《現代儀器分析》教學創新體系在研究生教學中的研究與實踐*

姚 軍

(新疆醫科大學藥學院，新疆 烏魯木齊 830011)

《現代儀器分析》是我校藥學、中藥學專業碩士研究生的一門必修課程，它是以物質的物理或物理化學性質為基礎，探求這些性質在分析過程中所產生分析信號與被分析物質組成的內在關系和規律，進而測定物質化學組成、形態和結構分析的重要手段[1]。它具有靈敏度高、選擇性好、取樣量少、分析速度快等優點而被廣泛應用于藥學[2]、中藥學[3]、食品安全[4]、環境科學[5]等方面，是研究生課題研究及將來職業生涯過程中的一門重要工具學科。本課程以培養創新型人才為總體目標，通過講授最新儀器分析相關理論及方法，培養和訓練研究生的儀器分析理論知識和實驗技能，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，提升研究生現代儀器分析素養，提高其科研創新能力，為開展創新性的科研工作奠定基礎。目前，《現代儀器分析》課程已在我校開課20余年，根據藥學、中藥學研究生課題所需要儀器分析的知識、能力、素質的要求，以創新能力培養為重點，不斷改革，構建了科學的《現代儀器分析》課程教學創新體系。

1 教學創新體系的構建

1.1 以學科知識任務為要求，開展混合式教學

在教學過程中，課程組始終秉承研究生課題的需求就是教學的目標，教學內容為研究生課題服務的理念，同時不斷探索教學方法，提升課程的高階性和挑戰度。《現代儀器分析》理論課主要以研究生課題中使用較普遍的光譜、色譜、質譜三大類七種儀器作為授課內容，由于研究生生源、專業、知識儲備等具有差異性，且理論內容教學學時的分布長短不一，課程組以學科知識任務為要求，運用混合式教學方式，充分發揮研究生的主觀能動性[6-7]，完成學生知識儲備，形成了以“課前微課+學習任務→課中翻轉課堂或案例討論→課后思維導圖+作業”的教學模式，同時根據研究生課題發展需要及儀器特點，建立了“專創融合”典型案例庫(如表1所示)，通過對案例的分析，讓學生掌握各種分析儀器的原理及應用，將理論知識和實際應用緊密聯系起來[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，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行快速、準確鑒別分析，對交通肇事案中責任劃分提供了可靠的分析方法。

表1 《現代儀器分析》課程主要內容Table 1 Main contents of Modern Instrumental Analysis course

1.2 充分挖掘思政教育元素，發揮課程育人功能

育人為本，育德為先。2020年《高等學校課程思政建設指導綱要》中明確提出：要把思想政治教育貫穿人才培養體系，要全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用。課程組立足于《現代儀器分析》課程自身的特點，深入挖掘教學內容中蘊含的思政元素，收集思政教育素材，進行歸納整理，建立“榜樣的力量”課程思政資源庫，授課過程中做到一個模塊、一位科學家、一段傳奇經歷、一首弘揚正能量的贊歌，力爭達到課程思政的目的。其中在人物選擇上多以中國科學家為主，尤其是身邊鮮活的人物和故事，使教育典型貼近實際、貼近生活、貼近學生[9]。比如在紫外-可見分光光度法和熒光分光光度法這兩個模塊時，講述我院陳堅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，奉獻新疆的崇高精神，從而激勵年輕學子樹立大美新疆、大有可為的信心。

1.3 以設計型的實踐任務為抓手，培養學生創新能力

《現代儀器分析》作為一門實踐性和應用性很強的課程，實驗課的重要性不言而喻。本課程實驗教學以工作任務為中心，針對理論課上的每一類儀器都設計一個相關的實驗任務(如表1所示)，在上課之初，發布給學生，學生進行方案設計后交于指導教師，教師評閱合格后，學生可以在開放日進入實驗室進行實驗練習。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建立，這類方法是藥學研究生課題中常遇到的多組分含量測定問題，通過學生獨立設計實驗方案，進行預實驗、正式試驗，最后完成實驗報告，經驗分享。為將來課題多組分含量測定培養規范的實驗設計和正確的操作技能，全面提升學生的知識、能力與素質，并為學生可持續發展奠定良好的基礎。

2 教學創新體系的實施—以“紫外-可見分光光度法”為例

2.1 課前微課+學習任務，完成知識儲備

課前，教師將章節重點知識點錄制成微課推送至雨課堂平臺，并設置相關預習問題及案例討論引導學生有目的由淺入深的去學習，如表2所示。通過雨課堂測試了解學生對基礎知識的掌握情況，檢驗學生線上學習的成效。為進一步提高學生運用所學知識解決實際問題的能力以及發散思維的能力，以“總也做不直的標準曲線”開展線上案例討論，使學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知識有了更高層次的認知。最后以我院陳堅教授光纖藥物溶出儀的研發過程為思政素材，讓學生感悟老一輩專家扎根新疆、奉獻新疆、不畏艱難、勇攀科學高峰的崇高精神。

表2 課前學習任務Table 2 Learning tasks before class

2.2 課中開展翻轉課堂，提升高階思維能力

課程組根據教學內容，設置了多個專題作為翻轉課堂的任務，如表3所示。各小組通過抽簽認領自己的專題，提前查閱資料，制作PPT，進行課堂匯報，教師根據學生匯報的的內容進行現場提問，并隨機指定組內一位同學回答，以激勵學生人人參與探究學習的過程。學生在此過程中，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 翻轉課堂的任務Table 3 Tasks in flipped classroom

2.3 課后思維導圖+作業，提升思維整合能力

思維導圖能夠很好的激發大腦的聯想、想象能力，激發學生的創造力。學生通過繪制思維導圖分析、歸納知識內容，鍛煉邏輯思維和發散思維能力[10]。同時以藥材中總黃酮、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，完成作業文獻綜述。在撰寫綜述的過程，研究生的文獻檢索能力、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 教學創新體系實施成效

3.1 新體系認可情況

《現代儀器分析》課程教學創新體系得到了師生的廣泛認可和肯定。學生評教分數呈現逐年上升趨勢，2019年和2020年年分別為90分和93分。學生在《現代儀器分析》課程學習體會中也表達了自己的感想，如“通過緊張有序的學習、研討、匯報等，掌握了紫外、熒光、紅外等儀器的基本原理、特點、使用方法和應用，案例討論、翻轉課堂、實驗設計等，深化了所學的知識，提升了自身的邏輯思維能力和科學研究能力，為今后開展課題研究打下了堅實的基礎?！蓖袑＜以u價意見也反饋良好，如“《現代儀器分析》課程注重學生主動學習能力的發揮，案例教學和翻轉課堂的合理實施，取得了良好的教學效果，深受廣大研究生歡迎。”

3.2 學生成績對比分析

在2019年以前，該課程教學方式主要采用教師課堂講，學生被動聽，考核方式為末考卷面成績占70%，實驗成績占30%進行成績評定。教學創新體系考核方式為形成性評價，末考卷面成績占40%，實驗成績占30%，課前微課+學習任務成績占10%，翻轉課堂或案例討論成績占10%，課后思維導圖+作業成績占10%。選取2016、2017、2018三年藥學研究生為A組和采用新體系的2019、2020、2021三年的藥學研究生為B組，對兩組的學習效果進行對比。兩組學生期末卷面考試成績統計分析結果見表4，兩組學生總評成績統計分析結果見表5。

表4 兩組學生卷面成績數據表Table 4 Two groups of students final exam score data table

表5 兩組學生總評成績數據表Table 5 Two groups of students total score data table

通過兩組數據分析，在卷面難度相當的期末考試中，采用教學創新體系的學生卷面成績明顯好于未采用教學創新體系學生的成績。總評成績也顯示出相同的情況，充分表明在研究生學習過程，采用混合式教學的教學創新體系有利于學生更好的掌握所學知識及提高能力。

4 結 語

《現代儀器分析》課程教學創新體系以學生為中心，充分發揮學生的主體作用，通過混合式教學和設計型實踐任務的實施，讓學生在研討和實踐中汲取和深化知識，同時提高了學生的文獻查閱和分析能力、創新實踐能力及寫作能力等。隨著科學研究的不斷深入，科學向綜合性發展的趨勢，在今后的教學中，本課程將積極進行調整，如將流式細胞儀、激光共聚焦等藥學研究生常用儀器的相關知識點納入到《現代儀器分析》的教學中，為開展創新性的科研工作奠定基礎。