肖玉涵，王佳藝，張悅，韓蕊，李晶芳，殷宏慶，曹穎，舒樂新，宋麗麗，李遇伯，

（天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，天津 301617）

儀器分析是化學(xué)學(xué)科的一個重要分支，隨著科技的進步，使用大型儀器進行分析測試已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，相較于傳統(tǒng)的化學(xué)分析法，儀器分析有著靈敏度高、快速和智能化的特點。因此，在高等教育中，《儀器分析實驗》是一門不可或缺的化學(xué)基礎(chǔ)實驗課[1-4]。

《儀器分析實驗》是面向天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院中藥學(xué)類、藥學(xué)、藥物分析和藥物制劑等7 個專業(yè)開設(shè)的一門化學(xué)基礎(chǔ)實驗課程，課程共36 個學(xué)時、12 個實驗。本課程旨在使學(xué)生掌握常見分析儀器的使用方法，具備儀器分析的思維思考問題，養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)，并為今后的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備[2,3]。從2020—2021 的秋季學(xué)期開始，首次嘗試對天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院中藥學(xué)類和醫(yī)學(xué)實驗技術(shù)專業(yè)共3 個班級采用了“三點一線”式的實驗教學(xué)模式，其中“三點”是指對實驗內(nèi)容進行改進和整合，將實驗分為基礎(chǔ)技能部分、專業(yè)技能部分和研究型操作技能部分，強調(diào)了學(xué)生在實驗課程中的主觀能動性；“一線”是指在教學(xué)過程中把“學(xué)生制作標(biāo)準(zhǔn)化視頻”這一任務(wù)融入到整個課程教學(xué)中，使得標(biāo)準(zhǔn)化視頻成為學(xué)生學(xué)習(xí)過程中更有效率的工具。經(jīng)過實踐經(jīng)驗證明，該模式有一定的理論依據(jù)，有行之有效的教學(xué)步驟和方法，在學(xué)生中反響效果良好，可以推廣應(yīng)用。

1 《儀器分析實驗》教學(xué)現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)的《儀器分析實驗》教學(xué)采用課前學(xué)生自主預(yù)習(xí)書本實驗內(nèi)容、課中教師親授儀器使用方法及課后上交實驗報告的方式。這種傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式無法解決教學(xué)中遇到的諸多問題。

1.1 未考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

《儀器分析實驗》的授課對象大多數(shù)都為本科二、三年級學(xué)生，雖然之前他們對常規(guī)化學(xué)實驗有了一些了解，但是他們對儀器操作尤其是大型儀器的使用和操作知之甚少，同一班級學(xué)生之間的學(xué)習(xí)能力也有差異[4]。如果教師只自顧自地講課，忽略學(xué)生的實際情況，不注重學(xué)生的自主思考、自我學(xué)習(xí)和自我提升的能力引導(dǎo)，學(xué)生就會一直依賴于老師的授課內(nèi)容，沒有把儀器分析知識內(nèi)化為自己的知識，學(xué)習(xí)質(zhì)量也不能得到提升。

1.2 未考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣

傳統(tǒng)《儀器分析實驗》要求學(xué)生課前對書本進行預(yù)習(xí)，但有時課本內(nèi)容枯燥難解，而課程面對的學(xué)生群體多為00 后，習(xí)慣觀看短視頻以及接受碎片化的知識，教師應(yīng)緊跟時代的潮流，把握住學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，創(chuàng)新基于短視頻的教學(xué)模式，必定能大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率[5,6]。

1.3 實驗內(nèi)容陳舊

傳統(tǒng)《儀器分析實驗》內(nèi)容單一，基礎(chǔ)型、專業(yè)型和驗證型實驗數(shù)量多且相互重復(fù)，綜合型和設(shè)計型實驗較少，實驗之間缺少連貫性和整體性，總體的綜合性不強[7,8]。學(xué)生在實驗課中很容易對已經(jīng)設(shè)計好的實驗步驟產(chǎn)生依賴，整個過程都是在機械地完成，其中沒有自己的思考和創(chuàng)新，最終對《儀器分析實驗》這門課程不能形成學(xué)科整體觀。

1.4 學(xué)生對儀器的實際操作時間少

《儀器分析實驗》中涉及的儀器常是一些大型的設(shè)備，價格較昂貴，因此數(shù)量較少[9,10]，在大班式教學(xué)的班級，學(xué)生多而儀器少，不是每個學(xué)生都有機會參與到實驗的每一個環(huán)節(jié)，并且在實際實驗課中，教師也會占用一部分時間對實驗內(nèi)容進行講解及操作，這些都導(dǎo)致了學(xué)生對儀器的實際操作時間減少[11]。

1.5 課中的口頭講解效率低

在實驗課堂中，對于精密儀器尤其是大型儀器，一個教師面對數(shù)十名學(xué)生，僅靠口頭講解，不能讓學(xué)生形成深刻的感性認(rèn)知[12]，口頭講解也占用了實驗課很大一部分的時間，人為減少了學(xué)生實際操作的寶貴時間，最終造成了學(xué)生對實驗內(nèi)容一知半解、儀器不會操作的局面。

2 “三點一線”式教學(xué)模式的改革與實踐

為解決《儀器分析實驗》教學(xué)中遇到的上述問題，以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)和良好的實驗素養(yǎng)為目標(biāo)，筆者所在課題組創(chuàng)新嘗試了以學(xué)生為中心的“三點一線”式教學(xué)模式，具體教學(xué)思路，見圖1。

圖1 “三點一線”式教學(xué)模式Fig.1 The"three points and one line"type teaching mode

2.1 教學(xué)內(nèi)容

2.1.1 “三點” “三點”是指實驗內(nèi)容整合優(yōu)化，根據(jù)技能模塊將原本缺少連貫性和整體性的實驗整合為基礎(chǔ)技能部分、專業(yè)技能部分和研究型操作技能部分3個有機聯(lián)系的模塊，并且不同實驗項目應(yīng)用同一中藥制劑（加味香連丸）進行改進和整合，最終達到實施單元目標(biāo)分層式教學(xué)的目的。

專業(yè)技能部分：這一部分的實驗內(nèi)容是學(xué)習(xí)使用分光光度計和紫外 可見分光光度計，讓學(xué)生使用兩種儀器測量加味香連丸中總生物堿的含量，便于儀器之間橫向?qū)Ρ葘W(xué)習(xí)，提高教學(xué)效率。

基礎(chǔ)技能部分：在這一部分中需要學(xué)生對加味香連丸進行生物堿的提取和使用薄層色譜鑒定，將柱色譜法和薄層色譜法兩個知識點進行整合，一并學(xué)習(xí)。

研究型操作技能部分：氣相色譜法和高效液相色譜法是《儀器分析實驗》的難點，針對這兩個大型儀器增加2 項綜合設(shè)計性實驗，在此過程中，教師以引導(dǎo)為主，整個實驗過程都是學(xué)生自己完成。學(xué)生可綜合利用所學(xué)知識去自主思考問題，提高創(chuàng)新能力，將所學(xué)到的儀器分析理論知識與實踐達到真正融合。

“三點”教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新思路和設(shè)計，見表1。

表1 “三點”教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新思路和設(shè)計Table 1 "Three points"teaching content

2.1.2 “一線”“一線”是指把“學(xué)生自制標(biāo)準(zhǔn)化視頻”這一任務(wù)融入到整個課程教學(xué)中，并充分利用標(biāo)準(zhǔn)化視頻進行課程教學(xué)。

實驗儀器尤其大型儀器的使用和操作往往都是復(fù)雜的，有的還具有一定的危險性，以往大多數(shù)教師將演示的復(fù)雜實驗錄制成影像資料，沒有學(xué)生的參與，學(xué)生印象不深刻。讓學(xué)生自己錄制，充分調(diào)動了學(xué)生的主動性和能動性。面對這種情況，在教學(xué)模式和教學(xué)過程中把“學(xué)生自制標(biāo)準(zhǔn)化視頻”這一任務(wù)融入到課前、課中和課上3 個維度的課程教學(xué)中，具體創(chuàng)新思路，見圖2。

圖2 “學(xué)生自制標(biāo)準(zhǔn)化視頻”具體創(chuàng)新思路Fig.2 The detailed innovative ideas of"student self-made standardized video"

2.2 實施方法

2.2.1 “三點” 隨著課程的進行，按照知識模塊，先讓學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)技能部分和專業(yè)技能部分，使得他們對于實驗儀器和實驗方法有了基本了解，對于《儀器分析實驗》也有了足夠的認(rèn)知，然后再讓學(xué)生進行綜合性設(shè)計實驗，即教師以“加味香連丸中某一成分含量測定”來設(shè)題，引導(dǎo)學(xué)生使用液相色譜法和氣相色譜法解題。期間學(xué)生自發(fā)組隊、設(shè)計實驗方案、查閱文獻資料以及進入實驗室自主完成實驗并獲得數(shù)據(jù)。對于學(xué)生自主設(shè)計的實驗方案，實驗結(jié)果并不重要，實驗設(shè)計的合理性才是教師所關(guān)注的。由于實驗從頭到尾由學(xué)生自主設(shè)計操作，學(xué)生會在這個過程中積極思考、提升思維并探索創(chuàng)新。

2.2.2 “一線” 每一節(jié)儀器分析實驗課都需要借助“學(xué)生自制標(biāo)準(zhǔn)化視頻”來輔助學(xué)習(xí)，具體操作方法如下：

課前：使用標(biāo)準(zhǔn)化實驗視頻進行實操預(yù)習(xí)，使用書本進行實驗內(nèi)容預(yù)習(xí)。

課中：課堂采取引導(dǎo)啟發(fā)式和小組討論式的方法。教師除了詳細(xì)講解實驗內(nèi)容和操作步驟外，還要給學(xué)生播放視頻，并在這個過程中，課堂根據(jù)實際情況進行分組，以2 人一小組，6 人一大組，組織學(xué)生進行討論，啟發(fā)學(xué)生思考實驗步驟合理性、注意事項和可以優(yōu)化的操作方法等，最后進行小組總結(jié)發(fā)言，老師當(dāng)堂解惑。

課后：實驗課結(jié)束后，學(xué)生2 人1 組自愿報名參與視頻制作，自主回憶上課內(nèi)容，查閱相關(guān)資料，設(shè)計錄制方案；教師帶領(lǐng)討論，確定錄制方案，統(tǒng)一視頻格式；學(xué)生錄制、剪輯視頻；教師檢閱、指導(dǎo)，師生反復(fù)溝通，制作完成。對于學(xué)生制作的標(biāo)準(zhǔn)化視頻，教師會將其發(fā)放給下一屆的學(xué)生用以課前預(yù)習(xí)。

2.3 效果評估

“三點一線”式教學(xué)模式已經(jīng)在天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院3 個班級施行。通過整合改進的實驗?zāi)K進行教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)思路更為清晰，上課發(fā)言時主動性明顯提升。兩項針對大型儀器學(xué)習(xí)的綜合性設(shè)計實驗也圓滿完成，并且每個小組都各有所長。在整個過程中，學(xué)生由淺入深分析問題的能力、知識遷移與運用的能力都明顯提高，學(xué)生的整體學(xué)業(yè)水平也得到提升。

學(xué)生對利用業(yè)余時間制作標(biāo)準(zhǔn)化視頻的積極性非常高?？偣灿薪?0%的學(xué)生申請加入制作標(biāo)準(zhǔn)化視頻。目前課題組已經(jīng)指導(dǎo)本科生對本課程12 個實驗的全部內(nèi)容進行了錄制和制作，共錄制了17 個視頻。很多學(xué)生表示在制作視頻的過程中受益良多，尤其是對于實驗操作更加熟練了，開始關(guān)注到了許多細(xì)節(jié)處的實驗注意事項，培養(yǎng)了良好的科學(xué)素養(yǎng)，同時讓看視頻的學(xué)生提前預(yù)習(xí)了實驗，學(xué)生都希望以后還有機會可以參與相關(guān)的實驗和任務(wù)。標(biāo)準(zhǔn)化視頻解決了《儀器分析實驗》由于儀器講解和示范占用大量教學(xué)時間而使學(xué)生實踐學(xué)時減少的問題，而且提高了儀器的利用率。同時給學(xué)生提供了更多接觸儀器的機會，既鞏固了課上的知識，又加深了學(xué)生對理論知識的理解。學(xué)生自制標(biāo)準(zhǔn)化視頻部分截圖，見圖3。

圖3 學(xué)生自制標(biāo)準(zhǔn)化視頻的部分截圖Fig.3 Some screenshots of students'self-made standardized videos

3 結(jié)語

通過天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院3 個班級新教學(xué)模式的實踐，學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和學(xué)習(xí)熱情明顯提升，完成的作品遠(yuǎn)超教師預(yù)期。對于《儀器分析實驗》的教學(xué)，應(yīng)不局限于書本，不止步于眼前，以學(xué)生學(xué)情為依據(jù)，勇于創(chuàng)新，敢于實踐，思考教學(xué)內(nèi)容的最優(yōu)解。繼續(xù)完善“三點一線”式教學(xué)模式，是今后課程努力的方向。