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摘要:為實現創新性藥學人才的培養目標，在儀器分析實驗課程教學體系中增加綜合性、設計性實驗項目。運用虛擬教學和啟發式教學手段，內容緊貼科研和實際應用。按科研訓練的思路實施實驗教學，使學生在教學中獲得科研項目經驗，促進了學生創新和實踐能力的培養。
關鍵詞:綜合性設計性實驗;藥學人才;創新性
儀器分析是在分析化學學科第二次重大變革過程中發展起來的，其內容繁多，各種自動化、智能化和微型化的分析儀器及相關的新技術、新方法不斷涌現［1-2］，這對其他學科的卓越發展具有重大作用。儀器分析課程是藥學類學科的重要基礎課程之一，學生通過這門課的學習和訓練，掌握重要儀器的基本原理、使用方法和實驗技巧，這些技術將延伸至藥學的各個領域并發揮重要作用。當前各國最新版的藥典中很多分析方法都是基于儀器分析方法提出的［3］。2015年12月，教育部《關于做好2016屆全國普通高等學校畢業生就業創業工作的通知》指出:各地根據人才培養定位和創新創業教育目標要求，促進專業教育與創新創業教育有機融合。如何將藥學專業教育與創新創業教育有機融合［4-6］，一直是筆者思考的問題。因此，探索在儀器分析實驗課中開設新類型的綜合性實驗課程，對學生的創新創業能力培養進行積極有效的實踐。
1儀器分析實驗課程目前存在的問題
1.1驗證性實驗無法滿足現代教學要求
隨著時展，驗證性實驗內容為主、教師講授學生操作的被動教學形式已經無法滿足現代教學要求。課堂教學在保證完成實現高等教育總體目標和要求的基礎上，注重培養學生的實踐能力、創新思維、創新能力。使學生課堂內外都能長見識，增才干，增強創新意識，培養實踐能力和創新能力［7-9］。作為非常重要的基礎課程，儀器分析課程也應探索綜合性、設計性實驗內容，豐富實驗教學內容。
1.2學生實驗學習過程被動，缺少有效思考
驗證性實驗內容為主的教學形式，往往是教師講解操作、學生按步驟執行，遇到問題教師協助解決，學生完成實驗報告的形式。隨著互聯網、多媒體的應用，各種課件學生隨處可以獲取。這既給他們提供了方便，也造成了部分學生不思考、完全依賴教師，假如某些課件有錯誤，他們也糊里糊涂照做不誤。實驗結束后，到底做了什么，完全沒有印象。
1.3教學與科研的脫節問題
長期以來，儀器分析實驗教學項目的設置都是每個獨立的實驗內容，實驗教學著重培養學生掌握實驗技術和學會使用儀器［10-11］。學生上完課后不能完全掌握知識的連貫性，不去深入了解機理，不清楚“為什么這樣做而不能那樣做”，這嚴重限制了學生的創新性。在科研階段的工作這種缺點也比較突出，如只知道照著文獻重復，對于一些不符合文獻的實驗結果，找不到原因，因而沒有自己獨立思考的部分，也就缺乏創新。因此，教師在教學中應加強這方面的訓練。
1.4學生懼怕失敗、缺乏交流，合作精神不強
信息時代互聯網的普及，使得90后大學生從小就接收著海量的信息，他們喜歡獨立的觀察和認識，對待事物有著自己的看法和見解［12-13］。但同時，90后的一代絕大部分是獨生子，生活在“四二一”的家庭模式下，由于長時間在家人的寵愛中，90后的學生在步入大學后，團隊合作的能力、與人分享的能力較差。在涉及合作項目的實驗教學中，一旦出現失敗，往往不能正確對待自己或他人的失誤，依賴教師尋找原因，或是漠視失敗，不愿意跟同學交流分享經驗，這對以后的學習和生活都極為不利。
2針對“創新性藥學人才培養”的綜合性實驗應用
復旦大學藥學院實驗教學一直致力于改善實驗教學硬件條件，以硬件帶動軟件、軟件教學促進硬件教學的模式進行改革，經過幾年的探索與實踐，獲得了較好的教學效果。2017年，學院利用儀器分析實驗增加學時的契機，結合實驗教學中心的場地、設備和網絡資源，精選實驗內容，采取經典實驗、設計型和創新性實驗內容相結合的方式，引入人民衛生出版社的《分析化學實驗指導》(第四版)［14］中“四種結構類似化合物的區分鑒定”實驗項目，并對內容進行了修改，開設了“四種結構類似化合物的紅外光譜鑒別”“四種結構類似化合物的紫外光譜測定設計”等一系列綜合性新實驗。
2.1虛擬實驗與真實實驗操作結合的四種結構類似化合物的紅外光譜鑒別
2.1.1實驗目的與要求
(1)通過虛擬實驗熟悉溴化鉀壓片法制作固體試樣和紅外光譜儀的操作方法。(2)通過真實實驗熟悉傅立葉變換紅外光譜儀的使用方法。(3)了解結構類似化合物在紅外光譜中的區別。
2.1.2實驗原理
紅外吸收光譜是由分子振動－轉動能級躍遷而引起的，化合物中每個基團都有幾種振動形式，在中紅外區相應產生幾個吸收峰，因而特征性強。學生通過計算機或手機操作，在虛擬實驗室中完成實驗，可以模擬真實實驗發生的場景［15］。
2.1.3實施方法
(1)學生每4人一組，每組1個化合物，化合物分別為非那西丁、對乙酰氨基酚、乙酰水楊酸和水楊酸，結構分別見圖1和圖2。(2)學生按學號登錄學院實驗教學中心網站etcps.fudan.edu.cn/下面的虛擬實驗教學版塊，進行紅外光譜儀使用的預習練習，包括思考題和動畫操作部分。(3)課上教師按小組提問非那西丁、對乙酰氨基酚和乙酰水楊酸、水楊酸結構上的區別，推測對應紅外光譜圖上應有官能團位置、官能團的區別。(4)學生進行壓片、紅外光譜儀真實操作，根據得到的光譜圖，與標準譜圖進行比較，匹配度是否滿意?主要官能團與結構類似化合物進行比較，區別在哪里?(5)完成實驗報告。
2.2四種結構類似化合物的紫外光譜測定設計與實施
2.2.1實驗目的與要求
(1)通過實驗熟悉紫外光譜儀的使用方法。(2)熟悉紫外光譜標準曲線法的設計原理和要求。(3)了解四種物質的紫外光譜圖和不同溶劑對紫外光譜圖的影響。
2.2.2實驗原理
紫外－可見光譜是研究物質在紫外－可見光區的分子吸收光譜。當不同波長的單色光通過被分析物質時能測得不同波長下的吸光度或透光率，在一定范圍內，以吸光度A為縱坐標對橫坐標波長λ作圖，可獲得物質的吸收光譜曲線。
2.2.3實驗實施
(1)學生每4人一組，每組1個化合物，化合物分別為非那西丁、對乙酰氨基酚、乙酰水楊酸和水楊酸。實驗要求如下:查閱文獻，進行總結匯報，包括實驗題目、所用儀器(紫外儀器)、溶劑、溶液濃度、掃描范圍等有掃描圖譜電子版更佳。(2)學生以組為單位查閱文獻，總結成PPT課件形式，在規定時間上傳至課程E-learning電子作業區，教師初步對匯報結果評價反饋，學生修改。(3)課上學生按修改過的PPT課件進行現場匯報，教師提建議，學生共同分享。(4)學生按PPT課件實施實驗，修改方案或是按計劃執行。用儀器繪制出該物質在文獻記載溶劑中的紫外吸收曲線圖;根據該溶劑紫外吸收曲線圖，找出最大吸收波長λmax，然后按要求作一條滿足線性要求的工作曲線。(5)記錄實驗結果，學生按照學院對研究生的實驗記錄要求完成實驗報告，進行分析。
3按科研訓練的思路實施實驗教學
筆者對教學實驗項目進行了梳理，尋找與科研訓練銜接更好的方式，發現實驗課程實施可改為三個階段。
3.1經典驗證性實驗內容做基礎
保留經典的驗證實驗內容，但是在這部分工作中增加與科研相關的條件考察實驗。在儀器分析實驗中，一般每組2人合作完成，數據共享。2個人完成相對簡單的實驗內容是比較容易的，但對于條件篩選考察這種重復性大、耗時、技術含量相對少的實驗項目，2個人的力量就薄弱了。因此，這類內容安排由全班去完成，大組下面有小組，既滿足了條件篩選需要數量足夠多的樣本、教學時間需要得到了擴充、各組又達到訓練的要求。跟以前比，學生不會只關注個人的實驗結果，而是綜合全班的實驗數據才能得出結論，既訓練了學生實驗技能，使他們對分析實驗中的數據統計和偶然性因素都有了理性認識，也對科研工作的態度更加端正了。
3.2自行設計和實施綜合性實驗做提高
如何將科研工作開展具體化?自行設計和實施綜合性實驗訓練正好滿足了這個要求。教師將大原則提供給學生，學生按要求設計實驗并自行操作，學生通過查找文獻－匯總－做書面匯報－教師反饋－修改－實施，在實施過程中發現學習的薄弱環節。如有的文獻中，精密稱取對照品0.5g，這在實際工作中是非常浪費的行為。教師在修改時就會提出建議，能否減少對照品用量?現階段的天平稱量范圍，多少稱量合適?這樣溶劑也會跟著減少，避免不必要的浪費;有的文獻對于簡單樣品采取加顯色劑、加熱等復雜方式進行紫外掃描，可以引導學生思考這樣做的目的在哪里?能否用更簡單的實驗替代?水溶性溶劑如水、0.1mol/L氫氧化鈉溶液、0.05mol/L硫酸溶液和醇溶性溶劑如乙醇、60%乙醇對紫外吸收曲線是否有影響?使用紫外儀器做工作曲線時，需要考慮的因素是什么?吸光度溢出范圍是否還成線性?這一過程完全模仿研究生階段的思考和實踐學習，而非那西丁、對乙酰氨基酚、乙酰水楊酸和水楊酸這四種化學品價廉易得，且結構兩兩相似，正好可以作為對比訓練同時使用，豐富實驗內容。知識點由原來的一個變為很多個，綜合訓練了學生的動手能力，更能引起學生探究知識的興趣，對實驗的印象也更深。
3.3口頭匯報和書寫報告做總結
改革前的實驗報告完全是課件的翻版，學生對完全照課件書寫的報告很難留下深刻的印象。經過“自行設計和實施綜合性實驗”教學訓練，制作課件需要查閱文獻，進行提煉總結，然后才能做匯報。匯報后的實施過程中還會有意想不到的事情發生，如何解決?如何有更優的解決方案?優缺點的比較，完全是自發的行為。這些都加深了學生對實驗報告的印象，在整理數據的過程中，運用科學術語和流程進行總結，又一次訓練了他們全面的匯總能力。
4結語
參加儀器分析實驗的藥學專業學生一般為大學二年級，他們對專業很感興趣但知識又不夠深入，在學習過程中充滿好奇，尤其對先進儀器充滿了解他們性能和用途的熱情，然而學時和實驗條件有限，因此，教師必須牢牢抓住如何更好地解決這一矛盾作為切入口。對于儀器緊張的局面，一方面可采取小班化教學，每個實驗16～20人，這樣儀器數量不必很多;另一方面采取某些實驗制作虛擬動畫，動畫完全按照真實實驗的設備和步驟去做，讓學生先去預習，既激發了學生的實驗興趣，又可以反復操作，不怕“浪費”各種材料，在真實實驗中敢于上手沒有畏懼感。綜合設計實驗內容，通過啟發式、對比法等手段，引進文獻查閱－整理－匯報－實施等方法開展實驗教學，讓學生掌握分析類基本實驗操作技術，了解儀器分析科學實驗的整體研究思路，熟悉各種分析儀器。經過整個實驗訓練，增加了學生的動手和動腦機會，并較完整地了解數據測量、分析、科研報告寫作書寫的過程與要求，學生動手和科研實踐能力明顯提高。在實驗過程中，學生自行分工，既鍛煉了領導能力，又加強了交流。遇到困難一起面對解決，這組實驗結果因時間關系無法下結論，寫好總結讓下一組繼續做，最終的結論由全班整體得出。經過這樣的訓練，大大增加了學生耐受挫折和團隊協作能力，能夠科學地對待實驗過程中出現的問題，減少焦躁情緒，更愿意去耐心解決問題。經過改革的實驗內容，既增加了趣味性，又鍛煉了綜合性實驗技能，相信對學生創新能力的培養更具有指導意義。
作者:姜琳琳 李嫣 郁韻秋 單位:復旦大學藥學院