“藥學儀器分析實驗”課程項目驅動式教學改革探索

2023-07-04 23:20:50王晨暉張焱周楨張敏李亦舟閆海龍

大學·教學與教育 2023年3期

王晨暉張焱周楨張敏李亦舟閆海龍

摘? 要：文章探索以項目為驅動的《藥學儀器分析實驗》課程教學改革途徑與效果。研究以2019級藥學專業共46名學生為研究對象，前16課時采用傳統講授方法進行儀器設備教學，即“設備原理—設備構造—設備使用方法—設備使用范圍”的講解方式，全程沒有科研項目依托；后16課時采用項目驅動法進行藥學儀器設備教學，依托科研項目使學生了解原理，使用設備，分析數據。比較分析兩種教學方式的學生成績和教學效果。成績統計結果顯示，兩種教學方式最終成績分別為87.3±7.2和90.1±6.1，表示項目驅動法顯著提高了學生對設備基礎知識的掌握；同時調查問卷顯示用項目驅動法進行儀器分析實驗教學使學生對學科前沿有更深入了解，對儀器分析手段的科學應用有更廣泛認識，而且增加了學習和科研興趣。研究表明，采用項目驅動法進行藥學儀器分析實驗課程教學，不僅能夠保證學生對儀器原理和操作熟練掌握，同時提高了學生的科研興趣，拓寬了學生的科研視野，該方法起到了科教融合的良好效果。

關鍵詞：項目驅動；儀器分析；科教融合

中圖分類號：R944.9? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）08-0124-04

基金項目：重慶市高等教育教學改革研究項目“‘ 以戰代練的《儀器分析實驗》科教融合探索與實踐”（項目編號：203199）；重慶市高等教育教學改革研究項目“《藥物發現簡史》課程思政模塊化教學模式構建與實踐”（項目編號：201002S）；重慶市教育委員會科學技術研究計劃青年項目資助項目“歐前胡素與膠原蛋白的光催化作用和機制研究”（項目編號：KJQN201900112）。

作者簡介：王晨暉（1988—），男，博士，重慶大學藥學院副教授，研究方向為藥劑學、藥用儀器分析的科研與教學（本文通訊作者）；張焱（1988—），女，碩士，重慶大學藥學院實驗師，研究方向為儀器管理、藥用儀器分析的科研與教學；周楨（1984—），女，碩士，重慶大學藥學院高級實驗師，研究方向為儀器管理、藥用儀器分析的科研與教學；張敏（1982—），男，博士，重慶大學藥學院教授，研究方向為藥學專業的科研與教學；李亦舟（1987—），男，博士，重慶大學藥學院教授，研究方向為藥學專業的科研與教學；閆海龍（1981—），男，博士，重慶大學藥學院教授，研究方向為藥學專業的科研與教學。

在科教融合培養人才的過程中，教學與科研始終是相互促進、相輔相成的。教師提高科研能力，有利于更加精準掌握專業知識，并及時將本學科最前沿的知識內容滲透到教學過程中，實現開闊學生學術視野、啟迪其科學思維、塑造其創新精神的培養目標。通過把科研成果轉化為教學內容，不斷完善和更新課程的教學內容，引導學生把課堂上學習的知識應用于實踐，并在實踐中理解掌握知識。在科研—教學—學習的過程中進行知識的創新、傳授、傳播和傳承，使師生在項目驅動式下進行學術探究，取長補短、開拓進取。

藥學是醫學領域重要的研究性學科，在教學過程中尤其要注重科教深度融合，理論與實踐并重。通過科教融合培養藥學人才，以學生發展為中心，加強科研同教學的有機結合，不斷推動優質科研資源轉化為育人資源和教學優勢、科研設施轉化為教學創新平臺、科研成果轉化為教學內容。然而在傳統藥學人才培養體系中，科教融合理念融入主干理論課程和對應實驗課程不深，特別是沒有對儀器類課程進行科教融合的改革和探索。學生在藥學儀器實驗課程學習過程中，往往感覺設備理論學習枯燥乏味，設備應用與前沿科學脫節。課程培養出的僅僅是儀器設備的“操作工”，而不是使用儀器設備的“科學家”，課程教學未達到預期效果。為此，筆者教學團隊開展了“藥學儀器分析實驗”課程項目驅動法教學的改革與實踐。這項教學改革探索旨在將科研項目貫穿于儀器學習過程中營造濃厚的科研氛圍，使學生開闊科研眼界，熟知設備科研用途，增強科研興趣，提升科研水平。

一、資料與方法

（一）一般資料

選擇重慶大學2019級藥學專業共46名學生為研究對象，配備助教2名，負責觀察、記錄與調研。

（二）方法

1. 教學方法

教學方法采用“項目驅動法”和“普通法”。“項目驅動法”依托科研項目進行藥學儀器設備的教學。具體方法：（1）依托本院承擔的國家級、省部級科研課題，介紹課題研究背景、研究意義和研究方法，并逐步聚焦于設備的科研使用環境及儀器分析需求；（2）以該課題實驗需求為導向，目的明確地開展“課題驗證實驗”，營造設備使用的真實科研氛圍，在實驗過程中融入儀器設備教學；（3）學生結合科研課題的背景對獲取的實驗結果進行自主分析和討論，最終對課題實驗得出結論；（4）教師準備3～5篇使用本儀器設備的最新高水平研究論文，再次營造基于真實課題的科研環境，要求學生討論回答課題中設備的應用需求、使用步驟以及結果分析。“普通法”采用傳統儀器設備教學方法，全程沒有科研項目依托。具體方法：（1）教師按照常規的講解方式講授設備原理—設備構造—設備使用方法—設備使用范圍，講授過程比較枯燥死板；（2）教學內容按照大綱要求開展“驗證性實驗”，采用教師演示儀器操作的步驟，學生觀看、記錄的方式進行學習，實驗項目內容為已經證實過有一定效果的實驗，實驗設計無創新性和新穎性。

2. 教學實驗開展與評估

實驗課程總學時為32個，每個實驗分配4個學時，一共開設8個實驗。前4個實驗采用“普通法”教學，后4個實驗采用“項目驅動法”教學，在第4個實驗和第8個實驗教學完成后分別進行一次總結考試，兩次考試難度相同，對兩種教學方法的學生成績進行評價；并且在課程結束后對學生進行無記名問卷調查，對教學效果進行分析。

（三）統計學處理

采用SPSS20.0統計學軟件進行t檢驗，以檢測兩種教學方法的教學效果是否具有顯著差異。

二、結果

（一）問卷調查結果

共發放問卷46份，收回問卷46份，回收率100%，全部為有效問卷。調查結果表明，所有學生認為通過“項目驅動法”學習對學科科研前沿有更深入了解，76%的學生認為通過“項目驅動法”學習對儀器分析手段的科學應用有更廣泛認識，60.9%的學生認為通過“項目驅動法”學習增加了科研興趣，95.7%的學生認為“項目驅動法”增加了儀器學習的“故事性”進而提高了學習興趣，97.8%的學生認為“項目驅動法”優于傳統教學方法（表1）。

（二）學生成績分析結果

經“普通法”教學前四個實驗考試平均成績為87.3±7.2，經“項目驅動法”教學后四個實驗考試平均成績為90.1±6.1，兩種教學方法考試成績差異有統計學意義（P＜0.05）。

三、討論

藥物科學是一門綜合性學科，是一個國家綜合實力的重要體現，隨著中國國家實力的增強，很多領域已取得了舉世矚目的成就，但是藥學學科實力與國家實力明顯不匹配，在《構建可持續發展的醫藥創新生態系統：深化臨床研究體系的設計和實施》研究報告中［1］，美國對全球創新貢獻率高達50%，位居榜首且獨占第一梯隊；日本、英國、德國和瑞士等制藥強國位居第二梯隊，創新貢獻率5%—10%；中國則以低于5%的貢獻率被列入第三梯隊。造成這種局面的原因是多方面的，但其中很重要的原因是我國培養的藥學人才創新力不足，科研水平與發達國家仍有差距［2-3］。這就要求高校在藥學人才培養過程中，注重科研素質的培育和科研興趣的培養。自國家提出科教融合以來，各個學科都進行了深入系統的教學改革與實踐，藥學課程中，經典的藥學主干課程和對應課程實驗都進行了積極的探索，但是藥學儀器分析實驗課程作為藥學課程體系中比較邊緣的一門課程，沒有受到人們廣泛的關注。現在大多數的儀器實驗教學僅僅以將設備原理與操作灌輸給學生為目的，教師滿足于完成固有章節教學內容，教學內容中欠缺深層次科研內涵，嚴重扭曲了儀器分析實驗課程作為科研實戰演練的本質［4-5］。儀器學習過程沒有科研針對性，學生只能死板地接受沒有科研環境的機械式教學，思維漸漸僵化，最終被培養成為一名設備操作工，而不是具有巨大潛力的科研專家。然而在藥物研發高度依賴高精尖設備的今天，藥學儀器分析實驗課程的重要意義逐步顯現［6］。藥學儀器分析是藥物研發過程中科技人員的武器，沒有先進儀器的支撐，藥物研發舉步維艱［7］。因此，在藥物儀器分析實驗教學陣地上進行科教融合教學改革實踐非常重要。

（一）改善教學硬件，更新教學內容，實現科教融合

在開展藥物儀器分析實驗課程科教融合改革與探索中，本研究將本科教學實驗室不具備的高端研發設備納入了課程大綱中，如核磁共振儀、流式細胞儀、質譜儀、激光共聚焦顯微鏡等，在這些一線科研設備的支撐下，本科生可以學習科研活動中主流的實驗技術，了解前沿科研設備的實際應用環境，對他們科研水平的提升大有裨益［8-9］。在此基礎上，本研究進行以藥物研發流程為主線的課程編排，增強課程科研邏輯性與連貫性。為避免儀器分析課程章節設計獨立，提高內容的科研內涵，本研究結合真實新藥研發流程，實現從源頭化合物結構分析，貫穿至細胞水平分析檢測，動物水平藥效學和藥代學分析，直到下游藥物制劑優化制備的系統性、邏輯性實驗設計。為更進一步提升課程的科學內涵，在儀器教學中結合前沿國家級或省級科研課題，增強儀器學習的科研內涵。通過聯合最前沿的科研動態，提煉科學研究成果，不斷豐富拓展和更新教學內容。及時將這些科研設備實驗方法、實驗方案及典型案例納入教學內容中。學生能親自操作儀器，并將所學實驗操作技能及思維方式應用到實際科研工作中，實現“以科研反哺教學，以教學滋養科研”，進而推動前沿科研與實驗教學的深度融合，營造濃厚的學術氛圍，提升學生科研水平［10-11］。

（二）創新“項目驅動式”教學方法，提高教學效果

在“項目驅動法”進行儀器分析實驗設計時，始終堅持以學生為中心，以提升學生科研興趣為宗旨，以科研思維培養為導向，以藥物研發流程為主線的教學宗旨。

1. 學生是教師團隊進行教學活動的對象和主體，教師要把以學生為中心的教學理念貫穿于整個教學設計過程［12］。因此，優質教學設備的選擇要以讓學生充分認識和掌握一線科研設備為目的，課程編排順序要以讓學生更深刻理解產業鏈研發范式為目的，課堂教學要以讓學生通過科研實例更好掌握儀器設備應用為目的。

2. 興趣是最好的老師，想要培養未來優秀的藥學科研人才，就要在本科階段培養出學生濃厚的科研興趣［13］。因此，要通過構建“課題背景—研究前沿—當前困境—解決方法”邏輯，像講故事般把學生帶入科研實戰場景，提高學生的科研興趣。其中，將學生融入科研氛圍可作為一種有效的教學形式，讓學生進行有效的自主性、創新性學習，真正實現研究性教學、探索式學習。

3. 科研思維方式是科研人才的核心素質，要通過科研實例的講解，培養學生良好的科研思維［14-15］。通過以科研項目為驅動，以科研實例為載體，推動學生深入思考，讓學生搞明白科研項目為什么要這樣設計，實驗為什么要使用該種設備，著力培養和提高學生的創新思維和創新能力。

4. 課程章節編排要以藥物研發流程為主線，通過藥物研發場景的創立，使學生熟知藥物研發產業的一般流程步驟，提高科研意識和實驗能力。實驗課程整體設計是對實際藥物研發整個過程具體開展實驗方案，積極探索創新由傳統的“并聯式教學”轉化成“串聯式教學”，不斷豐富實驗教學內容，積極培養學生形成系統連貫思維和創新思維，進而系統學習藥物研發的流程，提高實驗能力。

問卷調查結果顯示，學生認為通過“項目驅動法”學習不僅對學科科研前沿有更深入了解，對儀器分析手段的科學應用有更廣泛認識，而且提高了科研興趣和學習興趣，絕大多數學生認為“項目驅動法”教學模式優于傳統教學方法。在考試成績統計分析中，經過“項目驅動法”培養的學生考試成績與傳統教學方法的成績有顯著性差異，證明在“項目驅動法”培養下學生可以更好地掌握儀器設備原理和操作。本研究認為，首先是因為“項目驅動法”提高了學生的學習興趣，充分調動了學習的積極性和主動性，激發了學生掌握設備原理和操作的學習欲望，從“要我學”變為了“我要學”，提升了課堂的教學效果；其次是因為有良好的科研課題作為依托，將最新的科研成果前沿知識系統性地融入課程教學中，學生可以更好的理解設備的測試原理和分析方法，能夠及時掌握學科科研動態，為今后早進課題、早進實驗室、早進科研團隊參與各種科研活動奠定了一定的基礎。

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