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)藥大學中藥學院，天津 301617）

儀器分析是化學學科的一個重要分支，隨著科技的進步，使用大型儀器進行分析測試已廣泛應用于各個領域，相較于傳統(tǒng)的化學分析法，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基礎實驗課[1-4]。

《儀器分析實驗》是面向天津中醫(yī)藥大學中藥學院中藥學類、藥學、藥物分析和藥物制劑等7 個專業(yè)開設的一門化學基礎實驗課程，課程共36 個學時、12 個實驗。本課程旨在使學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)成良好的科學素養(yǎng)，并為今后的學習做好準備[2,3]。從2020—2021 的秋季學期開始，首次嘗試對天津中醫(yī)藥大學中藥學院中藥學類和醫(yī)學實驗技術專業(yè)共3 個班級采用了“三點一線”式的實驗教學模式，其中“三點”是指對實驗內容進行改進和整合，將實驗分為基礎技能部分、專業(yè)技能部分和研究型操作技能部分，強調了學生在實驗課程中的主觀能動性；“一線”是指在教學過程中把“學生制作標準化視頻”這一任務融入到整個課程教學中，使得標準化視頻成為學生學習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)，有行之有效的教學步驟和方法，在學生中反響效果良好，可以推廣應用。

1 《儀器分析實驗》教學現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)的《儀器分析實驗》教學采用課前學生自主預習書本實驗內容、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)實驗教學模式無法解決教學中遇到的諸多問題。

1.1 未考慮學生的學習能力

《儀器分析實驗》的授課對象大多數(shù)都為本科二、三年級學生，雖然之前他們對常規(guī)化學實驗有了一些了解，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，同一班級學生之間的學習能力也有差異[4]。如果教師只自顧自地講課，忽略學生的實際情況，不注重學生的自主思考、自我學習和自我提升的能力引導，學生就會一直依賴于老師的授課內容，沒有把儀器分析知識內化為自己的知識，學習質量也不能得到提升。

1.2 未考慮學生的學習習慣

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

1.3 實驗內容陳舊

傳統(tǒng)《儀器分析實驗》內容單一，基礎型、專業(yè)型和驗證型實驗數(shù)量多且相互重復，綜合型和設計型實驗較少，實驗之間缺少連貫性和整體性，總體的綜合性不強[7,8]。學生在實驗課中很容易對已經(jīng)設計好的實驗步驟產(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科整體觀。

1.4 學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備，價格較昂貴，因此數(shù)量較少[9,10]，在大班式教學的班級，學生多而儀器少，不是每個學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容進行講解及操作，這些都導致了學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)十名學生，僅靠口頭講解，不能讓學生形成深刻的感性認知[12]，口頭講解也占用了實驗課很大一部分的時間，人為減少了學生實際操作的寶貴時間，最終造成了學生對實驗內容一知半解、儀器不會操作的局面。

2 “三點一線”式教學模式的改革與實踐

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

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

2.1 教學內容

2.1.1 “三點” “三點”是指實驗內容整合優(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分層式教學的目的。

專業(yè)技能部分：這一部分的實驗內容是學習使用分光光度計和紫外 可見分光光度計，讓學生使用兩種儀器測量加味香連丸中總生物堿的含量，便于儀器之間橫向對比學習，提高教學效率。

基礎技能部分：在這一部分中需要學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，一并學習。

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 項綜合設計性實驗，在此過程中，教師以引導為主，整個實驗過程都是學生自己完成。學生可綜合利用所學知識去自主思考問題，提高創(chuàng)新能力，將所學到的儀器分析理論知識與實踐達到真正融合。

“三點”教學內容創(chuàng)新思路和設計，見表1。

表1 “三點”教學內容創(chuàng)新思路和設計Table 1 "Three points"teaching content

2.1.2 “一線”“一線”是指把“學生自制標準化視頻”這一任務融入到整個課程教學中，并充分利用標準化視頻進行課程教學。

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

圖2 “學生自制標準化視頻”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，先讓學生學習基礎技能部分和專業(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》也有了足夠的認知，然后再讓學生進行綜合性設計實驗，即教師以“加味香連丸中某一成分含量測定”來設題，引導學生使用液相色譜法和氣相色譜法解題。期間學生自發(fā)組隊、設計實驗方案、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)。對于學生自主設計的實驗方案，實驗結果并不重要，實驗設計的合理性才是教師所關注的。由于實驗從頭到尾由學生自主設計操作，學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“學生自制標準化視頻”來輔助學習，具體操作方法如下：

課前：使用標準化實驗視頻進行實操預習，使用書本進行實驗內容預習。

課中：課堂采取引導啟發(fā)式和小組討論式的方法。教師除了詳細講解實驗內容和操作步驟外，還要給學生播放視頻，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，組織學生進行討論，啟發(fā)學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，最后進行小組總結發(fā)言，老師當堂解惑。

課后：實驗課結束后，學生2 人1 組自愿報名參與視頻制作，自主回憶上課內容，查閱相關資料，設計錄制方案；教師帶領討論，確定錄制方案，統(tǒng)一視頻格式；學生錄制、剪輯視頻；教師檢閱、指導，師生反復溝通，制作完成。對于學生制作的標準化視頻，教師會將其發(fā)放給下一屆的學生用以課前預習。

2.3 效果評估

“三點一線”式教學模式已經(jīng)在天津中醫(yī)藥大學中藥學院3 個班級施行。通過整合改進的實驗模塊進行教學，學生學習思路更為清晰，上課發(fā)言時主動性明顯提升。兩項針對大型儀器學習的綜合性設計實驗也圓滿完成，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，學生的整體學業(yè)水平也得到提升。

學生對利用業(yè)余時間制作標準化視頻的積極性非常高。總共有近60%的學生申請加入制作標準化視頻。目前課題組已經(jīng)指導本科生對本課程12 個實驗的全部內容進行了錄制和制作，共錄制了17 個視頻。很多學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，開始關注到了許多細節(jié)處的實驗注意事項，培養(yǎng)了良好的科學素養(yǎng)，同時讓看視頻的學生提前預習了實驗，學生都希望以后還有機會可以參與相關的實驗和任務。標準化視頻解決了《儀器分析實驗》由于儀器講解和示范占用大量教學時間而使學生實踐學時減少的問題，而且提高了儀器的利用率。同時給學生提供了更多接觸儀器的機會，既鞏固了課上的知識，又加深了學生對理論知識的理解。學生自制標準化視頻部分截圖，見圖3。

圖3 學生自制標準化視頻的部分截圖Fig.3 Some screenshots of students'self-made standardized videos

3 結語

通過天津中醫(yī)藥大學中藥學院3 個班級新教學模式的實踐，學生學習主動性和學習熱情明顯提升，完成的作品遠超教師預期。對于《儀器分析實驗》的教學，應不局限于書本，不止步于眼前，以學生學情為依據(jù)，勇于創(chuàng)新，敢于實踐，思考教學內容的最優(yōu)解。繼續(xù)完善“三點一線”式教學模式，是今后課程努力的方向。