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    医学院校仪器分析实验教学改革

    1仪器分析实验教学现状

    1.1面向多专业开设的专业基础课

    仪器分析理论知识涉及多学科,因此,我校仪器分析课程是在学生修完基础学科的大学三年级开设。由于培养方向不同,各专业在总学时设置上存在差异。但是,各专业的仪器分析实验教学学时数都接近仪器分析课程总学时数的二分之一,充分体现了实验教学在仪器分析教学中的重要性。以我校药学专业为例,教学大纲制定的仪器分析理论学时数为50,实验课学时数为40,实验课学时占据了较大比例,突出了仪器分析的实践性和应用型的特点。

    1.2重视分析仪器在实验教学中的投入和使用

    我校一直注重在实验教学方面的投入,近年来多次购置实验教学使用的新型仪器设备。除了光谱学仪器(紫外可见分光光度计、核磁共振仪、原子吸收分光光度计、分子荧光分光光度计、红外光谱仪)、电化学仪器、色谱学仪器(气相色谱仪、液相色谱仪)等教学仪器外,大型科研型分析仪器(气相色谱-质谱联用仪、液相色谱-质谱联用仪)也对学生适时开放。上述仪器基本能够满足实验教学需要。

    1.3实验教学内容丰富

    我校目前使用的仪器分析实验教材为本校自编教材,内容与理论知识紧密相关,包括光谱法(紫外可见分光光度法、荧光光谱法、红外光谱法、原子吸收光谱法、核磁共振波谱)、电化学(离子选择电极)、色谱法(气相色谱法、液相色谱法)。针对药学和法医专业特点,还引入了仪器联用技术(气相色谱-质谱联用、液相色谱-质谱联用)。具体实验方法的选择则更注重运用理论知识,如在实验课程中将三种不同的定量分析方法(标准曲线法、标准加入法、内标法)分别运用到不同的实验中,让学生充分体会几种方法之间的异同,对理论知识有更深刻的理解。

    2实验教学中存在的问题

    2.1学生对仪器分析实验教学不重视

    仪器分析实验课内容与理论课内容紧密相关,其课堂教学质量对理论课学习有积极的促进作用。但学生在理论课学习中普遍反映课程内容抽象、知识面多而广且不易理解,这些都严重影响了学生的学习热情。我们在实验教学中发现,学生很容易将理论课学习中的畏难心理带入实验课堂,对老师的示教内容不感兴趣,完成实验的过程不认真,课堂秩序混乱,甚至出现多人实验报告雷同的现象。如何通过实验教学让学生明确学习仪器分析的目的、增加学生实验课堂参与的积极性、增强学习兴趣、帮助学生理解抽象的理论知识,这些是实验教学中最需要重视和解决的问题。

    2.2实验内容的选择未能体现专业特点

    仪器分析的应用范围广,涉及的分析方法包括光学、电化学、色谱、质谱等不同方面。授课对象是来自不同专业的学生,要掌握的分析方法也有所区别。如药学专业的学生今后面临的主要工作是指导临床合理用药、药物质量控制与监督、新药开发和剂型设计等,常用的分析方法涉及仪器分析中的色谱及其联用技术。对食品安全与卫生检验专业的学生而言,今后的工作重点集中于药残检测、重金属污染分析,需要运用色谱质谱联用技术、原子光谱检测技术等。医学检验专业学生偏重于临床自动化型仪器分析,光学、电化学分析方法是这些自动化仪器的分析基础,如酶联免疫分析与仪器分析的分子光谱内容密切相关。为满足不同专业的需求,设计合理的实验课内容是仪器分析实验课程亟待解决的问题。此外,仪器分析实验内容的选择还应与仪器分析学科的发展紧密相关。新技术、新方法层出不穷,如何使大学课程与不断发展的科学技术保持一致也是需要解决的问题。

    2.3教学资源(教师、场地、时间)相对不足

    近年来学校的招生规模不断扩大,同时,仪器分析课程的重要性也越来越被肯定,这些因素导致我校仪器分析实验教学课程的开设在时间和教学场地的分配方面遇到了前所未有的困难。2018年,我们针对药学专业学生开设的仪器分析实验课高达16个班次,较2017年增加了50%。从2019年开始,我校法医专业也增开了仪器分析理论和实验课程,不断增加的实验教学任务使有限的带教教师、实验室变得相对紧张,也使上课时间受到限制。处理不好时间和场地以及带教教师人员分配的问题,势必会导致教学质量下滑,影响大学生专业培养目标。

    3实验课程教学改革措施

    3.1发挥实验课的优势,配合理论课学习

    经过与几届学生的交流与沟通,我们发现学生学习兴趣不高的原因主要来自于仪器分析课程本身的特点,即理论知识涵盖面广以及内容抽象带来的学习压力[3]。而仪器分析实验课的开设是帮助学生理解理论知识、明确学习目的、增加学习兴趣、学会选择实验方法解决实际问题。为此,我们不再把实验课重点全部放在完成实验样品的分析测试,而是结合理论知识适当增加了对仪器结构的介绍。但新型大型仪器自动化一体化程度高,实验参数的调节靠电脑程序即可完成,学生很难看到仪器的内部结构,对仪器测定条件的选择理解不深。为此,我们一方面利用仪器的配套耗材为学生提供最直观的对仪器部件的认识,如在气相色谱法实验中,利用气化室、色谱柱等耗材说明各部件特点与用途,让学生对仪器的认识从抽象上升到具体;另一方面,我们还收集一些淘汰的旧仪器、老仪器,通过“解剖”老仪器为学生展示仪器的基本构造,通过手动部件理解实验参数的优化问题。在原子吸收分光光度法实验中,我们借助手动操作的旧仪器介绍燃烧器、雾化器等仪器部件,让学生对仪器的构造一目了然,对很多理论课上想不通的问题通过亲手操作达到豁然开朗。诸多仪器分析教学工作者认为实验更应突出仪器分析课程的实用性[4,5]。为此,我们在测试样品的选择上除了考虑学生的专业特点,还会引入学生感兴趣的实际问题。如风油精中薄荷醇含量的测定、头发中微量元素的检测以及牙膏中氟含量的测定等实验,要求学生自带样品,以此提高学生参与实验的热情。让每个学生都有动手的机会也是我们增加学生学习兴趣的手段之一。面对大型仪器,学生很容易表现出不自信。我们要求学生两人一组完成实验,并独立完成实验数据的处理。作为省级实验教学示范中心,实验室还为更多的在实验教学过程中感到不满足的同学提供了课外科研活动的平台。实践证明,以上这些教学方法的不断改进在一定程度上调动了学生参与实验的积极性,对理论课教学具有显著的促进作用,对学生科研素质的培养具有积极意义。

    3.2依据学生专业设置课程内容

    为了体现各专业特点,我们在实验课内容选择上实行不同专业区别对待。以药学专业和医学检验专业学生为例,我们在药学专业学生实验内容中增加了仪器分析方法在药物分析中的应用;而对于医学检验的学生,我们更侧重于在紫外可见分光光度法、荧光分析、电化学等章节的实验投入。为了适应不断发展的仪器分析技术,我们不断修订实验教材内容,充分体现“发展中的仪器分析”的学科特点[1]。仪器分析是一门不断发展的科学,科学技术的进步推动了仪器分析的迅速发展,学校教学经费的不断投入让大型新型分析仪器走进实验课堂。十年期间,我们多次更新自编教材内容,对教材内容进行调整,减少和压缩常规实验方法的学时,将大型、新型仪器设备引入实验教学,做到与时俱进。以紫外-可见分光光度法的应用为例,我们从最初的两个实验精简到一个,标准曲线由手绘到引入电脑作图,最大吸收波长的选择由直接给出到让学生操作有光谱扫描功能的仪器获得。随着近年来大型仪器的不断增加,我们还在食品安全与卫生检验和法医专业引入了气相色谱-质谱联用技术。实验内容的删减和增加使学生有机会接触更多的新技术、新方法,开阔了学生眼界,提高了学习兴趣,增强了学习信心,对自身的专业学习有了更明确的学习目的。

    3.3合理安排实验教学时间和场地

    针对学生人数多、班次多的现实困难,我们摒弃了2018年前一直贯彻的按照进度表顺序依次进行多个实验的教学模式,重新安排教学进度。针对班次较多的药学专业,我们将八个实验课程按照理论教学的先后顺序分为两个大组,每个大组的四个实验在四周的时间中交叉进行。在场地的设置上,我们实行“小型仪器移动管理,同类仪器综合放置,样品前处理与检测分开进行”的办法,做到了在同一场地不同时间完成不同实验的开设。这种模式极大地节约了时间和空间,为实验教学工作的顺利开展提供了新思路。

    参考文献:

    [1]叶宪曾,张新祥.仪器分析教程[M].2版.北京:北京大学出版社,2011:3.

    作者:高毅华 王秀季 张立坚 单位:广东医科大学仪器分析教研室

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