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一直以來,我校分析化學理論課程考核以閉卷為主,通過卷面成績評估學生對課程的掌握程度以及教師的教學質量。這種考試成績評價規(guī)范公平、尺度相對統(tǒng)一;操作簡便、易于管理和實施、成本較低,教師工作量不會因此增加太多,同時有助于督促學生掌握基本概念、理論、公式,為將來的應用打下堅實的基礎。但單純的閉卷考試缺乏差異性,較難科學合理地評價學生對學科的掌握程度;考題具有一定的局限性,難以較為全面地考查出學生對該課程掌握的廣度和深度;評價效果相對單一,因而對學生的知識、能力、素質作出綜合評價有失偏頗。圍繞我校培養(yǎng)應用型高素質人才的目標,2010年藥科學院開創(chuàng)性地設立了藥學專業(yè)創(chuàng)新實驗班,重點結合學校辦學實際和學科專業(yè)特色形成“強化基礎,加強實驗,因材施教,重視創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)模式。通過對第一屆(2010級)藥學創(chuàng)新實驗班(以下稱為本班)的調查,本班教學目前僅實現(xiàn)了小班單獨授課,但是在課程考核和評價體系方面尚未見改革與創(chuàng)新。
2分析化學課程考核改革的具體方案
根據(jù)國內外知名學者的教學經驗,針對藥學實驗班的分析化學考試目標一般設定為:(1)記憶、理解基本概念、原理、公式、術語與實驗基本操作技能;(2)正確進行相關的計算;(3)聯(lián)系已學知識解釋分析化學的特定操作和相關應用;(4)運用所學原理與概念描述、解釋或者說明現(xiàn)象和結果,清晰、有邏輯地表達思想,正確使用專有名詞;(5)將所學的概念與原理運用于新問題情境中;(6)正確使用相關圖表所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息;(7)設計實驗、制定實驗計劃、選擇適當?shù)膶嶒灱夹g;(8)處理、解釋、評估實驗,以恰當?shù)男问剑ㄎ淖?、表格、圖形)展現(xiàn),用恰當?shù)膶I(yè)詞匯清晰、有條理地交流?;谏鲜瞿繕?,就要求不僅對學生的基本概念、原理、公式的記憶進行考核,而且應凸顯對學生的邏輯思維能力、分析能力和創(chuàng)造能力的評估。單純的閉卷考試無疑利于實現(xiàn)考試目標的(1)~(4),但對其余目標頗難企及。故此,創(chuàng)新考核模式極為必要,而在傳統(tǒng)的閉卷考試中整合開卷考試以及靈活互動的口試不失為一條有效、可行的途徑。筆者對本班的分析化學課程考核按照此思路進行了重新設計并付諸實施,該體系主要由以下部分組成。具體言之,基本概念、原理和公式是掌握分析化學的基礎,也是學生將來運用所學知識進行創(chuàng)新的基石,對這部分內容的考查用閉卷的形式最為合適,而若采用開卷的形式,可能使學生忽視對這部分內容的掌握和記憶。本次化學分析部分閉卷組成為單項選擇題10分,填空題10分,計算題30分,問答題10分。試卷由出題小組依照教學大綱擬定,避免過多強調死記硬背,同時也兼顧授課的內容防止應該考的沒有考到而誤導學生學習。此部分試題主要考查大綱要求掌握或熟悉的教學要點,記憶方面的內容約30分,一般應用的內容約30分??疾閼玫膬热葜饕菍W生對記憶的知識進行總結,上升到一定理論水平再指導解題,可實現(xiàn)考試目標的(1)~(4)。
開卷考試的題目面廣量大,覆蓋盡可能多的教學內容,檢查學生能否正確運用參考材料,以及對多個章節(jié)涉及的基本概念全面理解和貫通運用,促進學生積極主動歸納、演繹所學知識,利于今后的自學。本次化學分析部分開卷組成為綜合題1題5問20分,設計題1題5問20分。出題小組在B卷開卷采用了《間接碘量法測定銅合金中的銅含量》這個實驗作為綜合題,系統(tǒng)描述了實驗過程,要求學生參考所帶資料回答以下問題:結合實驗條件解釋Cu2+可以氧化I-的理由;解釋調節(jié)溶液pH在3.5左右以及加入NH4HF2的原因;解釋指示劑為何臨近終點加入以及加入KSCN的作用(此問有提示,從沉淀溶解度考慮);給出Cu含量的計算式;最后提出本滴定終點變色較難觀察(懸濁液),要求學生考試后查閱文獻,看有無此類測定使得終點敏銳的改進方法。由此可見,該綜合題可實現(xiàn)考試目標的(2)~(6),內容涵蓋滴定分析概論、配位滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定等相關內容,學生必須對教材和理論課內容熟練掌握方能進行解答。設計題為蛋殼中Ca、Mg離子的配位滴定設計,要求學生按照方法原理、儀器試劑、實驗步驟、計算公式、結果表格等幾部分完成,實現(xiàn)考試目標的(5)~(8)。設計題最后一問要求學生考試后查閱文獻,看是否可以設計其他化學分析方法測定其中的Ca。開卷考試中的綜合題、設計題最后一問旨在培養(yǎng)學生搜集整理資料進行自學的能力??己藭r閉卷開卷題目同時下發(fā),總時間控制為2小時,學生只有上交閉卷的試題和答題紙后方可取回自帶的參考資料再進行開卷部分的答題,這樣不再限定某種類型考試時間,增加學生掌控時間的自由程度;不再限定參考資料,隨便帶什么書都可以,但是限定只能帶一本,增加學生掌控教材或者參考書目的自由程度。由此學生所看的書目得以擴展,理論授課時將更多的精力放到“重要知識點”的講解和討論上,學生也不會出現(xiàn)我學的人民衛(wèi)生出版社《分析化學》就不看科學出版社《分析化學》的情況,本班學生一般都有不同出版社的分析化學對照參考,而且通過讀書筆記能比較教材各自的特點。在口試方面,本學期采用了自行擬題/答辯的形式。學生學習貫穿于課程教學過程中,但學生看書自學容易迷失重點,同時不理解教學大綱在教學活動中的重要指導作用。為解決這個問題,將本班學生分為五組,每組指定一個章節(jié),要求該章節(jié)結束后本組學生按照教學大綱的掌握、熟悉、了解三個層次合作擬出選擇題、填空題、計算題、問答題,并給出正確答案。學期結束前,制作PPT介紹所擬題目,并明確考點,分析化學課程組三位老師現(xiàn)場評判,根據(jù)所擬題目的質量、與大綱的契合程度、PPT講解者的表達和回答問題的準確程度,對該組學生評分,該評分占平時成績的70%。這個環(huán)節(jié)的引入,一方面提升學生的專業(yè)問題意識,利于教師掌握學生學習的個體差異;另一方面也適當培養(yǎng)了他們的交流、表達能力,并促進其團隊合作精神。
3分析化學課程考核改革的效能估測
在藥學專業(yè)的教育中,分析化學的理論知識和實驗技能在藥物分析、天然藥物化學、藥物化學、藥劑學等都有廣泛而重要的應用。分析化學的教學旨在讓學生掌握基本的理論和方法,建立基本的定量和定性觀念,熟練地進行滴定分析操作,掌握常用儀器的操作方法,為后續(xù)課程的學習打下堅實的基礎。現(xiàn)代儀器分析迅速發(fā)展,不斷豐富分析化學的學科內容,也使分析水平得到了巨大提高。各種光譜和色譜技術層出不窮,滿足更多復雜樣品的分析需要。因此,在教學內容選擇上,應該將基礎理論和基本概念教學與分析化學前沿相結合。分析化學涉及理論十分廣泛,從經典化學分析法到現(xiàn)代儀器分析法,但是課時有限,并且結合專業(yè)需要,我們要對教學內容有所取舍,突出重點。在經典化學分析的教學中,做到講清基本理論,讓學生掌握滴定分析的基本原理和基本概念,各種滴定方法在講授時突出特點,講出特色,不拖泥帶水。
現(xiàn)代分析中,隨著儀器分析的迅速發(fā)展,應用日益廣泛,并且在很多藥物的質量控制、工藝設計、生產研究中大量使用。中國藥典2010版比2005版進一步擴大了新技術的應用,除了在附錄中擴大收載成熟的新技術方法外,正文品種中進一步擴大了對新技術的應用,藥典化學品種采用了分離效能更高的離子色譜法和毛細管電泳法,紅外光譜在原料藥和制劑鑒定中的應用進一步擴大,氣相色譜法全面用于溶劑殘留檢查,總有機碳測定法用于注射用水的質量控制中,含量測定中僅HPLC這一種方法,藥典一部中采用的品種從505種增加到1138種,藥典二部中從359種增加到694種,由此可見儀器分析方法在藥學學科學習中的重要性。我們在教學中,學時適當向儀器分析部分轉移。在制訂2014版人才培養(yǎng)方案時,充分考慮到儀器分析方法的重要性,我院在開設分析化學課程的基礎上,在后續(xù)學期開設儀器分析作為選修課,進一步夯實學生的理論和實驗基礎。該部分內容作為很多學??佳械谋乜純热?,為以后學生的考研復習也提供了巨大幫助。
2結合學科特點,改進教學手段與方法
當前,科技的發(fā)展速度令人驚嘆,這就需要提高課堂效率,在授課時將傳統(tǒng)課堂教學與多媒體課件教學相結合,大大增加了課堂上傳授知識的信息量,而且使內容準確生動,便于理解。分析化學教學中一些公式推導、計算等采用傳統(tǒng)板書教學;一些比較抽象的概念、理論,如滴定分析中的滴定曲線,儀器分析中的儀器結構、基本原理,色譜中的塔板理論等,僅通過課堂講解學生很難建立起正確的認識,如果通過多媒體課件以圖形、動畫等形式向學生提供各種知識信息,將枯燥的知識變得生動有趣,有助于學生從感性認識上升為理性認識,更好的理解和掌握所學內容。
3強化學生實驗技能,培養(yǎng)應用型人才
針對專業(yè)特點和學科要求,我們提出培養(yǎng)應用型綜合人才的培養(yǎng)目標,加強學生動手能力和嚴謹科研作風的培養(yǎng)。分析化學是一門實踐性很強的課程,對學生的實驗技能要求比較高,要求學生熟練基本操作、掌握基本方法、嘗試科學研究。我們根據(jù)人才培養(yǎng)方案和課程教學大綱學時設計開設了各種實驗以培養(yǎng)學生的實驗技能。在化學分析部分,開設酸堿滴定、配位滴定的實驗項目,讓學生掌握滴定管的正確使用,熟悉實驗條件的選擇,能準確控制滴定終點,能對滴定結果進行相應運算,建立起定量的思維方式,通過這些最基本的實驗技能訓練,使學生對分析化學的知識能夠融會貫通;在儀器分析部分,結合儀器分析的特點,采用小班上課,實驗人數(shù)控制在每組8-12人,教師先講解儀器操作方法,在短時間示范實驗操作后,讓每位學生都能夠親自動手操作儀器。在實驗過程中,教師不斷提出問題讓學生思考如何解決,將課堂所學理論知識真正與實踐相聯(lián)系,用于解決實際問題。在實驗項目的選擇上,我們結合專業(yè)特點,增設一些實用性較強的新實驗,減少驗證性實驗,增設綜合性、設計性實驗,如碘量法測定維生素C含量、紫外法測定維生素B12的含量、高效液相色譜法測定蛇床子中蛇床子素含量等,讓學生在實驗中了解藥物質量控制的重要性,激發(fā)學生去學習鑒定假藥或劣藥的分析方法。
4改革考核制度
1.1選擇適合藥學專業(yè)的教材
合適的教材對于不同專業(yè)的學生來說至關重要,教材選擇很大程度上影響教師授課的邏輯性以及學生學習的系統(tǒng)性。生物化學課程相關教材種類繁多,如何選擇適合藥學專業(yè)學生以及符合課程安排的教材顯得十分重要。王鏡巖的《生物化學》第3版無疑是最為權威的一版教材。這本教材吸收了國內外生物化學領域的最新進展,內容豐富,圖文并茂;章節(jié)按比較傳統(tǒng)的先“靜態(tài)”后“動態(tài)”組織編排,符合我國生物化學的教學習慣,便于教師教學和學生自學。但是這套教材內容過于詳盡,具有一定深度,對初學者難度較大,并且該教材著重于生物化學領域知識,鮮有與藥學專業(yè)特殊性相關的知識拓展,同時價格昂貴,增加了學生的經濟負擔,因此我們將這部教材列為參考書目。經過篩選,我們將姚文兵主編、人民衛(wèi)生出版社出版的《生物化學》(第7版)作為我校藥學專業(yè)生化指定教材。這部教材是普通高等教育“十二五”國家級規(guī)劃教材,作者姚文兵和主審吳梧桐均是我國生物技術與生化藥學專家。主編姚文兵是我國生物技術與生化藥學專家、中國藥科大學教授,他承擔教育部國家基礎科學研究與教學人才培養(yǎng)基地和名牌課程藥學生物化學基礎的創(chuàng)建工作;主審吳梧桐也是我國生物技術與生化藥學專家,他長期倡導生命科學與化學相結合的現(xiàn)代藥學教育模式,建立了以生物化學和分子生物學為基礎,工業(yè)微生物學與現(xiàn)代藥學相結合的綜合性生物制藥學科體系,主持創(chuàng)辦了生物制藥專業(yè)和生物制藥學院,其權威地位也保證了本教材的高水平呈現(xiàn)。該教材在第6版的基礎上,對部分內容進行了適當調整,增加了第三篇遺傳信息的傳遞和第三章維生素與微量元素的內容,還加強了遺傳信息傳遞和結構分子生物學的內容,以及基因組學、蛋白質組學和系統(tǒng)生物學的研究進展;充實了維生素與微量元素,物質代謝、代謝調控與基因表達調控的內容;擴充了生物藥物的近代概念,介紹了生物藥物研究的最新進展;書末附有生物化學專業(yè)名詞英語注解等。教材重點闡述了現(xiàn)代生物化學的基礎理論、基本知識和基本技能,并盡可能反映生命科學與化學相結合的現(xiàn)代藥學研究模式的特點,突出了生物化學的基礎理論與現(xiàn)代生物技術的進展及其在現(xiàn)代藥學研究中的地位與作用,非常適合作為藥學專業(yè)生化課程學習的教材。
1.2優(yōu)化理論教學內容
指定的教材在順序上仍然是先靜態(tài)后動態(tài)的模式,但這種傳統(tǒng)的編排方式并不利于學時較少的藥學專業(yè)學生在短時間內掌握了解生物化學課程的核心內容和精髓。因此我們改變了先靜態(tài)后動態(tài)的傳統(tǒng)教學模式,將整本教材內容劃分為三大模塊,即能量代謝模塊(包括糖化學、糖代謝、生物氧化、脂類化學、脂類代謝)、蛋白質代謝模塊(包括蛋白質化學、酶學、蛋白質代謝)和核酸代謝模塊(包括核酸化學、核酸代謝、遺傳信息傳遞)。每個模塊在知識構件上,以某一生物大分子的代謝過程為主線,其他知識內容為支線,構成一個完整的知識體系,這樣的優(yōu)化設計有利于學生對于生化過程的系統(tǒng)理解。以能量代謝為例,能量代謝模塊以葡萄糖分解代謝為主線,首先用較少的學時介紹糖的結構及糖的化學性質,以及在消化道內的吸收過程,然后詳細講解進入細胞后的徹底生物氧化過程,包括經過無氧分解代謝為丙酮酸,再經過脫氫作用以乙酰輔酶A的形式進入檸檬酸循環(huán)完成C的最終氧化形成CO2,最后由攜H的載體將H帶入線粒體內膜系統(tǒng)經過電子傳遞最終形成H2O并釋放出能量。在掌握這一條葡萄糖的分解代謝的主線之后,其他的知識點例如磷酸戊糖途徑、糖異生、糖原合成與降解等過程作為這條主線的支線知識內容,二者結合最終成為一個復雜而又有邏輯關系的能量代謝知識體系。這樣有利于學生對各個途徑的生理功能代謝過程有更深刻的理解。
1.3優(yōu)化實驗教學內容
實驗課是生化教學課程的重要組成部分,通過實驗課,應當使學生加深學生對理論知識的理解,同時培養(yǎng)學生綜合運用知識及分析、解決問題能力。然而傳統(tǒng)的實驗教學,照本宣科的現(xiàn)象比較嚴重,即實驗目的、實驗原理、實驗方法、實驗流程和實驗結果都在實驗前給學生描述清楚,學生的實驗過程僅僅是重復流程觀察結果而已,缺少主動思考和探索的過程。因此我們針對傳統(tǒng)實驗教學的不足,在理論課上抽出時間,將實驗課要進行的實驗做預先的鋪墊,引起學生的興趣,在實驗課上以引導為主,讓學生自主參與實驗過程,得出一些結果并討論分析。例如油脂酸價測定這一實驗,在理論課上講解油脂酸價測定的原理方法,然后提出問題:我們平時的食用油的酸價是否正常?經過暴曬后的食用油酸價是否會發(fā)生變化?反復油炸后的食用油酸價是否正常?以此提高學生解決這些問題的興趣,也可由學生自行采樣,在實驗課上進行不同樣品食用油酸價的檢測,得出結果后再進一步討論分析。這樣既可以加深學生對該實驗方法原理的理解,也可以學以致用,增強學生的學習興趣并解決生活中的實際問題。
1.4跟蹤生化研究動態(tài)
由于生物化學理論和技術發(fā)展迅速、信息量大,學生在獲取專業(yè)知識的同時,重視前沿知識和相關學科滲透知識的掌握,是新型人才的需要,也是學生自身發(fā)展所必需的。對于生物化學課程的授課教師來說,科研工作的內容能夠極大地豐富生物化學理論教學的水平,對生物化學前沿研究的把握也是對教師綜合素質的高要求。將生物化學前沿成果融入生物化學課程的教學過程當中,能夠幫助學生更好地掌握書本內容。例如在講授細胞膜轉運蛋白的內容時,可穿插介紹2014年4月由清華大學醫(yī)學院顏寧教授領導研究組在英國《自然》雜志上發(fā)表的一項研究成果,即在世界上首次解析了人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的晶體結構。該轉運蛋白的作用在于轉運葡萄糖,從而為細胞提供能量,該研究成果將有利于人們掌握轉運蛋白GLUT1的工作機理,可能實現(xiàn)葡萄糖轉運的人工干預,切斷它的轉運過程,從而“餓死”癌細胞。通過這種具體的、最新的科研成果的描述,不但使學生較為形象地理解了轉運蛋白生理作用方面的知識,還對于轉運蛋白作為藥物靶點的作用有了更深入的理解,同時也極大提高學生對于該課程的學習及科研興趣。
2教學方法優(yōu)化
2.1合理高效利用多媒體教學
教學全程為多媒體課件教學。多媒體技術集聲音、圖像、文本、動畫為一體,為學生營造出形象逼真的學習環(huán)境,可以使不同感官在同一時間內接受到同一信息源的信息,從而有助于學生對知識的接受和理解。但是多年的多媒體教學經歷也使我們看到了多媒體教學的弊端。例如有些教師過分依賴預先制作好的多媒體課件,在課堂上僅充當“解說員”角色,缺乏恰當、生動、形象的講解,使課堂教學枯燥無味,影響學生學習積極性;對學生而言,多媒體教學講授速度快,單位時間傳授的信息量大,導致少數(shù)學生課堂筆記跟不上,有的學生甚至干脆放棄記筆記的過程,而以下課拷貝課件取代之,因此學生的學習主動性減弱,缺少主動性的思考,對教學內容掌握不扎實。如何發(fā)揮多媒體教學的優(yōu)勢,避免弊端,關鍵在于教師的綜合素質、駕馭課件的能力及組織教學的能力。因此學院加強了對教師綜合素質的培養(yǎng),創(chuàng)造條件培養(yǎng)教師制作、使用多媒體的技能,還建立了課件共享平臺,為不同教師制作準備課件提供了大量的素材。在課件制作上,教師應以學生為中心精心設計課件,合理設計課件的程序形式、播放順序,設法調動學生的積極性,提高學生的興趣。并在授課過程中,多設計與學生互動的環(huán)節(jié),每個章節(jié)結束后對本章節(jié)進行小結,并列部分習題,以提高學生對課程的興趣和學習的主動性。
2.2啟發(fā)式教學
啟發(fā)式教學的核心是充分調動學生的學習積極性,激發(fā)學生的學習興趣和愛好,使學生主動探求知識,培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。對于知識點繁多的生物化學課程,利用啟發(fā)式教學使學生掌握復雜的代謝過程顯得尤為重要。例如在生物氧化一章,電子傳遞鏈的傳遞過程十分抽象,學生學習起來較為困難,用比喻啟發(fā)的方法,在教學中把線粒體內膜上按一定順序排列的遞氫體和電子傳遞體比喻為接力賽的參賽者,而把電子比喻為接力棒,使得整個電子傳遞的過程形象而生動;此外諸如糖酵解與糖異生,以及脂肪酸的合成與分解的生化過程,看似相互可逆的過程,但是卻有著極大的差別以及截然不同的生理生化作用,因此可以利用對比啟發(fā)的方法,列表顯示各個生化過程的異同,這樣可以引起學生的高度注意,促進積極思維,加深對教材的理解和鞏固,又可培養(yǎng)進行對比分析鑒別的能力。啟發(fā)式教學的方法有很多,如設問啟發(fā)、聯(lián)系啟發(fā)、案例啟發(fā)、懸念啟發(fā)等,多種方式的啟發(fā)可以使生物化學課程當中抽象的概念和代謝過程變得生動形象,利于學生對知識的掌握。
2.3網(wǎng)絡教學
網(wǎng)絡已成為重要的信息交流平臺。高校學生具有較高的文化知識,對網(wǎng)絡的接受程度和使用率也較高,已成為多數(shù)青年學生日常生活的一部分。進行生物化學網(wǎng)絡教學具有非常深遠的意義,不但能夠彌補課堂教學的不足,而且還可以在很大程度上實現(xiàn)教育資源共享。我校依托校園網(wǎng)絡,定制課程包括課程簡介、教師簡介、教學大綱、學習綱要、課程錄像、課件共享、網(wǎng)上交互等板塊,其中課程簡介、教師簡介、教學大綱以及學習綱要板塊主要為學生了解本門課程提供參考,并且提示每章節(jié)重難點;課程錄像為教師上課的錄像,為學生課余時間學習提供了便利條件;課件共享為教師上課所用課件,可作為學生課下學習的重要參考資料,同時為廣大教師的備課過程提供了豐富的資源;網(wǎng)上交互板塊中,學生可以在網(wǎng)上提出學習過程中遇到的各種問題,由教師在線回答,增強了教師與學生之間的互動與交流,極大地提高了學生的學習興趣。網(wǎng)絡教學突破了傳統(tǒng)課堂教學的時空限制,學生在任何時候、任何地點都能上網(wǎng)瀏覽,大大增加了學生學習的靈活性,充分體現(xiàn)了在恰當?shù)臅r間應用合適的學習環(huán)境達到最好的學習目標的教學理念。此外,這種交互式、開放式的自主學習環(huán)境最大限度激發(fā)了學生的學習熱情,有利于提高學習效率。
3結語
藥學無機化學實驗是學生涉及藥學實踐的第一步,尤其需要重視良好的實驗素質及習慣的培養(yǎng),重視學生科學精神和品質的教育。良好的工作作風和習慣不僅為做好實驗、搞好學習和工作所必需,而且也反映一個人的思想修養(yǎng)和素質。通過無機實驗的培養(yǎng)和訓練,要逐步養(yǎng)成良好的實驗室工作習慣。
1.1增強學生重視實驗的意識和勇于實踐的情感
克服學生在普通中等教育中形成并且普遍存在的重理論輕實踐的思想,轉變學生死記硬背實驗現(xiàn)象的學習方法,使學生真正認識到實驗教學是理論教學的補充和延伸,是一個不可取代的重要學習環(huán)節(jié),是培養(yǎng)自身實踐動手能力的重要方式。
1.2初步養(yǎng)成認真、仔細、緊張有序地進行實驗的習慣
實驗前做好預習,理解實驗的目的要求,了解實驗原理,理清操作步驟,查找有關數(shù)據(jù),繪制儀器、裝置簡圖,做好記錄準備。實驗中保持安靜,多做、多想,有條不紊地進行實驗;認真、仔細觀察現(xiàn)象,理論聯(lián)系實際地思考其現(xiàn)象的本質,記錄數(shù)據(jù)和現(xiàn)象應真實、可靠、完整。實驗后分析現(xiàn)象,研究問題,得出結論,及時完成實驗報告。
1.3培養(yǎng)學生嚴肅—嚴謹、求真—認真、務實—求是的科學態(tài)度
糾正學生對待實驗項目敷衍了事,對待實驗數(shù)據(jù)隨意涂改或編造或抄襲的陋習。要求學生認真、仔細地觀察實驗現(xiàn)象,真實、準確地記錄實驗現(xiàn)象,完整、全面地收集實驗數(shù)據(jù)。如果出現(xiàn)異?,F(xiàn)象,首先要求學生應用基礎知識獨立思考其可能性,然后再指導學生找出問題根源,最終指導教師與同學共同分析、做出結論;尤其特別鼓勵學生把問題帶到課下,通過查閱有關書籍、文獻、資料,結合自己的推理、判斷和分析,說明產生異?,F(xiàn)象的基本原因和影響因素等。
1.4樹立厲行節(jié)約思想和滲透綠色化學、環(huán)境友好化學理念
按要求用量取藥。稱量固體藥品時不灑落在托盤上,量取液體藥品時不濺灑到實驗臺面上。儀器應輕拿輕放,貴重儀器未經教師允許不得擅自動用。一旦損壞儀器應及時報損、補領,不隨意使用他人的儀器。養(yǎng)成節(jié)約水、電,節(jié)約使用一切實驗用品和愛護儀器的習慣。
1.5培養(yǎng)學生整潔、有條理的習慣
保持自己實驗臺面的整潔。儀器、裝置擺放應有條理、便于使用,污物、廢紙等雜物應及時放入垃圾箱或實驗臺面上的雜物缸,廢液應及時倒入公共的廢液回收瓶,待實驗后統(tǒng)一處理。實驗結束后應及時清洗所用儀器,整理所用器具,公用物品放回原處。各種化學試劑按照相應的規(guī)律擺放整齊,擦凈實驗臺面。認真做好實驗室的保潔值日工作。
1.6自覺遵守實驗室各項規(guī)章制度
化學實驗是豐富多彩的,但同時也處處存在著一定的危險?;瘜W試劑通常具有一定的毒性、腐蝕性、揮發(fā)性、可燃性、易爆性。因此,在學生實驗課開出之前,教師要認真組織學生學習實驗室的各項規(guī)章制度,實驗課時教師要督促學生自覺地遵守實驗室各項規(guī)章制度。譬如,在實驗課時,學生一定要穿著實驗服,必要時要佩戴防護鏡和防護手套,不允許穿著裙裝、也不允許穿著拖鞋、更不允許穿著高跟鞋,還不允許散披長發(fā);嚴禁在實驗室飲水食物,尤其是嚴禁將飲用水和食品帶入實驗室內;嚴禁在實驗室內高聲喧嘩、追逐嬉戲、相互打鬧。對于使用劇毒試劑或有危害氣體產生的實驗中,學生必須按照要求由二人或二人以上操作、或在教師的監(jiān)視、指導下完成。
2培養(yǎng)學生的規(guī)范操作
科學規(guī)范的操作是學生在實驗中獲取準確數(shù)據(jù)和保障實驗安全的關鍵所在,是學生必須具備的基本功,也是藥學無機化學實驗教學的重點和難點。因此,努力提高學生無機化學實驗的基本操作技能勢在必行。
2.1認清新生實驗現(xiàn)狀和存在的問題
藥學無機化學實驗具有承上啟下的重要作用,起著從普通中等教育學習過渡到高等專業(yè)教育學習的紐帶作用。在中學化學中,要求學生了解儀器的名稱、用途和操作原理,會使用基本儀器,并且掌握常見氣體的制備方法和一般溶液的配制,學會觀察和記錄實驗現(xiàn)象,并根據(jù)實驗現(xiàn)象得出正確的結論,如實地寫出實驗報告。但由于中學實驗條件所限或應試教育影響,化學實驗常常是紙上談兵。學生入學時普遍實驗基礎差、操作水平低,學生在實驗室手忙腳亂,無所適從,這在藥學無機化學實驗教學中表現(xiàn)尤為突出。
2.2從點滴入手,逐項規(guī)范操作行為
在教學之始,就應培養(yǎng)學生正確掌握藥學無機化學實驗的基本操作。無機化學實驗涉及到許多基本操作,例如試劑的量取、稱重、溶解;反應液攪拌、振蕩、加熱、冷卻、過濾、蒸發(fā)、濃縮、結晶;還有溶液的配制等。傳統(tǒng)的教學方式是指導教師在講解實驗內容的同時,做出必要的示范操作,并賦予一些問題和指出注意事項。這種教學方式可能會由于每一位指導教師對教學內容的理解程度的不同或基本操作掌握程度的不同,也可能會由于不同的指導教師的耐心程度的不同,往往使教學效果產生比較大的差異。利用現(xiàn)代教育手段采用多媒體,例如對每一個無機化學實驗教學內容制成幻燈片或者攝成音像片,在實驗前播放給學生觀看,并配合指導教師必要的講解,既可以提高學生的學習興趣,又可以規(guī)范教師的教學行為。這是因為幻燈片或者音像片是集體研討制作,具有一定指導性。在此基礎上,對于實驗中操作不夠規(guī)范的學生,指導教師及時地予以糾正。這樣指導教師對學生既可以嚴格地要求,又會有足夠的耐心。
2.3以多種教學手段示范規(guī)范操作
制作儀器基本操作展板、展牌。展板、展牌是很直觀的實驗教學教具。因此,把小型儀器設備(例如:酸度計、電子天平等)的操作規(guī)程做成展牌,放置在待操作的儀器處,讓學生嚴格按照規(guī)程操作,這樣做的同時也降低儀器的損壞率;把需要熟練掌握的無機化學實驗基本操作分類設計成展板,實驗課時取出將其懸掛在實驗室的黑板上,便于指導教師示范講解,也有利于學生掌握無機化學實驗基本操作流程。
3結語
優(yōu)化授課內容藥學專業(yè)分析化學課程的設計必須是“藥學特色”的分析化學,即:既要符合分析化學自身的基本內涵,又要突出藥學專業(yè)的特點。因此,在教材內容和授課選材上,必須合理地、有選擇的刪減與藥學專業(yè)聯(lián)系比較少的純化學理論以及在藥學領域應用較少的內容,選取在藥學專業(yè)學習、科學研究及生產實踐中應用廣泛的方法和技術,將藥學學科中的熱點問題及時、巧妙滲透到分析化學教學中,并不斷更新、充實分析化學的發(fā)展前沿內容,提高藥學專業(yè)分析化學有效教學的思考與探索杜剛鋒南陽醫(yī)學高等??茖W校公共教學部473061激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。如詳細講解決定定量分析結果準確度和精密度的誤差與分析數(shù)據(jù)處理部分,略講在藥學分析中應用比較少的重量分析法及沉淀分析法,適當增大在新藥研發(fā)、藥品鑒定、臨床檢驗等領域應用比較廣泛的儀器分析方面的內容比重,如氣相色譜法、高效液相色譜法、質譜法、色譜-質譜聯(lián)用技術等。實驗課內容的選取也要結合藥學專業(yè)特點,除了選擇能代表分析化學學科特點的實驗方法及基本技能訓練內容外,還應選擇《藥典》中與理論知識緊密結合的經典案例,突出專業(yè)性和實用性,讓學生在實驗過程中體驗“學以致用”“,理論聯(lián)系實際”的快樂,如維生素C含量的測定(氧化還原滴定)、飲用水pH值得測定(電位法)、磺胺嘧啶的含量測定(永停滴定法)、維生素B12含量測定(紫外分光光度法)等。這些實驗內容的設定,既能使學生了解到分析化學在藥物分析中的具體應用,又能激發(fā)學生的學習興趣,在實驗中加深對與藥學專業(yè)密切相關的分析方法和儀器分析手段的理解、掌握。既提高了學生運用綜合知識及相關技能解決實際問題的能力,又培養(yǎng)了他們的科學思維能力和創(chuàng)新意識。
2豐富教學資源,激發(fā)學生興趣
高速發(fā)展的現(xiàn)代信息技術為分析化學的教學提供了豐富的教學資源,如網(wǎng)絡、動畫、多媒體等。鼓勵學生充分利用Google、Baidu等搜索引擎查找學習資料,及時解決學習過程中遇到的疑難問題;充分利用多媒體課件圖文并茂的特點,將教材中枯燥的理論、抽象的問題轉換為生動形象的圖形、文字、動畫、視頻等,使抽象的概念形象化、立體化,使枯燥的理論理解起來更形象、更直觀,既可增強學生的感性認識,又能幫助學生理解那些抽象的問題,提高課堂效率。充分地、合理的利用這些資源既可彌補傳統(tǒng)的教材、掛圖及實物模型攜帶不方便的不足,又可活躍課堂氣氛,激發(fā)學生學習興趣,豐富課堂信息量,提高教學效果。例如在液相色譜法時,通過播放Flas演示,學生既可明了色譜儀各主要部件的作用,又可以清楚觀察到液相色譜分析過程的產生,再結合教師的適當?shù)闹v解,必然加深學生對該法分離機制的理解。
3綜合多種教學手段,提高教學效率
隨著現(xiàn)代信息技術和多媒體技術的快速發(fā)展,多媒體教學已經在大多數(shù)高校普及使用。雖然,在教學過程中采用用動畫、視頻等多媒體手段,有助于學生對知識的理解記憶,激發(fā)學習興趣,但傳統(tǒng)的板書仍然有著現(xiàn)代教學媒體無法完全替代的優(yōu)勢。例如在計算公式的推導過程中,學生可跟著教師的書寫記筆記,板書的過程也為學生提供了充分的思考時間。因此,在實際教學中,應將多媒體教學與傳統(tǒng)的板書相結合,并靈活運用案例教學法、以問題為基礎(PBL)的啟發(fā)式教學法、課堂講授與討論,在線答疑等多種教學方法與手段開展教學活動,調動學生的學習積極性,不僅要向學生傳授知識,更要培養(yǎng)學生掌握運用分析化學知識和技能解決實際問題的能力。
4改革實驗教學,提高實驗技能
一以有機化學實驗為起點
培養(yǎng)本科生科研素質從以上參與有機化學實驗教學改革的學生中,組建本科學生課外科研興趣小組,長期指導學生進行課外科研實驗、資料查閱、實驗設計、學生課題申請、論文撰寫、課外學術作品競賽和考研輔導等一系列的提高學生科研素質為目的的活動。在教師的合理引導下,在筆者所進行教改的2個實驗班中,實驗組有多達18名同學主動強烈要求進入教師的科研實驗室參與課外科研活動。由于學生的課余科研活性以不影響學習為前提,因此筆者隨后挑選了14名成績中等及以上的同學,分成了2組,在一年二期的時候分別進入了兩個不同實驗室。與筆者以往通過其它途徑所帶的課外興趣小組的學生相比,這些學生思想動機總體相對較端正,除了5個學生由于急功近利、功利思想較強等原因而中途流失外,其它學生一直踏踏實實,完成了多個環(huán)節(jié)的課外科研活性內容,堅持到大四完成畢業(yè)論文。在進入實驗室初期,這些學生跟著老師或不同研究生學習一些最基本的實驗技能,同時也參與研究生的文獻檢索、實驗設計、匯報等工作。經過一個學期的鍛煉后,盡管有專業(yè)知識的限制,但是由于學生的主動積極進取學習,大部分同學已經掌握了所在實驗室的基本實驗技能,熟悉了所在實驗室專業(yè)中文期刊的檢索,也初步懂得了簡單實驗的研究方案、技術路線的設計。經過一年的培養(yǎng)后,在教師的指導下,學生設計并進行了獨立的科研實驗。在二年二期的時候,利用前期實驗結果,指導學生撰寫并積極申報省、校級大學生創(chuàng)新科技計劃項目。課題完成時指導學生撰寫科研學術論文,利用取得的科研成果指導學生參與大學生課外學術作品等競賽。以上完成的學生科研課題同時可以作為學生的本科畢業(yè)論文。由于科研課題在大三基本完成,因此,在大四時學生可以全身心的投入考研或者其它與就業(yè)相關的個性化活動中。通過三年多的課外科研活動及組隊參與挑戰(zhàn)杯作品競賽,學生的潛力得到了充分的發(fā)揮,不僅培養(yǎng)增強了學生進行實驗設計、動手操作和論文撰寫等方面的科研能力,也鍛煉提高了學生的自制力、毅力、團隊協(xié)作等方面的能力,整體綜合素質較高。例如,首先組隊的兩組學生中先后申請并完成了三項省大學生科技創(chuàng)新活動計劃項目和多項校學生科研項目;同時也發(fā)表了學生第一作者的論文或會議論文3篇;其中一組學生的作品獲得了第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽一等獎;由于畢業(yè)論文是幾年積累的結晶,這些學生的本科畢業(yè)論文整體水平較高,避免了目前普遍存在的本科畢業(yè)論文來自于教師科研成果的“拿來主義”。其次由于小團隊有自己的目標和信念,大部分同學都能夠至始至終堅持利用課外時間進行充電,其中有3個同學從大學一年二期到三年二期暑假,每個寒暑假都能留在實驗室做實驗,每個寒暑假只休息兩周時間。再次,在所帶教的學生中,學生的學習成績總體不是特別好,只有一人次拿過一等獎學金,但由于綜合素質強,在研究生考試中脫穎而出,有5人考取了碩士研究生,其中有北京大學和浙江大學各一名(整個學院當年考取985學校研究生僅僅3名)。
二小結與重點
院校相比,由于一般院校藥學本科學生總體科研素質相比較弱,如何個性化的提高一般院校藥學本科生的科研素質是非常重要的課題。筆者通過小范圍的以有機化學實驗教學為基礎/起點培養(yǎng)一般院校藥學本科學生的科研素質的探索,能夠充分發(fā)掘出具有科研潛質的學生,并激發(fā)出了學生在科研方面的潛能,學生的綜合素質也得到了進一步提升,能夠為一般院校藥學本科生進行科研“早教”提供一定的參考。
作者:吳建章 單位:溫州醫(yī)科大學藥學院
分析化學實驗內容既要強調分析化學實驗技術本身的基礎,又要關注分析化學方法的前沿發(fā)展。目前分析化學的傳統(tǒng)實驗較單一,新穎性較差。比如配位滴定法測定的自來水的硬度這個實驗,雖然實驗教授了蒙藥學專業(yè)學生配位滴定分析的原理,但是跟蒙藥學這門專業(yè)沒有有機聯(lián)系在一起。如果我們將實驗內容改為EDTA配位滴定法測定蒙藥寒水石中硫酸鈣的含量,就可以將配位滴定分析方法應用到蒙藥學研究領域中,更能直觀教授學生分析化學在蒙藥中的應用,亦可以提高學生理論聯(lián)系實際的科研能力和興趣,減少專業(yè)基礎實驗的單調性。分析化學實驗的教學的主要任務是了解和掌握各種分析方法、儀器的操作和技能。一方面強調分析化學實驗教學的基礎知識和操作技能,因為這些“傳統(tǒng)”知識如滴定分析法和重量分析法的理論和實驗技能是分析工作的基礎。另一方面,隨著蒙藥學從傳統(tǒng)的配方藥研究發(fā)展為新藥的研究如劑型研究、提取有效成分及含量測定研究等,實驗課程的內容也盡量滿足這些研究的發(fā)展,使蒙藥學專業(yè)學生了解這些分析技術發(fā)展的前沿。
二、考核機制改革
分析化學實驗分兩個學期,共80學時,5學分,是單獨于理論課記成績的。所以只記錄學生實驗報告的成績,并不能體現(xiàn)學生們完成實驗的水平和能力??己藱C制改革后,學生的實驗成績是由平時成績和實驗報告成績組成。平時成績包括實驗預習情況(主要查看預習報告)和實驗課程表現(xiàn)(操作是否規(guī)范,考勤等)。實驗報告成績主要包括實驗數(shù)據(jù)處理和實驗結果。實驗結束時,指導老師要對學生的預習報告、原始數(shù)據(jù)的記錄及儀器使用情況進行逐一量化評分。其中,預習報告為20分,課程表現(xiàn)(操作是不是規(guī)范,實驗數(shù)據(jù)是否正確,所用儀器是否整理清洗)為40分,實驗報告為40分(標題,原理,使用儀器試劑等是否完整正確,有無附原始數(shù)據(jù)和圖,實驗結果計算是否正確)。通過考核機制的改革,可以全面體現(xiàn)學生了解掌握一個實驗的水平。
三、重視能力培養(yǎng),增加設計性實驗的比重
分析化學實驗課的目的是培養(yǎng)學生實際動手能力和分析解決問題的能力。但是目前分析化學針對四大滴定的10個實驗基本操作重復度比較高,儀器較簡單,實驗內容固定等易讓學生感到簡單枯燥,導致學生對實驗課失去興趣,儀器分析實驗課程也基本如此。這種“照單抓藥”的實驗,不利于培養(yǎng)學生動腦解決實際問題的科研能力。為了改變現(xiàn)狀,我們設計減少一些傳統(tǒng)實驗,加入了一些設計性實驗。由老師根據(jù)學生所學知識,擬定實驗題目,通過查閱文獻和討論設定實驗原理、方法。當然這是在現(xiàn)有儀器和實驗條件的基礎上,開展的教學和科研交叉的實驗。比如我們給學生擬定的題目有“滴定法測定蒙藥筋骨風痛膏中二硫化二砷的含量”或“紫外可見分光光度法測定蒙藥紅花中紅花黃色素含量”等,就結合了滴定分析法中氧化還原滴定或現(xiàn)代化分析儀器知識和學生的蒙藥學專業(yè)知識,可以激發(fā)蒙藥學專業(yè)學生的興趣。因前期教學過程中要求學生規(guī)范化操作和培養(yǎng)積極思考的習慣,使學生通過查閱文獻和交流討論基本能解決問題。這就大大增加了實驗的趣味性和學生的自信,使原本枯燥的實驗過程變得相對生動活潑,鍛煉蒙藥學專業(yè)學生解決實際問題的能力。這種設計性的實驗不是一成不變,不局限于一兩種實驗,可以根據(jù)蒙藥研究的發(fā)展前沿和目前的實驗條件,更改設計性實驗題目。開放式實驗教學模式是拓寬學生知識面、培養(yǎng)學生科研意識和創(chuàng)新能力的一個重要環(huán)節(jié),是未來實驗教學的發(fā)展趨勢。我們已經對藥學專業(yè)學生采用分析化學開放式教學模式,讓學生從大二進入研究室,自由選擇導師,隨指導老師進行簡單的科研活動,但目前未對蒙藥學專業(yè)學生開放。原因有以下幾點:第一是開放式實驗室和指導教師的不足,設備維護保養(yǎng)和如何解決實驗經費不足的問題。另一個重要原因是開放式實驗教學對導師的要求很高。需要老師不僅有分析化學知識功底,也必須了解和掌握蒙藥研究方面的知識。
四、教師培養(yǎng)