｏ卷 ３ 采用仿真仪器和视频，弥补实验课仪器设备台数的不足 现代仪器与生物化学分析是一门实验性较强的课程，通过实验课程能使学生进一步巩固所学理论 知识，使学生更好地理解理论内容，帮助学生深入掌握基本概念和基本原理，能提高学生的实践和动手 能力，对培养学生分析问题、解决问题的能力起着重要作用．但由于现代分析仪器价格昂贵，仪器数量有 限，这也是目前各高校相关专业普遍面Ｉ临的问题．如何利用有限的资源，如何利用现代多媒体技术，并将 两者很好地结合起来，仪器分析多媒体仿真仪器和视频的引入为问题的解决提供了很好的出路．通过运 用仿真软件，让学生在电脑上模拟仪器操作，同时与仪器的实际操作相结合．例如，气相色谱仿真软件可 通过电脑模拟一台气相色谱仪，学生可通过电脑界面选择分析样品、载气种类、载气流速、气化室温度、 柱温、检测器温度等仪器参数，模拟开机、点火、进样、样品测定等过程。学生通过仿真操作，不仅可以形 象地理解气相色谱的基本原理，而且能掌握仪器的操作和注意事项等，获得直观的感性经验，并能节约 实验成本．但是，仿真软件教学并不能完全替代其他的教学方式，在仿真实验后应让学生进行实际操作 实验，使他们在仿真环境下掌握的方法能够和实际相结合，真正实现将多媒体技术和现有的仪器条件协 调地结合起来，使学生最大地收益． 课程教学方法的探索是一项长期、复杂的系统工程．作为教师，要始终保持站在知识的前沿，不断调 整、充实教学内容，在教学活动过程中构建有特色的课程教学模式，提高课程的感染力、吸引力，使其具 有针对性和实效性，从而闯出一条培养学生综合素质、动手能力和创新思维能力不断提高的新路子． 参考文献： ［１］ 亓云鹏，范荣国，柴逸峰，等．《仪器分析》理论教学心得［Ｊ］．药学服务与研究，２０１０，１０（１）：７９—８０． ［２］ 张纪海，徐世超，王晓清，等．《仪器分析》课程教学改革及教材建设研究［Ｊ］．科技创新导报，２０１０，（５）：１８２． ［３］ 张梦军，邓金，张慧静，等．医学院校仪器分析教学改革的思考［Ｊ］．山西医科大学学报（基础医学教育版），２００７，９ （６）：６８４—６８５． ［４］ 熊小莉，何平，张延红．关于《仪器分析》课程教学改革的一些探讨［Ｊ］．四川教育学院学报，２００７，２３（５）：１０２ 一】０４． Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ＪＩＡＮＧ Ｂｏ，ＱＵＡＮ Ｃｈｕｎ—ｓｈａｎ，ＰＩＡ０ Ｙｏｎｇ—ｚｈｅ，ＬＩＵ Ｃｈａｎｇ—ｊｉａｎ， ＺＨＥＮＧ Ｗｅｉ，ＹＡＮＧ Ｘｉａｏ—ｑｉｎ，ＬＩ Ｈｕｉ （Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｄａｌｉａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６６００ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｍａｎｎｅｒ ｗｅｒｅ ｉｎｎｏｖａｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ—ｍｅｄｉａ ｗａｓ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｔｏ ｉｎｓｐｉｒｅ ｓｔｕｄｅｎｔ’Ｓ ｉｎｔｅｒｅｓｔ ｏｎ ｓｔｕｄｙｉｎｇ，ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ，ｃｕｌｔｉｖａｔｅ ｓｔｕｄｅｎｔ’Ｓ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ｓｐｉｒｉｔ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｅ ｓｔｕｄｅｎｔ’Ｓ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌ ｄｉａｔｈｅｓｉｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｏｄｅｒｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｎｄ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｔｅａｃｈｉｎｇ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ；ｍｕｌｔｉ—ｍｅｄｉａ ａｎｄ ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ［责任编辑：张 兰］