《儀器分析》教學(xué)大綱

《儀器分析》教學(xué)大綱課程中文名稱：儀器分析課程英文名稱：InstrumentalAnalysis課程編號：J1257學(xué)分：2學(xué)時：32（其中：講課學(xué)時：16實驗學(xué)時：16實踐學(xué)時：0）開課學(xué)期：第5學(xué)期先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、無機及分析化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)后續(xù)課程：專業(yè)綜合實驗、科學(xué)研究訓(xùn)練、食品藥品微生物檢測、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)論文適用專業(yè)：生物工程使用教材：儀器分析（第四版），朱明華主編，高等教育出版社開課單位：生物與制藥學(xué)院課程性質(zhì)與課程目標本課程是生物工程專業(yè)的一門必修的專業(yè)核心課程。儀器分析是測定物質(zhì)的化學(xué)組成、含量、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)和進行生物工程領(lǐng)域化學(xué)問題研究的重要手段。它是建立無機及分析化學(xué)、有機化學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)等課程知識的基礎(chǔ)上，為食品、藥品以及相關(guān)化學(xué)問題的分析與檢測等提供重要的工具。本課程對畢業(yè)要求5.2具有重要支撐，具體課程目標如下：（1）掌握儀器分析的分類及在生產(chǎn)和科學(xué)研究中的作用，掌握氣相色譜、高效液相色譜、紅外光譜、紫外-可見光譜、原子吸收光譜、核磁、質(zhì)譜等現(xiàn)代分析檢測儀器的基本原理和儀器結(jié)構(gòu)，了解各類儀器的特點和應(yīng)用范圍；（2）能夠針對解決食品發(fā)酵與生物醫(yī)藥生產(chǎn)復(fù)雜工程問題的需求，選擇和使用現(xiàn)代分析檢測儀器和相關(guān)軟件，并能夠理解每種儀器和方法的局限性。（3）能夠基于生物工程專業(yè)的概念、原理、方法，并借助現(xiàn)代分析檢測儀器，對工程問題進行分析和有效表達。能夠針對食品發(fā)酵與生物醫(yī)藥生產(chǎn)復(fù)雜工程問題選擇合適的分析檢測儀器，對工程中的化學(xué)問題進行分析和有效表征，并對相關(guān)物質(zhì)的測定結(jié)果正確性進行重現(xiàn)性、精密度、線性相關(guān)性等分析和判斷。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系課程目標畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求（1）掌握儀器分析的分類及在生產(chǎn)和科學(xué)研究中的作用，掌握氣相色譜、高效液相色譜、紅外光譜、紫外-可見光譜、原子吸收光譜、核磁、質(zhì)譜等現(xiàn)代分析檢測儀器的基本原理和儀器結(jié)構(gòu)，了解各類儀器的特點和應(yīng)用范圍，對畢業(yè)要求5.2具有重要支撐；（2）能夠針對解決食品發(fā)酵與生物醫(yī)藥生產(chǎn)復(fù)雜工程問題的需求，選擇和使用現(xiàn)代分析檢測儀器和相關(guān)軟件，并能夠理解每種儀器和方法的局限性，對畢業(yè)要求5.2具有重要支撐。5.2能夠針對解決食品發(fā)酵與生物醫(yī)藥生產(chǎn)復(fù)雜工程問題的需求，選擇和使用生物工程領(lǐng)域常用的工程工具、相關(guān)軟件和現(xiàn)代分析檢測儀器，并能夠理解其局限性。5使用現(xiàn)代工具（3）能夠基于生物工程專業(yè)的概念、原理、方法，并借助現(xiàn)代分析檢測儀器，對工程問題進行分析和有效表達。能夠針對食品發(fā)酵與生物醫(yī)藥生產(chǎn)復(fù)雜工程問題選擇合適的分析檢測儀器，對工程中的化學(xué)問題進行分析和有效表征，并對相關(guān)物質(zhì)的測定結(jié)果正確性進行重現(xiàn)性、精密度、線性相關(guān)性等分析和判斷。2.2能夠應(yīng)用生物工程專業(yè)的概念、原理、方法，并通過文獻研究對工程問題進行分析和有效表達，證實對問題判斷和分析的正確性。2問題分析三、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)進度及教學(xué)要求3.1課堂授課序號章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配教學(xué)要求學(xué)生任務(wù)（用于及時分析課程目標達成度）作業(yè)要求課后要求課堂要求1第一章緒論概述儀器分析的基本內(nèi)容和分類儀器分析特點儀器分析在生產(chǎn)及科學(xué)研究中的作用儀器分析的發(fā)展趨勢1教學(xué)重點：儀器分析的基本內(nèi)容；儀器的分類；本課程的特點。教學(xué)難點：儀器分析的基本內(nèi)容和分類教學(xué)方法：ppt講授、討論查閱近5年《分析化學(xué)》、《分析試驗室》、《分析測試學(xué)報》、《理化檢驗》等期刊的目錄，了解近5年我國儀器分析研究的領(lǐng)域和方向（課程目標1）。復(fù)習(xí)梳理本章知識體系，為后面奠定清晰的思路和基礎(chǔ)（課程目標1）。掌握本課程知識體系，要求學(xué)生重點掌握儀器分析的分類（課程目標1）。2第二章氣相色譜分析氣相色譜法概述氣相色譜分析理論基礎(chǔ)色譜分離條件的選擇固定相及其選擇氣相色譜檢測器氣相色譜定性方法氣相色譜定量方法毛細管柱氣相色譜法氣相色譜分析的特點及其應(yīng)用范3教學(xué)重點：氣相色譜分析理論基礎(chǔ)、色譜分離條件的選擇、色譜儀器構(gòu)造、定性和定量方法教學(xué)難點：理論基礎(chǔ)、色譜分離條件的選擇、色譜儀器構(gòu)造、定性和定量方法教學(xué)方法：ppt講授、隨堂討論、案例教學(xué)完成課后習(xí)題3-4題，通過作業(yè)鞏固和掌握氣相色譜儀器構(gòu)造、理論基礎(chǔ)和定量定性方法，為選擇合適的分析條件，進行分離度的計算。（課程目標1）。復(fù)習(xí)本章重難點，查閱相關(guān)文獻并總結(jié)氣相色譜分析在食品發(fā)酵與生物醫(yī)藥生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用及其局限性；（課程目標2）在完成本章教學(xué)后安排隨堂討論：某濃香型白酒釀造企業(yè)所產(chǎn)白酒品質(zhì)變化的原因及分析方法（注：白酒主要呈香物質(zhì)為乙酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯）（課程目標3）。3第三章高效液相色譜分析高效液相色譜法的特點影響色譜峰擴展及色譜分離的因素高效液相色譜法的主要類型及其分離原理液相色譜法固定相液相色譜法流動相高效液相色譜儀高效液相色譜分離類型的選擇高效液相色譜法應(yīng)用實例液相制備色譜毛細管電泳3教學(xué)重點：影響液相色譜分離的因素、色譜儀器構(gòu)造、定性和定量方法、分離條件的選擇、制備色譜教學(xué)難點：色譜儀器構(gòu)造、定性和定量方法、分離條件的選擇、制備色譜教學(xué)方法：ppt講授、隨堂討論、案例教學(xué)完成課后習(xí)題3-4題，通過作業(yè)鞏固和掌握高效液相色譜的基本構(gòu)造，分離條件的選擇，定量和定性分析方法（課程目標1）。復(fù)習(xí)本章重難點，查閱相關(guān)文獻并總結(jié)高效液相色譜分析在食品發(fā)酵與生物醫(yī)藥生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用及其局限性（課程目標2）。在完成本章教學(xué)后安排隨堂討論：某L-異亮氨酸生產(chǎn)企業(yè)如何對高純度氨基酸產(chǎn)品進行檢測（注：副產(chǎn)物主要為纈氨酸、天冬氨酸等其它氨基酸）（課程目標3）。4第四章原子吸收光譜分析原子吸收光譜分析概述原子吸收光譜分析基本原理原子吸收分光光度計定量分析方法干擾及其抑制測定條件的選擇靈敏度、特征濃度及檢出限原子吸收光譜分析法的特點及其應(yīng)用原子熒光光譜法1教學(xué)重點：原子吸收分光光度計構(gòu)造、基本原理、靈敏度、特征濃度及檢出限教學(xué)難點：儀器構(gòu)造、基本原理、靈敏度、特征濃度及檢出限教學(xué)方法：ppt講授、隨堂討論、案例教學(xué)完成課后習(xí)題1-2題，通過作業(yè)鞏固和掌握原子吸收分光光度計構(gòu)造、基本原理、靈敏度、特征濃度及檢出限（課程目標1）。復(fù)習(xí)本章知識要點，查閱相關(guān)文獻并總結(jié)原子吸收光譜分析在食品發(fā)酵與生物醫(yī)藥生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用及其局限性；（課程目標2）。在完成本章教學(xué)后安排隨堂討論：某生物肥生產(chǎn)企業(yè)如何對產(chǎn)品中的重金屬含量進行檢測（課程目標3）。5第五章紫外吸收光譜分析分子吸收光譜有機化合物的紫外吸收光譜無機化合物的紫外及可見光吸收光譜溶劑對紫外吸收光譜的影響（溶劑效應(yīng)）紫外及可見光分光光度計紫外吸收光譜的應(yīng)用2教學(xué)重點：紫外及可見光分光光度計構(gòu)造、有機化合物的紫外吸收光譜、無機化合物的紫外及可見光吸收光譜教學(xué)難點：儀器構(gòu)造、紫外吸收光譜、可見光吸收光譜教學(xué)方法：ppt講授、隨堂討論、案例教學(xué)完成課后習(xí)題2-3題，通過作業(yè)鞏固和掌握紫外及可見光分光光度計的儀器構(gòu)造和基本原理（課程目標1）。復(fù)習(xí)本章知識要點，查閱相關(guān)文獻并總結(jié)紫外及可見吸收光譜分析在食品發(fā)酵與生物醫(yī)藥生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用及其局限性（課程目標2）。在完成本章教學(xué)后安排隨堂討論：生產(chǎn)過程中發(fā)酵液還原糖含量檢測方法，以及發(fā)酵液中還有哪些成分可以通過紫外及可見吸收光譜分析（課程目標3）。6第六章紅外吸收光譜分析光譜分析概述紅外吸收光譜的產(chǎn)生條件分子振動方程分子振動的形式紅外光譜的吸收強度紅外光譜的特征性，基團頻率影響基團頻率位移的因素紅外光譜定性分析紅外光譜定量分析紅外光譜儀傅里葉變換紅外光譜儀試樣的制備2教學(xué)重點：紅外吸收光譜儀構(gòu)造、定性和定量分析教學(xué)難點：儀器構(gòu)造、定性和定量分析教學(xué)方法：ppt講授、隨堂討論、案例教學(xué)完成課后習(xí)題2-3題，通過作業(yè)鞏固和掌握紅外吸收光譜儀構(gòu)造、定性和定量分析、特征吸收峰，基團頻率等基礎(chǔ)知識（課程目標1）。復(fù)習(xí)本章重難點，查閱相關(guān)文獻并總結(jié)紅外吸收光譜分析在食品發(fā)酵與生物醫(yī)藥生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用及其局限性（課程目標2）。在完成本章教學(xué)后安排隨堂討論：生物醫(yī)藥生產(chǎn)企業(yè)如何通過紅外吸收光譜對藥物的分子結(jié)構(gòu)進行初步分析（課程目標3）。7第七章核磁共振波譜分析核磁共振原理核磁共振波譜儀化學(xué)位移和核磁共振圖譜自旋偶合及自旋裂分一級譜圖的解析高級譜圖和簡化譜圖的方法13C核磁共振譜2教學(xué)重點：核磁共振波譜儀構(gòu)造、一級譜圖的解析教學(xué)難點：核磁共振波譜儀構(gòu)造、一級譜圖的解析教學(xué)方法：ppt講授、隨堂討論、案例教學(xué)完成課后習(xí)題2-3題，通過作業(yè)鞏固和掌握核磁共振波譜儀構(gòu)造、一級譜圖的解析方法（課程目標1）。復(fù)習(xí)本章知識要點，查閱相關(guān)文獻并總結(jié)核磁共振波普分析在食品發(fā)酵與生物醫(yī)藥生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用及其局限性（課程目標2）。在完成本章教學(xué)后安排隨堂討論：生物醫(yī)藥生產(chǎn)企業(yè)如何通過核磁共振對藥物的分子結(jié)構(gòu)進行初步解析（課程目標3）。8第八章質(zhì)譜分析質(zhì)譜分析概述質(zhì)譜儀器原理雙聚焦質(zhì)譜儀四極濾質(zhì)器、離子阱質(zhì)譜計及飛行時間質(zhì)譜計離子的類型質(zhì)譜定性分析及譜圖解析質(zhì)譜定量分析氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）質(zhì)譜-質(zhì)譜聯(lián)用（MS-MS）2教學(xué)重點：質(zhì)譜儀器構(gòu)造、定性和定量分析、圖譜解析教學(xué)難點：質(zhì)譜儀器構(gòu)造、定性和定量分析、圖譜解析教學(xué)方法：ppt講授、隨堂討論、案例教學(xué)完成課后習(xí)題2-3題，通過作業(yè)鞏固和掌握質(zhì)譜儀器構(gòu)造、定性和定量分析、圖譜解析方法（課程目標1）。復(fù)習(xí)本章重難點，查閱相關(guān)文獻并總結(jié)質(zhì)譜分析在食品發(fā)酵與生物醫(yī)藥生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用及其局限性（課程目標2）。在完成本章教學(xué)后安排隨堂討論：生物醫(yī)藥生產(chǎn)企業(yè)對發(fā)酵液中的藥物分析進行分析時，選擇LC-MS和LC-MS的依據(jù)是什么（課程目標3）。3.2上機實驗序號實驗名稱及內(nèi)容學(xué)時分配教學(xué)要求及教學(xué)方式學(xué)生任務(wù)（要求）實驗預(yù)習(xí)實驗操作實驗報告1實驗1食品中亞硝酸鹽含量的測定(課程目標1和2)4(1)掌握紫外可見分光光度計的結(jié)構(gòu)和工作原理；(2)掌握紫外可見分光光度計的使用和維護方法；(3)指導(dǎo)預(yù)習(xí)、示范操作、啟發(fā)思考。(1)了解實驗的目的和應(yīng)用范圍；(2)了解紫外可見分光光度計的結(jié)構(gòu)和工作原理。(1)能夠獨立完成紫外可見分光光度計的操作，并測定食品中亞硝酸鹽的含量(2)分光光度計的日常維護。(1)實驗數(shù)據(jù)的記錄、分析與解釋及實驗總結(jié)；(2)掌握紫外可見分光光度計的基本原理和儀器結(jié)構(gòu)，并了解其應(yīng)用范圍。2實驗2鄰二氮菲分光光度法測定鐵(課程目標1和2)4(1)掌握鄰二氮菲分光光度法測定鐵的原理、方法及操作要點；(2)能夠識別和判斷分光光度法顯色是否正常；(3)指導(dǎo)預(yù)習(xí)、示范操作、啟發(fā)思考。(1)了解實驗的目的和應(yīng)用范圍；(2)了解鄰二氮菲分光光度法測定鐵的原理。(1)能夠獨立完成外可見分光光度計的操作，并進行數(shù)據(jù)分析；(2)能夠熟練制作標準曲線。(1)實驗數(shù)據(jù)的記錄、分析與解釋及實驗總結(jié)；(2)掌握紫外分光光度計的基本原理和儀器結(jié)構(gòu)，并了解其應(yīng)用范圍。3實驗3氣相色譜的定性定量分析(課程目標1和2)4(1)掌握氣相色譜儀的結(jié)構(gòu)和工作原理；(2)掌握如何進樣、如何進行定量和定性(3)指導(dǎo)預(yù)習(xí)、示范操作、啟發(fā)思考。(1)了解實驗的目的和應(yīng)用范圍；(2)了解氣相色譜定量和定性的原理和方法。(1)能夠獨立完成開機、設(shè)置操作系統(tǒng)的參數(shù)、定量定性分析、關(guān)機、數(shù)據(jù)分析等基本操作。(2)能夠?qū)x器進行簡單的維護。(1)實驗數(shù)據(jù)的記錄、分析與解釋及實驗總結(jié)；(2)掌握氣相色譜儀的基本原理和儀器結(jié)構(gòu)，并了解其應(yīng)用范圍。4實驗4高效液相色譜在食品分析中的應(yīng)用(課程目標1和2)4(1)掌握高效液相色譜儀的結(jié)構(gòu)和工作原理；(2)掌握如何進樣、如何進行定量和定性(3)指導(dǎo)預(yù)習(xí)、示范操作、啟發(fā)思考。(1)了解實驗的目的和應(yīng)用范圍；(2)了解高效液相色譜在食品分析中的應(yīng)用；(1)能夠獨立完成開機、設(shè)置操作系統(tǒng)的參數(shù)、定量定性分析、清洗色譜柱、關(guān)機、數(shù)據(jù)分析等基本操作。(2)能夠?qū)x器進行簡單的維護。(1)實驗數(shù)據(jù)的記錄、分析與解釋及實驗總結(jié)；(2)掌握高效液相色譜儀的基本原理和儀器結(jié)構(gòu)，并了解其應(yīng)用范圍。四、課程考核方式及成績評定標準4.1課程考核方式期末考試采用閉卷考試的方式。課程成績=平時考核成績×20%+實驗成績×30%+期末考試成績×50%。4.2成績評定標準考核項目分值評分標準(%)100>x>9090>x>8080>x>7070>x>6060>x平時作業(yè)10準確率>90%，字跡工整，思路清晰，按時提交準確率>80%，字跡工整，按時提交準確率>70%或未按時提交次數(shù)為1次準確率>60%或未按時提交次數(shù)2~3次準確率<60%或未按時提交次數(shù)≥4次課堂專題討論10觀點新穎，創(chuàng)新性強，考慮全面、準確，切中要點，按時提交能夠形成自己的觀點，考慮全面，重點突出，按時提交所述內(nèi)容涵蓋主要知識點，考慮全面，重點突出，或未按時提交次數(shù)為1次所述內(nèi)容涵蓋主要知識點，考慮不夠全面或未按時提交次數(shù)2~3次所述內(nèi)容未能涵蓋主要知識點或未按時提交次數(shù)≥4次實驗報告30準確率>90%，創(chuàng)新性強，按時提交準確率>80%，思路清晰，按時提交準確率>70%，思路清晰，按時提交準確率>60%或未按時提交次數(shù)為1次未按時提交次數(shù)為2次期末考試50填空題：合計20分；考核專業(yè)基礎(chǔ)知識和課程目標1、2、3的達成度；選擇題：合計20分；考核專業(yè)基礎(chǔ)知識和課程目標1、2的達成度；簡答題：合計30分；考核專業(yè)知識和課程目標1、2、3的達成度；計算及分析題：合計30分；考核專業(yè)基礎(chǔ)知識和課程目標2、3的達成度；4.3課程考核對課程目