药学专业仪器分析的教学实践

摘要:目的:针对药学专业仪器分析教学中存在的教学内容不能满足社会需要、实验内容陈旧、学生实践和创新能力差等问题进行教学改革和实践。方法:对药学专业仪器分析课程的教学内容、教学手段和实验教学进行了教学改革。结果:通过对连续6届药学专业本科生的教学实践,学生的学习成绩、实验技能和应用能力明显提高。结论:在药学专业仪器分析化学教学中进行适合本专业特色的教学改革能提高学生的综合素质。

关键词:药学专业仪器分析教学内容教学模式

实验教学仪器分析是药学专业学生必修的一门基础课程和主干课程,其涉及的理论知识和实践技能广泛应用于药学各个领域[1]。但国内的仪器分析教学广泛存在着教学内容不能满足社会需要、不能反映新技术的发展、实验内容陈旧、学生实践和创新能力差的问题。对此,一些专家学者已经提出了进行教学改革的建议。俞汝勤院士提出应“把分析化学(包括仪器分析)方面的教学由数据与信息的获取,上升到注重实际问题的解决这一新高度”[2]。2008年召开的全国分析化学学科人才培养与教学建设发展战略研讨会上多位院士、专家提出应积极推动仪器分析教学改革。为了提高药学专业仪器分析课程的教学质量,笔者所在的教学团队对该课程的理论和实验教学进行了以能力培养为主要导向的教学改革与实践,从教学内容、教学手段和实验教学三个方面进行了一系列教学探索。

1教学内容

1.1结合专业特点,调整教学内容

由于药学的行业特点,仪器分析在生产、科研和服务领域运用越来越广泛,越来越多的企业、医院和科研院所等用人单位希望毕业生能熟练地运用紫外分光光度计、高效液相色谱等现代分析仪器,故在教学过程中适当增加了常用仪器的教学课时,从分析原理、仪器构造、操作方法、注意事项、方法建立和结果分析方面详细讲述,以满足在日后工作学习中的需要。而针对核磁共振等这类非实验室常规仪器,主要讲述其分析原理、样品制备和谱图解析方面的内容,而淡化仪器构造和原理的讲述。同时,在以前的教学中毛细管电泳和色谱联用技术被作为非重点章节,而随着科学技术的发展,这两部分内容在药学行业中运用的越来越多,故将这两部分内容的课时均适当增加,以适应药学行业的发展需要。

1.2建立与相关课程的交叉联系

仪器分析的教学内容在多门药学专业课中有所体现,故我们在教学实践中将药物分析、药物化学、天然药物化学、药剂学等相关专业课程内容及早渗透进来,建立了学生对课程的纵向理解。例如紫外可见分光光度法在药物分析中应用非常广泛,故在授课中引用了“紫外分光光度法测定盐酸氯丙嗪注射液和地西泮片含量”的药典实例。在讲述反相高效液相色谱时,引用药物分析中涉及的反相高效液相色谱法检测血清中苯巴比妥类药物作为实例,从色谱条件的选择、溶液的制备、样品的处理以及结果分析等方面系统介绍反相高效液相色谱法在药物分析中的应用。通过这样的教学实践,使仪器分析与其相关学科有效融合,为其它专业必修课的学习打下了坚实的基础。

1.3加入新技术、新热点的介绍

仪器分析属于与数学、电子学、物理学、计算机科学、现代信息技术科学交叉发展的学科[3]。随着电子技术、计算机技术和激光技术的迅猛发展,各类新的分析技术和仪器不断涌现。将这类内容渗透到日常的教学中,能潜移默化地增加学生对学科前沿的了解,拓宽知识面,提高实际应用能力。如在讲述核磁共振波谱法和质谱法时,介绍了2002年诺贝尔化学奖的两项成果,一项是“发明了对生物大分子的质谱分析法”,另一项是“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”,借此一方面使学生了解质谱和核磁共振技术发展的趋势是实现对生物大分子及复杂样品的检测,另一方面通过获奖科学家的成功经历来激励学生积极进取的精神。另外在学期结束时要求学生提交一份关于仪器分析新进展的报告,报告分数计入考试成绩,以此来督促学生查文献、找材料,通过自身学习来提升对学科前沿的了解。

2教学手段

2.1尝试在仪器分析课堂上采用案例法、PBL和sandwich教学法

仪器分析所涉及的知识内容在药物分析、药物化学、天然药物化学、药剂学等学科有广泛应用,在教学中加入生动、真实的相关案例,可以使课堂知识跟实际应用紧密结合,同时激发学生的学习兴趣和积极性。如在讲述原子吸收分光光度法时采用2012年“毒胶囊”事件作为案例,使学生了解原子吸收技术在药学领域的应用。同时将药典中相关案例拿到课堂上讲述或供学生讨论,使学生对国内外药学应用和研究领域有一定的了解。如2010版《中国药典》规定阿司匹林原料药使用直接酸碱滴定法进行测定,而阿司匹林肠溶胶囊、阿司匹林泡腾片、阿司匹林栓则采用高效液相色谱法方法进行测定,借此案例可加深学生对化学分析和仪器分析适用范围的理解,同时对我国药物检测标准有一定了解。PBL教学法(problembasedlearning)是以问题为导向的教学方法,该教学方法对于培养学生分析问题、解决问题的能力很有帮助。我们在仪器分析课堂上针对该教学法进行了积极的探索。如学生在学习了色谱分析法概论和气相色谱法后对色谱分析方法有了一定了解,在此基础上,将原理和仪器均相似的高效液相色谱法进行PBL教学法探索,以“提出问题、自主学习、课堂讨论、归纳总结”四个阶段教学代替传统的“复习旧课、上新课、巩固新课、布置作业”的教学模式,锻炼了学生查阅资料、综合理解、归纳总结及团结合作的能力。Sandwich教学法将教学实施过程分解为老师提出问题→学生分组讨论、汇报→教师总结等环节,这种“以学生为中心”的教学模式能极大地调动学生的积极性和创造性[4]。仪器分析由于内容枯燥、抽象且难度大,课堂上经常出现气氛沉闷、互动困难、学生厌学的现象,我们尝试在小班课堂上引入sandwich教学法,收到良好的效果。以光谱分析法这一部分教学内容为例,其涉及的分析方法都是基于物质发射的电磁辐射或物质与辐射相互作用后产生的辐射信号或信号的变化来测定物质的性质、含量和结构。所以在学习了紫外可见分光度法之后,在红外分光光度法的教学过程中引入了sandwich教学法,很大程度提高了课堂效率。

2.2立体运用现代教育技术

计算机多媒体和网络技术的发展对教育理念和教学手段产生了巨大影响,多媒体课堂教学和网络课程的综合运用,使教学内容变得更直观、准确、多样和前沿化。我们在仪器分析多媒体课件中更多地加入视频、音频、动画、图片、图表等元素,并设置更多的问题情境,增加交流互动。如电极的内部结构、分子的振动形式、原子吸收工作原理及色谱的分离过程,均通过播放视频结合教师讲解的形式来完成,这样学生更容易理解并能保持较高的学习兴趣。同时加大网络课堂的建设,拓展个性化学习空间。在原有校精品课程的基础上不断完善现有网络资源,及时更新教学视频、习题库、教学资源库等内容,提供好了更好的在线学习平台。

3实验教学

3.1改进实验内容

仪器分析实验是仪器分析课程中至关重要的实践教学环节,是学生学习各种实验方法、熟悉仪器性能和操作、理解消化理论知识最重要的途径[5]。现有实验内容中,验证性实验居多,综合性、设计性实验较少,实验课上,通常是学生在老师的指导下“照方抓药”,这固然可以培养学生严谨的科学态度和过硬的实验技能,但对培养学生解决实际问题的能力却少有裨益,故在实验课中增加了综合设计性实验的比例。如开设综合性实验“阿司匹林片中乙酰水杨酸含量的测定”,从仪器的校正、样品的制备、方法的建立和验证、方法的应用、结果的分析讨论等各步骤都应让学生全程参与。在开设综合性实验的基础上增加1-2个设计性实验,由教师拟定实验项目,学生通过查阅资料制定实验方案,独立完成实验操作,进行数据处理,最终得出实验结论。如“不同地区饮用水中F-和H+浓度测定”,鼓励学生采用化学分析法和仪器分析法相结合的方案,比较不同方法得出结果的异同并进行分析。

3.2改革实验授课模式

仪器分析实验教学往往由于实验条件限制存在每组人数多、学生实验机会少的问题,实验课上常以教师讲述和演示为主,学生被动接受,实验能力难以提高。故在改善教学条件的基础上采取以下措施:同时开设多个实验项目,将一个班的学生分到四个实验室,确保2-3人一台仪器,增加实际操作机会。同时为了解决理论教学进度滞后的问题,督促学生课前预习,并写出预习报告,上课时以教师提问为主来学习实验原理和仪器构造,这样既增加了学生的学习主动性,更使理论教学和实验教学紧密结合。同时为了解决教师口头讲述实验原理和使用方法占用大量时间,并且效果不好的问题,我们购买了大型分析仪器操作模拟软件供学生进行模拟操作,在对仪器有了较直观的认识后再进行真正的实验,这样做起来就得心应手了。

3.3改革实验考核模式

在对实验内容和授课模式进行改革之后,我们针对实验课的考核方式进行了改革。实验考核成绩包括考试成绩和平时成绩两部分,并提高了平时成绩在整个实验成绩中的比重,将原来平时成绩占30%调整为占50%。平时成绩按百分制,共包括5部分:实验预习(10%)、实验态度(10%)、操作技能(20%)、实验报告(40%)和综合能力(20%)。其中实验报告成绩的评定侧重实验结果的合理性而非准确性,即使实验结果不够准确,只要能在讨论部分合理地分析解释出现误差的原因以及避免再次出现此类问题的方法,同样能拿到较高的分数。综合能力考核侧重考查创新设计性实验中:设计实验方案、拟定实验步骤、选择试剂仪器、样品处理和测定、数据处理与结果分析等方面,全面考查学生的综合能力。

4结语

在药学专业仪器分析教学过程中,我们的教学团队注重改变传统的教学理念,努力实现从单纯的知识传递向学生能力培养的转变,从重知识轻能力、重理论轻实践向知识、能力、素质协调发展转变,着力培养学生的自主学习能力、思考能力和动手能力,促进学生全面发展。通过对连续6届药学专业本科生的教学实践,学生的学习成绩、实验技能、应用能力和综合素质明显提高,这些教学成果得到了相关专业课教师和用人单位的认可。

作者:王晓岚 段煜 单位:潍坊医学院

参考文献

[1]胡琦艳,陈云艳.药学专业仪器分析实验教学改革初探[J].中国医药导报,2012(34):150.

[2]俞汝勤,梁逸增.分析化学教学的发展[J].大学化学,2000(2):1.

[3]李发美,赵怀清,柴逸峰.分析化学[M].第7版.北京:人民卫生出版社,2011:4.

[4]袁萍,尹燕华,刘琳,等.Sandwich教学法在生物化学教学中的应用[J].中国高等医学教育,2013(8):103.

[5]管潇,张惠静,张梦军等.药学专业仪器分析实验教学探讨[J].基础医学教育,2012(8):597-599.