崔 穎,高 穎,趙 瑩,魏曉晴
(遼寧省醫(yī)學(xué)細(xì)胞分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,大連醫(yī)科大學(xué),遼寧 大連 116044)
儀器分析是一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性和實(shí)用性,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其重要的組成部分。它的作用不僅僅是幫助學(xué)生掌握儀器分析方法、原理,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生正確的思維方式,提高學(xué)生學(xué)以致用、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,使學(xué)生不僅具有某一專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的基本理論、知識(shí),還具備適應(yīng)未來(lái)各種挑戰(zhàn)的綜合能力[1]。儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)要與專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域相結(jié)合,與科研內(nèi)容相聯(lián)系。儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)豐富、新穎,貼近當(dāng)前研究熱點(diǎn),教學(xué)方法應(yīng)靈活多樣[2]。為了提高教學(xué)質(zhì)量,使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)掌握更多有用的儀器分析知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能,我們借鑒其他院校成功經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合自身實(shí)際進(jìn)行改革和實(shí)踐,探索教學(xué)新思路?,F(xiàn)總結(jié)如下。
儀器分析實(shí)驗(yàn)最突出的特點(diǎn)就是涉及儀器設(shè)備,而各種儀器更新?lián)Q代較快,并且涉及的相關(guān)學(xué)科較多,如化學(xué)、物理學(xué)、電子技術(shù)等;儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,相關(guān)理論知識(shí)抽象乏味。由于儀器分析實(shí)驗(yàn)課與理論課往往不同步,有的實(shí)驗(yàn)在學(xué)理論前開(kāi)設(shè),學(xué)生沒(méi)有理論基礎(chǔ),一頭霧水。要提高教學(xué)質(zhì)量,首先要合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、講授方法和實(shí)驗(yàn)演示步驟。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,自編實(shí)驗(yàn)講義,明確哪些內(nèi)容必不可少、哪些內(nèi)容可少講或不講,摒棄“填鴨式”教學(xué)方法,將涉及物理、化學(xué)、高等數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)的儀器分析原理以及復(fù)雜的儀器結(jié)構(gòu),進(jìn)行深入淺出地講解。可以把生活中的一些現(xiàn)象和社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,如2007年中美玩具貿(mào)易摩擦中的含鉛量問(wèn)題,2008年的“三聚氰胺事件”等,幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)儀器分析在現(xiàn)實(shí)生活中的作用和地位,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。對(duì)于儀器設(shè)備的介紹,首先要簡(jiǎn)單明了地講清楚構(gòu)造原理及具體的操作方法和注意事項(xiàng),讓學(xué)生有一個(gè)清晰的框架認(rèn)識(shí);同時(shí)讓學(xué)生了解同一類(lèi)型的儀器即使外觀更新?lián)Q代,旋鈕按鍵位置不同,但工作原理相同,使學(xué)生在日后學(xué)習(xí)、工作中能觸類(lèi)旁通,獨(dú)立操作。此外,在教學(xué)中融入醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)術(shù)語(yǔ),因?yàn)槟壳拔覈?guó)一些醫(yī)院使用的大型和高級(jí)現(xiàn)代儀器多依賴(lài)進(jìn)口,這些儀器的數(shù)據(jù)處理界面為英文,掌握醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)術(shù)語(yǔ)是操作儀器的前提。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)術(shù)語(yǔ)可使學(xué)生在不知不覺(jué)中重視和掌握英語(yǔ)術(shù)語(yǔ),提升學(xué)生的綜合素質(zhì)[3]。
儀器分析內(nèi)容非常廣泛,涉及分析前沿的諸多領(lǐng)域,學(xué)科交叉明顯,是醫(yī)學(xué)院校檢驗(yàn)、藥學(xué)、生物技術(shù)、預(yù)防醫(yī)學(xué)等本科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修課,也是高職檢驗(yàn)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修課。在我校,現(xiàn)代儀器分析作為選修課面向各專(zhuān)業(yè)本科生開(kāi)設(shè),在有些院校也作為研究生的選修課。因此,應(yīng)根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)、不同層次調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,可突出專(zhuān)業(yè)實(shí)用性。對(duì)醫(yī)學(xué)研究生而言,只是把分析儀器作為課題研究的手段,所以可以在學(xué)生了解儀器分析基本原理的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對(duì)其講解儀器的應(yīng)用范圍、研究動(dòng)態(tài)和發(fā)展方向,并進(jìn)行綜述性質(zhì)的專(zhuān)題講座,提出醫(yī)學(xué)研究中的具體問(wèn)題,讓學(xué)生直觀地了解儀器分析理論是如何解決具體問(wèn)題的[4]。對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)薄弱,注重實(shí)際操作技能的高職高專(zhuān)學(xué)生,可簡(jiǎn)化理論的講授而以計(jì)算機(jī)軟件加以演示,著重讓學(xué)生掌握儀器使用和試樣制備的方法,以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。從本科各專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)流向看,相當(dāng)一部分學(xué)生從事醫(yī)療衛(wèi)生、食品衛(wèi)生、藥品、商品及環(huán)境保護(hù)的檢測(cè),因此,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,應(yīng)將重點(diǎn)放在應(yīng)用廣、普及率高、實(shí)用性強(qiáng)的儀器上。如針對(duì)預(yù)防醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè),安排石墨爐原子吸收法檢測(cè)兒童血中鉛含量,防止有害元素過(guò)量危害健康;針對(duì)生物技術(shù)專(zhuān)業(yè),安排火焰原子吸收法檢測(cè)發(fā)鋅含量,因?yàn)殇\是維持人體健康的重要微量元素;針對(duì)藥學(xué)和檢驗(yàn)專(zhuān)業(yè),安排高效液相色譜法檢測(cè)大黃素,質(zhì)譜法檢測(cè)青霉素鈉,紅外光譜法鑒定硫酸慶大霉素和硫酸小諾霉素,熒光法檢測(cè)溶液中鎘含量,氣相色譜法分離溶液中苯和甲苯。選取和專(zhuān)業(yè)相關(guān)的儀器分析內(nèi)容進(jìn)行講授,學(xué)生可直接接觸實(shí)際分析工作,增加了感性認(rèn)識(shí),提高了學(xué)習(xí)興趣。
傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要依靠教師單方面的講授,由于學(xué)生事前經(jīng)過(guò)理論課的學(xué)習(xí),容易造成思維混亂和學(xué)習(xí)疲憊。為了能在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生更好地掌握儀器知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作技能,我們采用互動(dòng)式、啟發(fā)式、案例式和發(fā)現(xiàn)式[5]教學(xué)方法。如在介紹紅外光譜儀分析固體試樣時(shí),首先明確學(xué)生對(duì)紅外光的了解情況,日常生活中有哪些接觸,學(xué)生紛紛提出自己的見(jiàn)解,學(xué)習(xí)興趣大增,然后借此引出光譜知識(shí)、儀器工作原理以及日后工作中會(huì)接觸到的試樣。學(xué)生在教師講解過(guò)程中可以隨時(shí)提問(wèn),由教師或其他學(xué)生作答。在介紹儀器工作原理及應(yīng)用時(shí),可聯(lián)系可見(jiàn)光、紫外光、熒光、原子吸收分光光度計(jì)進(jìn)行橫向比較,既復(fù)習(xí)了光譜知識(shí),又使學(xué)生在腦海中形成清晰的光譜儀框架圖。為使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更加貼近學(xué)生生活,可選取生活中的具體案例,與學(xué)生共同討論,并講授解決問(wèn)題的方法及相關(guān)理論,使學(xué)生堅(jiān)信學(xué)有所用。如2008年的“三鹿奶粉”案件,根據(jù)實(shí)際案例講解三聚氰胺的分析檢測(cè)方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。對(duì)于有些興趣很高、表現(xiàn)突出的學(xué)生,在保證基本教學(xué)任務(wù)完成的前提下,可對(duì)其進(jìn)行額外指導(dǎo),使其在教師指導(dǎo)下做一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),參與一些與儀器分析相關(guān)的科研活動(dòng)。
多媒體輔助教學(xué)法,改變了以板書(shū)為主的傳統(tǒng)授課方式,更能吸引學(xué)生注意力,增加了課堂上的信息獲取量[6]。將課堂上難以講解甚至根本無(wú)法畫(huà)出的儀器內(nèi)部構(gòu)造、工作過(guò)程、光路圖、電路圖以及新型儀器外觀制作成幻燈片、視頻、音頻、Flash動(dòng)畫(huà)等,將晦澀難懂的基本原理用生動(dòng)的動(dòng)畫(huà)和簡(jiǎn)潔的圖表表現(xiàn)出來(lái),使學(xué)生一目了然。制作幻燈片時(shí)應(yīng)注意每張幻燈片內(nèi)容不宜過(guò)多,文字?jǐn)⑹霰M量少而精。但實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能純粹以多媒體為教學(xué)手段,還要結(jié)合口頭講授和板書(shū),一些重要的操作步驟還是要板書(shū),使學(xué)生既看得清楚又記得牢固。
通過(guò)把儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成研究應(yīng)用教學(xué),使學(xué)生獲得科研體驗(yàn),全面提高學(xué)生科研意識(shí)[7]。通過(guò)利用傳統(tǒng)經(jīng)典實(shí)驗(yàn),使學(xué)生掌握儀器的基本使用方法;結(jié)合實(shí)驗(yàn)室儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,并分解成若干小課題,讓學(xué)生開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),側(cè)重訓(xùn)練學(xué)生如何利用儀器解決科學(xué)問(wèn)題的能力。例如,儀器分析在藥物成分研究中的應(yīng)用,就引出本次課的第一個(gè)問(wèn)題:這個(gè)過(guò)程有哪些步驟?接著提出第二個(gè)問(wèn)題:每個(gè)步驟需要借助哪些儀器?如氣相色譜儀、高效液相色譜儀、質(zhì)譜儀。第三個(gè)問(wèn)題:每個(gè)儀器的作用、特點(diǎn)和注意事項(xiàng)是什么?這樣以實(shí)際研究工作步驟為講課順序,使不同儀器輔助一個(gè)具體的研究工作[4],學(xué)生就能牢固地掌握儀器應(yīng)用方法。
開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室是當(dāng)代高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)發(fā)展趨向,可以克服實(shí)驗(yàn)課時(shí)少,學(xué)生無(wú)法近距離接觸大型儀器的弊端,有助于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展,充分發(fā)揮儀器在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力中的作用。開(kāi)放部分儀器設(shè)備,如紅外光譜儀、高效液相色譜儀、熒光分光光度計(jì)等,學(xué)生既可以在教師的指導(dǎo)下開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),又可以重做課上失敗的實(shí)驗(yàn),為學(xué)生自覺(jué)學(xué)習(xí)提供便利條件。
總之,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是聯(lián)系理論和實(shí)踐的一個(gè)重要紐帶。通過(guò)探索儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué),認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式需要與時(shí)俱進(jìn),以適應(yīng)時(shí)代要求,培養(yǎng)出社會(huì)需要的高素質(zhì)、創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才。
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