《現(xiàn)代儀器分析》教學(xué)創(chuàng)新體系在研究生教學(xué)中的研究與實(shí)踐*

姚 軍

(新疆醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830011)

《現(xiàn)代儀器分析》是我校藥學(xué)、中藥學(xué)專業(yè)碩士研究生的一門必修課程，它是以物質(zhì)的物理或物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)，探求這些性質(zhì)在分析過程中所產(chǎn)生分析信號與被分析物質(zhì)組成的內(nèi)在關(guān)系和規(guī)律，進(jìn)而測定物質(zhì)化學(xué)組成、形態(tài)和結(jié)構(gòu)分析的重要手段[1]。它具有靈敏度高、選擇性好、取樣量少、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于藥學(xué)[2]、中藥學(xué)[3]、食品安全[4]、環(huán)境科學(xué)[5]等方面，是研究生課題研究及將來職業(yè)生涯過程中的一門重要工具學(xué)科。本課程以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為總體目標(biāo)，通過講授最新儀器分析相關(guān)理論及方法，培養(yǎng)和訓(xùn)練研究生的儀器分析理論知識和實(shí)驗(yàn)技能，熟悉和掌握更多、更新、更高層次的分析儀器理論和分析方法，提升研究生現(xiàn)代儀器分析素養(yǎng)，提高其科研創(chuàng)新能力，為開展創(chuàng)新性的科研工作奠定基礎(chǔ)。目前，《現(xiàn)代儀器分析》課程已在我校開課20余年，根據(jù)藥學(xué)、中藥學(xué)研究生課題所需要儀器分析的知識、能力、素質(zhì)的要求，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為重點(diǎn)，不斷改革，構(gòu)建了科學(xué)的《現(xiàn)代儀器分析》課程教學(xué)創(chuàng)新體系。

1 教學(xué)創(chuàng)新體系的構(gòu)建

1.1 以學(xué)科知識任務(wù)為要求，開展混合式教學(xué)

在教學(xué)過程中，課程組始終秉承研究生課題的需求就是教學(xué)的目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容為研究生課題服務(wù)的理念，同時(shí)不斷探索教學(xué)方法，提升課程的高階性和挑戰(zhàn)度。《現(xiàn)代儀器分析》理論課主要以研究生課題中使用較普遍的光譜、色譜、質(zhì)譜三大類七種儀器作為授課內(nèi)容，由于研究生生源、專業(yè)、知識儲備等具有差異性，且理論內(nèi)容教學(xué)學(xué)時(shí)的分布長短不一，課程組以學(xué)科知識任務(wù)為要求，運(yùn)用混合式教學(xué)方式，充分發(fā)揮研究生的主觀能動性[6-7]，完成學(xué)生知識儲備，形成了以“課前微課+學(xué)習(xí)任務(wù)→課中翻轉(zhuǎn)課堂或案例討論→課后思維導(dǎo)圖+作業(yè)”的教學(xué)模式，同時(shí)根據(jù)研究生課題發(fā)展需要及儀器特點(diǎn)，建立了“專創(chuàng)融合”典型案例庫(如表1所示)，通過對案例的分析，讓學(xué)生掌握各種分析儀器的原理及應(yīng)用，將理論知識和實(shí)際應(yīng)用緊密聯(lián)系起來[8]。比如紅外分光光度法這一章選取“交通事故中車漆物證的傅里葉變換紅外光譜分析”這一文獻(xiàn)，通過對交通事故中汽車原廠漆，脫落原車漆和刮擦狀油漆等物證采用傅里葉變換紅外光譜儀進(jìn)行快速、準(zhǔn)確鑒別分析，對交通肇事案中責(zé)任劃分提供了可靠的分析方法。

表1 《現(xiàn)代儀器分析》課程主要內(nèi)容Table 1 Main contents of Modern Instrumental Analysis course

1.2 充分挖掘思政教育元素，發(fā)揮課程育人功能

育人為本，育德為先。2020年《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》中明確提出：要把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，要全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門課程的育人作用。課程組立足于《現(xiàn)代儀器分析》課程自身的特點(diǎn)，深入挖掘教學(xué)內(nèi)容中蘊(yùn)含的思政元素，收集思政教育素材，進(jìn)行歸納整理，建立“榜樣的力量”課程思政資源庫，授課過程中做到一個(gè)模塊、一位科學(xué)家、一段傳奇經(jīng)歷、一首弘揚(yáng)正能量的贊歌，力爭達(dá)到課程思政的目的。其中在人物選擇上多以中國科學(xué)家為主，尤其是身邊鮮活的人物和故事，使教育典型貼近實(shí)際、貼近生活、貼近學(xué)生[9]。比如在紫外-可見分光光度法和熒光分光光度法這兩個(gè)模塊時(shí)，講述我院陳堅(jiān)教授提出的多元熒光淬滅理論的重大意義，以及光纖藥物溶出度過程檢測儀的重大革新，宣傳老一輩專家扎根新疆，奉獻(xiàn)新疆的崇高精神，從而激勵年輕學(xué)子樹立大美新疆、大有可為的信心。

1.3 以設(shè)計(jì)型的實(shí)踐任務(wù)為抓手，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

《現(xiàn)代儀器分析》作為一門實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)課的重要性不言而喻。本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)以工作任務(wù)為中心，針對理論課上的每一類儀器都設(shè)計(jì)一個(gè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)(如表1所示)，在上課之初，發(fā)布給學(xué)生，學(xué)生進(jìn)行方案設(shè)計(jì)后交于指導(dǎo)教師，教師評閱合格后，學(xué)生可以在開放日進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)練習(xí)。例如：高效液相色譜法測定可樂中咖啡因和茶多酚的含量及方法學(xué)建立，這類方法是藥學(xué)研究生課題中常遇到的多組分含量測定問題，通過學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)、正式試驗(yàn)，最后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，經(jīng)驗(yàn)分享。為將來課題多組分含量測定培養(yǎng)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和正確的操作技能，全面提升學(xué)生的知識、能力與素質(zhì)，并為學(xué)生可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

2 教學(xué)創(chuàng)新體系的實(shí)施—以“紫外-可見分光光度法”為例

2.1 課前微課+學(xué)習(xí)任務(wù)，完成知識儲備

課前，教師將章節(jié)重點(diǎn)知識點(diǎn)錄制成微課推送至雨課堂平臺，并設(shè)置相關(guān)預(yù)習(xí)問題及案例討論引導(dǎo)學(xué)生有目的由淺入深的去學(xué)習(xí)，如表2所示。通過雨課堂測試了解學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況，檢驗(yàn)學(xué)生線上學(xué)習(xí)的成效。為進(jìn)一步提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力以及發(fā)散思維的能力，以“總也做不直的標(biāo)準(zhǔn)曲線”開展線上案例討論，使學(xué)生對系列對照品溶液的配制、朗伯比爾定律、朗伯比爾定律偏離等基礎(chǔ)知識有了更高層次的認(rèn)知。最后以我院陳堅(jiān)教授光纖藥物溶出儀的研發(fā)過程為思政素材，讓學(xué)生感悟老一輩專家扎根新疆、奉獻(xiàn)新疆、不畏艱難、勇攀科學(xué)高峰的崇高精神。

表2 課前學(xué)習(xí)任務(wù)Table 2 Learning tasks before class

2.2 課中開展翻轉(zhuǎn)課堂，提升高階思維能力

課程組根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置了多個(gè)專題作為翻轉(zhuǎn)課堂的任務(wù)，如表3所示。各小組通過抽簽認(rèn)領(lǐng)自己的專題，提前查閱資料，制作PPT，進(jìn)行課堂匯報(bào)，教師根據(jù)學(xué)生匯報(bào)的的內(nèi)容進(jìn)行現(xiàn)場提問，并隨機(jī)指定組內(nèi)一位同學(xué)回答，以激勵學(xué)生人人參與探究學(xué)習(xí)的過程。學(xué)生在此過程中，探究能力、分析能力及邏輯思維能力都得到了較大的提高。

表3 翻轉(zhuǎn)課堂的任務(wù)Table 3 Tasks in flipped classroom

2.3 課后思維導(dǎo)圖+作業(yè)，提升思維整合能力

思維導(dǎo)圖能夠很好的激發(fā)大腦的聯(lián)想、想象能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。學(xué)生通過繪制思維導(dǎo)圖分析、歸納知識內(nèi)容，鍛煉邏輯思維和發(fā)散思維能力[10]。同時(shí)以藥材中總黃酮、總多酚、多糖、總皂苷、總生物堿的含量測定為選題，突出紫外-可見分光光度法在藥材含量測定方法特點(diǎn)，完成作業(yè)文獻(xiàn)綜述。在撰寫綜述的過程，研究生的文獻(xiàn)檢索能力、閱讀能力、分析整理能力、綜合歸納能力和寫作能力等都能得到很好的鍛煉。

3 教學(xué)創(chuàng)新體系實(shí)施成效

3.1 新體系認(rèn)可情況

《現(xiàn)代儀器分析》課程教學(xué)創(chuàng)新體系得到了師生的廣泛認(rèn)可和肯定。學(xué)生評教分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)逐年上升趨勢，2019年和2020年年分別為90分和93分。學(xué)生在《現(xiàn)代儀器分析》課程學(xué)習(xí)體會中也表達(dá)了自己的感想，如“通過緊張有序的學(xué)習(xí)、研討、匯報(bào)等，掌握了紫外、熒光、紅外等儀器的基本原理、特點(diǎn)、使用方法和應(yīng)用，案例討論、翻轉(zhuǎn)課堂、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等，深化了所學(xué)的知識，提升了自身的邏輯思維能力和科學(xué)研究能力，為今后開展課題研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。”同行專家評價(jià)意見也反饋良好，如“《現(xiàn)代儀器分析》課程注重學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力的發(fā)揮，案例教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂的合理實(shí)施，取得了良好的教學(xué)效果，深受廣大研究生歡迎。”

3.2 學(xué)生成績對比分析

在2019年以前，該課程教學(xué)方式主要采用教師課堂講，學(xué)生被動聽，考核方式為末考卷面成績占70%，實(shí)驗(yàn)成績占30%進(jìn)行成績評定。教學(xué)創(chuàng)新體系考核方式為形成性評價(jià)，末考卷面成績占40%，實(shí)驗(yàn)成績占30%，課前微課+學(xué)習(xí)任務(wù)成績占10%，翻轉(zhuǎn)課堂或案例討論成績占10%，課后思維導(dǎo)圖+作業(yè)成績占10%。選取2016、2017、2018三年藥學(xué)研究生為A組和采用新體系的2019、2020、2021三年的藥學(xué)研究生為B組，對兩組的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行對比。兩組學(xué)生期末卷面考試成績統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表4，兩組學(xué)生總評成績統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表5。

表4 兩組學(xué)生卷面成績數(shù)據(jù)表Table 4 Two groups of students final exam score data table

表5 兩組學(xué)生總評成績數(shù)據(jù)表Table 5 Two groups of students total score data table

通過兩組數(shù)據(jù)分析，在卷面難度相當(dāng)?shù)钠谀┛荚囍校捎媒虒W(xué)創(chuàng)新體系的學(xué)生卷面成績明顯好于未采用教學(xué)創(chuàng)新體系學(xué)生的成績。總評成績也顯示出相同的情況，充分表明在研究生學(xué)習(xí)過程，采用混合式教學(xué)的教學(xué)創(chuàng)新體系有利于學(xué)生更好的掌握所學(xué)知識及提高能力。

4 結(jié) 語

《現(xiàn)代儀器分析》課程教學(xué)創(chuàng)新體系以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，通過混合式教學(xué)和設(shè)計(jì)型實(shí)踐任務(wù)的實(shí)施，讓學(xué)生在研討和實(shí)踐中汲取和深化知識，同時(shí)提高了學(xué)生的文獻(xiàn)查閱和分析能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力及寫作能力等。隨著科學(xué)研究的不斷深入，科學(xué)向綜合性發(fā)展的趨勢，在今后的教學(xué)中，本課程將積極進(jìn)行調(diào)整，如將流式細(xì)胞儀、激光共聚焦等藥學(xué)研究生常用儀器的相關(guān)知識點(diǎn)納入到《現(xiàn)代儀器分析》的教學(xué)中，為開展創(chuàng)新性的科研工作奠定基礎(chǔ)。