谈抗生素降解研究型教学实验设计

关键词：研究型教学；　实验设计；　抗生素

一、引言

近几年，我国教育行业为改善和提高大学生的创新能力，一直致力于研究型教学的推广。研究型教学是指将科学研究与教学实验相结合，将最新的科研成果及时补充到实验教学中，使教学内容得到补充和更新。而传统实验教学更侧重于基础性、验证性实验，不利于对学生的创新思维和综合能力的培养。因此，在对已有的经典实验有效改进的基础上，还要不断注入新鲜的血液，尤其是将国际上的研究热点、研究成果转化成具有前沿性、新颖性和挑战性的教学实验内容，将学生置于研究工作者的地位，使学生从中得到创新思维的训练，使学生有一种置身国家科技前沿的感觉，促使他们更加关心国家高科技发展，增加他们投身科学研究的愿望。伴随着科技的发展和人口的增多，环境污染问题变得日益突出，其中抗生素的污染与我们的生活密切相关，抗生素及抗生素生产产生的废料的存在对环境产生了极大的污染，抗生素废水具有很高的COD值，生物降解能力较低，同时还具有较高的毒性，人们对抗生素生产废水的处理研究不断深入细致，其处理方法有生物法、化学氧化法等多种方法。为了让学生对抗生素的检测和降解有更清楚的认识，掌握大型分析仪器的使用，我们在大量的教学和研究的基础上，设计一个涉及抗生素（以红霉素为例）的检测、降解方法和条件探索的研究型教学实验。该实验可以应用于应用化学、生物技术、化学化工和材料等专业的学生，具有广泛性。

二、主要实验仪器和试剂

高效液相色谱仪HPLC–紫外检测器（海能LC7010）、ODS-C18色谱柱（5μm，4.6mm×250.0mm）、超声振荡仪、旋转蒸发器、氮吹仪等。乙腈、甲醇（均为色谱纯）、K2HPO4、NaH2PO4（均为分析纯）、红霉素标准品（纯度≥99%）、Fenton试剂、高纯水等。

三、综合性实验内容的实施

该研究型实验要求学生分组分工合作，尽可能独立地完成实验设计和实验准备工作。指导教师为学生准备所使用到的试剂，并针对大型仪器—高效液相色谱仪的使用进行集中培训讲解，从旁协助学生完成样品的测定。学生则根据自己的时间和分工进行实验安排，及时向指导教师汇报实验进展。这样学生在实验开始之前要进行文献收集、知识整合，实验过程中要掌握实验技能、思考安排，实验完毕后对数据进行处理、分析，给出结论，从而达到了培养学生独立进行科学研究能力的目的。1.溶液的配制流动相的配制：称取K2HPO4约5.7g于200mL烧杯中，加适量高纯水使之溶解后转入1000mL容量瓶，用高纯水稀释至刻度即可得0.025mol/LK2HPO4溶液。红霉素储备液的配制：称取K2HPO4约4.6g、NaH2PO4约2.0g于200mL烧杯中，加适量高纯水使之溶解后转入500mL容量瓶，用高纯水稀释至刻度，得红霉素稀释液。准确称取红霉素标准品0.1g于25mL烧杯中，用10mL甲醇使之溶解后转入100mL容量瓶，用上述稀释液稀释至刻度，即得1000mg/L红霉素储备液。红霉素样品的配制：分别量取红霉素储备液0、0.5、1.5、2.5、4.0、5.0mL于10mL比色管中，并用上述所配稀释液稀释至5mL刻度线处，配成0、100、300、500、800、1000mg/L的红霉素样品。2.色谱分析条件的建立紫外检测器波长为215nm，总流速为0.8mL/min，柱温箱温度为35℃，检测时间为30min，进样量为20μL，流动相为60%乙腈-40%0.025mol/LK2HPO4溶液，记录色谱图至30min（约为保留时间的3倍）。3.红霉素检测标准曲线的绘制在上述实验条件下，我们得到了红霉素标准品的谱图信息（见图1、图2）。4.光-芬顿降解红霉素条件优化考察芬顿试剂配比、芬顿试剂氧化pH值、光照时间以及强度对红霉素降解率的影响，并分别绘制降解率曲线图，如图3所示。

四、实验安排与考核

研究型教学实验设计复杂，操作时间较长，因此对学生进行分组实验，每4人一组，学生根据自己的时间进行实验安排，分工协作，共同完成整个实验研究，在此过程中，要求指导教师从旁协助。研究型教学实验具有本身的特点，因此要改变传统的成绩考核体系，对于学生的考核从整体出发，与整个实验过程紧密结合，建立多元化考核体系。实验成绩应该包括：文献查阅、原理掌握、预习报告、出勤、操作、数据分析、结论、团队合作情况、实验报告及PPT汇报。通过这种考核方式，使学生能够认真对待每一个实验环节。

五、结束语

该实验能够充分发挥学生的主观能动性，学生根据实验目的提前进行相关文献及资料的查阅，透彻理解实验原理，熟悉实验步骤和操作，以便能顺利完成整个实验测试过程。最后对实验数据进行整理、分析、处理后撰写实验报告。在实验实施过程中，教师不仅仅起到指导作用，还要激发学生的思考创新能力，引导学生更深入地学习科研方法。通过对本实验的设计和推广，发现研究性实验教学的方法能设计出更多新颖的课题，提高学生学习兴趣，培养学生创新思维，帮助学生了解科技前沿，后期还要继续不断地改进，充实和完善，以便更好开展实验教学工作。

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作者：张玮玮 弓爱君 邱丽娜 单位：北京科技大学自然科学基础实验中心