大型精密儀器在本科藥物化學實驗教學改革探索

李 娟，徐海偉，單麗紅，張秋榮，劉宏民

（鄭州大學 藥學院，河南 鄭州 450001）

大型精密儀器是高等院校創新人才培養和科學研究的重要支撐條件，在一定程度上彰顯高校的綜合實力和科研能力。目前高校大型精密儀器多為“專人管理、專人使用”模式，再加上大型儀器設備維護維修價錢昂貴，以及教學與科研相沖突等因素的制約，使得本科生學習使用大型精密儀器的機會較少甚至沒有，這就限制了本科生創新意識的培養和創新能力的提升［1-2］。高校如何合理使用和管理好大型精密儀器，在服務學校科研項目和地方經濟的同時，將大型儀器設備用于本科生實驗教學并深度開放，是提高本科教學質量和培養創新人才的重要途徑。

實驗教學作為高校本科教學體系的重要組成部分，是提升本科生創新能力和實踐能力的重要環節之一。目前部分高校本科藥學實驗教學仍然存在著諸多問題，如大型儀器設備的理論知識不足、實踐操作環節缺乏、理論與實踐脫節等，這些問題制約了本科生的創新思維和實踐能力的發展［3-4］。藥物化學是藥學領域的帶頭學科，是與生物學、化學、醫學等學科相互交叉滲透的綜合學科。藥學院要想實現高素質藥學復合型創新人才培養要求，不僅要開設藥物化學基礎實驗課，還應開設藥物化學綜合實驗課，即以科學研究思路為線索，圍繞創新藥物研究與開發實踐過程，將藥物設計與合成、藥物結構分析、藥效學與藥物毒理學等多門實驗課程有機結合起來，激發藥學人才的創新能力和實踐能力，促進藥學學科持續健康發展［5-6］。本文結合我校藥學院的實際情況，以及筆者這些年大型儀器管理及實驗教學方面的經驗，闡述了大型儀器設備用于藥物化學實驗教學的重要性與必要性。

一、大型精密儀器在本科藥物化學實驗教學中的應用現狀

近年來，隨著大型儀器設備的大批量引進，我校藥學院的科研水平得到了極大提升，但大型精密儀器在本科實踐教學方面明顯缺乏。大型精密儀器是高校教師進行科學研究的重要工具，也是本科生實驗教學的基本資源。大型精密儀器一定程度上代表科技前沿創新，及時讓本科生了解最新學術動態，能大大激發學生對科學研究的激情，因此對藥學實驗教學內容的改革勢在必行。目前我校藥學院本科藥物化學實驗教學主要存在以下幾方面問題。

（一）未設立專門的大型儀器分析實驗課

我院大型儀器設備主要用于教師的科學研究，在實驗教學方面的應用幾乎為零，部分大型儀器只做演示實驗，學生無法真正接觸到大型精密儀器。實驗教學課程過于單一，不能將多門課程的內容有機融合，導致學生親自操作大型精密儀器的機會很少甚至沒有，這樣學生很難將大型儀器設備的基本理論知識真正應用于科學實踐，更難以激發學生學習的積極性和主動性。

（二）大型精密儀器未對本科生開放

大型精密儀器的價格比較昂貴，功能相同的大型儀器一般只配備1～2臺，大型儀器設備的主要部件容易損壞，一旦出現問題，就會影響教師和研究生的科研工作。如果大型精密儀器用于本科實驗教學，儀器使用人數大幅增加，如何分組、培訓、合理安排時間等都需考慮在內。由于時間和空間的影響，教師在講授大型精密儀器時，只讓學生了解儀器開關及重要參數的設置，學生無法深入熟悉儀器的技術性能及其在藥學前沿領域的應用，這就造成了學生不愿主動操作大型儀器設備，極大影響了實驗教學質量的提升和創新人才的培養。因此，我院大型精密儀器應對本科生適時開放，同時實驗技術人員應對本科生加強儀器基本知識的培訓及儀器上機操作的系統培訓和跟蹤。

（三）儀器管理人員的積極主動性不高

儀器管理人員的主要工作是負責大型精密儀器的管理和維護，以及對儀器使用人員進行培訓。一方面，我院儀器管理員一般由專職教師兼任，他們有自己的教學和科研任務，無法全身心地投入儀器設備的管理。另一方面，學院在儀器管理上沒有相應的獎勵措施保障，導致部分儀器管理員的積極主動性不高。

二、藥物化學實驗教學改革措施

（一）加快儀器實驗教材的更新速度

傳統的教學模式以理論講解和實驗演示為主，主要是為教學服務的。綜合性大學提出了教學與科研相結合的方式，科研反哺教學，通過科學研究帶動教學，在實驗教學中增添了許多未知和待探索的因素，進行研究性教學，有利于激發學生做實驗的積極性和創造性［7］。由于科學技術發展極其迅速，大型儀器設備更新換代也日新月異，大型儀器實驗教學必須首先從教材出發，加快教材內容的更新速度。教材的更新往往離不開儀器管理人員和實驗技術人員的參與，因此我院結合實際情況，組織儀器管理人員和實驗技術人員參編大型儀器設備教材《大型儀器基本知識與操作技能》，將大型精密儀器技術與科學研究前沿動態緊密結合，強調其研究性與創新性的結合。

（二）采用開放式實驗教學的模式

首先我院將在時間和空間上向對科研感興趣的本科生開放，實驗中心可同時開設多個實驗項目，學生可根據自己的實際情況，在不同的實驗時間選修不同的實驗項目，這樣就能夠讓學生有更多機會接觸使用大型精密儀器［8］。教師可組織學生參與完成一些科技創新項目，學生獨立查閱文獻資料，提出科學問題，設計實驗方案，在與教師討論方案的可行性后，可獨立開展實驗項目，并對項目的研究數據進行科學合理分析，最終形成項目報告。這樣不僅提高了學生的創新能力和科研水平，也讓學生快速掌握了大型儀器的操作使用和性能開發。開放式實驗教學使學生的積極性和創新性得到了充分發揮，使學生的自我學習能力和自主創新能力得到極大提高，這些為學生將來的工作能力和科研能力打下了重要基礎，在培養創新人才和高素質人才中發揮了重要作用。

（三）加強對大型儀器管理人員的培訓

由于大型精密儀器具有結構復雜、精密度高、技術性能強等特點，儀器管理人員一般具備較好的基礎知識和專業素養，能完成大型儀器的常規維護、操作培訓、技術開發等工作。為了更好地推進大型儀器設備在本科實驗教學中的應用性，我院可設立專門的大型儀器設備管理崗位，實行大型儀器設備“專人專管”，加強對大型儀器管理人員的培訓。一是我院可在教師團隊中挑選專業素養高且經驗豐富的教師來擔任儀器管理員；二是儀器管理員可通過參加大型儀器培訓會和經驗交流會，及時掌握儀器的最新知識和技能，以及日常維護保養技術，提高專業水平和管理理念；三是我院可通過專業培訓來改變儀器管理員的思想認識，讓他們覺得管理儀器不再是一種負擔，要讓他們明白大型儀器設備在本科實驗教學中的重要性和必要性。

（四）加強對本科生使用大型儀器的培訓

本科生如何正確使用大型精密儀器，減少大型儀器的使用故障，是目前實驗教學面臨的一大難題。我院可通過以下幾個方面來加強對本科生使用大型儀器的培訓：一是通過多次舉辦大型儀器操作技術培訓班，為實驗技術人員和本科生講解大型儀器的操作方法，讓教師和學生更好地使用大型精密儀器；二是在本科生實驗教學中設置“大型儀器基本知識與操作技能”選修課，讓有興趣的學生積極參與這門儀器課程的學習，這樣能更好地培養學生的實踐能力和創新能力，讓學生更加主動地投入科學研究［9］；三是通過開展大型精密儀器系列講座、儀器技術前沿學術報告等活動，向本科生強調學習大型精密儀器對科學研究的重要性和必要性，鼓勵學生積極參與教師的科研項目，激發其學習大型儀器的興趣，拓寬學生的視野和科研思路，提升自身的實踐能力和創造能力，有利于高校對創新人才和高層次人才的教育和培養。

（五）完善藥物化學實驗教學內容

傳統的藥物化學實驗教學內容設計比較單一，合成實驗較多，用到的大型儀器設備幾乎為零。在本科生已具備藥學實驗基本知識的基礎上，可開設以科學研究為思路的實驗課程，將分子科學與生命科學有機融合起來，圍繞創新藥物研究與開發實踐過程，將藥物化學專業的核心課程，如“計算機輔助藥物分子設計”“藥物定性定量分析”“藥物結構確證”“藥效學”等內容綜合起來，涉及多個大型儀器設備和技術手段，如藥物分子設計軟件、液相色譜儀、質譜、核磁及活性測定等，以此加強對學生基本操作和技能的訓練，以利于培養學生的創新精神和實踐能力，適應社會發展的新需求［6］。通過新構建的藥物化學綜合實驗，一方面可以讓學生獨立查閱和總結文獻，設計實踐項目方案，通過教師與學生討論實驗方案的可行性和合理性，確定最佳實驗方案；另一方面將部分基本實驗操作與后續實驗相結合，節省了實驗課時，豐富了實驗內容；同時，讓學生真正利用大型儀器體驗科學研究的樂趣，激發學生對科學研究的積極性和創造性。

結語

將大型精密儀器應用到我院本科藥學實驗教學中，能夠提升藥物化學實驗課程的綜合性和創新性，調動學生的積極性和主動性，不僅能增強本科生愛惜和維護大型精密儀器的意識，還能讓學生快速熟練并掌握大型精密儀器的基本知識和操作技術，積極參與教師的科技創新項目，培養學生的創新能力和實踐能力，發掘其最大的創新潛能和知識優勢。