田元新，段文军，谢宝平，张勇，陈俊
南方医科大学药学院 (广州 510515)
随着化学、生物、材料及计算机等科学技术的发展，医学、药学进入了飞速发展阶段。仪器分析作为医药研究的利器，整合多学科的发展成果，在分析方法及设备上不断创新，“看得更清、测得更准”，实现在单细胞内分子水平上研究生命过程中某些大分子及活性小分子在量、形、态等方面的精准测量[1]。作为药学生的专业基础课，该课程的重要性不言而喻。实验教学不仅能帮助学生理解抽象的理论知识，掌握实验技术，更重要的是要提高学生的学习能力，培养学生创新思维和解决问题的能力。
大学生在本科阶段要提高大脑思考能力，树立终身学习的信念，掌握适合自己的学习方法，以适应未来创新型社会的需求。信息时代的到来，新知识、新方法、新技术的传播更加便捷，几乎所有的知识和信息都可以从网上获得,部分取代了教师传授知识的功能。因此，当今的教师更重要的任务是“授人以渔”，要培养学生自主学习能力，启迪学生的思维，点燃学生学习的热情，引爆其内在驱动力，实现创新型人才的培养目标[2]。笔者在十几年的教学实践中，紧跟时代步伐，不断总结探索，在仪器分析实践教学方面进行如下几个环节的实践，旨在全面提高药学生的综合创新能力。
“自主学习和主动思考”是实现“终身学习”的必备条件，实验教学中教师更应注重培养学生这方面能力[3]。作为一门专业基础课，本校在药学本科生大二时开设仪器分析理论及实验课程。该课程理论内容抽象、方法众多、涉及知识面广，学生往往对实验课有畏难情绪，甚至对实验课敷衍了事。为了激发学生的学习热情，培养学生良好的自主学习和主动思考的习惯，教学团队通过强化预习环节，启发学生主动思考，培养学生对新方法的自主学习能力。具体实践如下：①根据实验项目，合理设计预习问题，引导学生充分利用网络资源，对每种分析方法的原理、仪器、基本操作等进行深入详尽地预习。结合虚拟仿真实验，使学生充分理解分析方法的基本原理，了解仪器设备的基本组成和基本操作，熟悉实验过程中的各种操作细节；
②实验课堂上学生开始实操练习之前，教师针对设置的预习问题进行提问、讨论、答疑，将提问成绩计入平时成绩。由于提问和讨论被纳入考核环节，每个学生都必须认真参与，这迫使学生必须自主学习并主动思考，否则无法参与课堂讨论。经过实验课堂的提问与讨论，学生对实验方法的原理、仪器及实验内容有了较深刻的理解，真正达到充分预习的目的。由于学生在学完理论课后才开始进行实验，因此课程团队在预习问题的设计方面，轻知识传授和死记硬背，重思维训练和学以致用。例如，笔者在紫外分光光度法的实验教学中，提出如下问题：为什么要做吸收光谱？如何选择定量分析的工作波长？通过上述问题来启发学生在设计实验用分光光度法做定量分析时，首先应该扫描吸收光谱以确定工作波长。根据吸收光谱，一般选择最大吸收波长作为工作波长，以提高灵敏度并减少因单色光不纯引起的误差。继而引导学生思考并讨论：如果自行设计一个利用紫外可见吸收进行定量分析的实验，应该如何思考实验顺序和实验细节。通过这种启发式的问题讨论，不仅能激发出学生的学习热情，而且训练了学生的思维能力，提高他们解决问题的能力。
这种问题式的预习和讨论答疑模式使学生逐渐由被动学习转变为主动学习，由不思考变为主动思考。虽然有些学生刚开始时略有不情愿的情绪，但经过2-3次的训练之后，学生基本都可以做到自主学习、主动思考，提出自己对分析方法的理解和疑问。经过这种思维模式的训练，学生就会形成新的分析方法/技术的学习习惯，知道分别从原理、仪器和操作等方面去学习，并掌握这种新方法或新技术的应用。因此，这种问题式预习模式在强调仪器分析基本操作技能的同时，更重要的是培养了学生学习能力和思维习惯，有利于提高学生运用新方法/技术开展创新实验的能力。
定量分析要求“准确”的定量，仪器分析大都是微量或者痕量组分的分析。因此，学生更要有严格的“量”的概念。在实验教学时，教师应引导学生科学记录仪器测量的结果，根据仪器的精密程度规范记录实验数据。比如基准物质、对照品质量通常用分析天平称量，数据记录时要精确到0.1mg，而不能随意取舍有效数字。由于电磁信号的干扰，最终读数通常要取3次读数的平均值。实验教学中，教师要帮助学生充分理解实验的误差来源以及避免措施，让学生更客观地理解实验数据。实验过程中要尊重实验原始记录，不可随意改动实验数据，培养学生诚信科学的价值观。当实验数据异常时，教师要和学生一起分析数据异常的原因，给予学生适当的引导和帮助以避免数据异常现象，最终取得正确的测量结果。这一环节重在培养学生实事求是的态度和客观、严谨的科学作风。
笔者在教学过程中发现学生在实验课中重数据、轻分析的现象非常严重，许多学生不知道这些实验数据说明了什么问题，只是按照实验讲义按部就班完成实验内容，这反映了学生主动思考和分析问题能力的欠缺。因此，教师在实验课堂中有必要要求学生对原始实验数据进行采集与分析，体现数据采集与数据分析相结合的理念。比如在荧光分析中，激发光谱和发射光谱成镜像对称关系。学生从仪器上采集数据后，教师应引导学生在数据处理时用专业软件处理数据，规范做出激发光谱和发射光谱，根据实验现象(镜面对称关系)再去思考原理，充分理解荧光产生的原理。再设置不同激发波长下激发，发现发射光谱的形状相同，但荧光强度不同的实验现象。教师以这组实验数据及谱图，引导学生理解荧光发射光谱的性状与激发波长无关，跟分子本身的结构和性质密切相关。最后基于上述步骤的数据分析结果，设置最大激发波长和最大发射波长，进行标准曲线的数据采样、分析与绘制，最终进行未知样品的定量分析。这些思考对学生在将来运用荧光分析法解决实际问题时考虑实验条件的设计大有裨益。通过对数据的处理分析，学生能更好地理解理论知识，同时也锻炼了他们自学作图软件的能力，更重要的是培养了学生分析实验数据的探究式思维。实验课堂充分融入学生思维和分析方面的主观能动性，训练学生一旦获得实验数据，就去思考数据说明了什么问题的习惯。这样探究式的思维使实验课堂不再呆板枯燥，大大提高了学生的探索热情。实践证明，学生对这样的实验课堂兴趣高涨，主动参与、积极思考，逐渐养成了创新性科研思维和科学严谨的作风。
实验报告是实验教学中写作训练的重要环节，但学生往往不够重视。以往学生的实验报告大都是照抄实验讲义中的目的、原理和步骤，再补充实验数据和结果。这种实验报告千篇一律，无法体现学生主观思考的深度和个体化差异。因此，教学团队在实验教学中尝试改变这种状态，鼓励学生呈现“个性化”的实验报告，重视学生实验报告的规范化、个性化。
实验报告要求学生在目的、原理部分增加自己的理解，用个性化、规范化的书面语言表达自己的见解，这样一方面可提升学生对原理的理解，另一方面还可提高学生的书面表达能力。实验步骤部分，学生应严谨记录自己实际的操作步骤，而不是照搬实验讲义上的步骤。实验结果部分，学生应重视实验数据的规范呈现、数据分析的规范表达、实验结果的规范书写。该课程重视实验原始数据，要求学生将原始结果(如光谱数据)以表格方式呈现于实验报告中，要求学生利用专业软件将光谱图以图形呈现，并规范标注图题、图标等。本课程对实验数据的分析要求用规范的文字表达，通过个人对数据的分析，总结实验结果并规范表达。力争以科技论文的写作为标准，训练学生科学规范的书面表达能力。总结与讨论部分，学生应总结本次实验的所有内容(包括原理、操作、应用等)，结合预习问题的讨论情况，总结自己的薄弱环节，记录实验过程的成败得失，归纳方法学的特点及局限性。这部分内容充分展示了学生的个性化特点，学生通过自我总结，发挥主观能动性，锻炼其主动思考和归纳总结能力，教师可通过学生的总结发现学生对知识的掌握程度，并能判断学生自主思考的能力，以改进教学。在初期实践时，许多学生思维固化，不知道如何书写个性化的实验报告。教师可在课堂上展示优秀实验报告，引导这些学生实现“自我思维”的呈现，实践证明这种鼓励方式充分肯定了学生的“自我”精神，认真完成的学生获得了极大的成就感，能大大激发学生“主动思考”的热情，教师承担引导、启发、帮助、答疑的角色，真正实现教学相长。
仪器分析作为一门技术类、方法学的学科，它的培养目标是学生能将这些方法和技术应用于生产生活或科学研究中，并能发展新的技术方法以适应创新型社会对创新型人才的需求[4]。因此，该课程除了培养学生方法学的学习习惯以外，更重要的是提高学生解决问题的能力。教学团队利用最后一次实验课开设设计性实验，给学生提出与生活实际密切结合的定量分析问题，启发学生用学过的知识来获得分析结果。比如设计如下问题：学校超市里牙膏的含氟量是否合格？市售紫菜中钙的含量到底有多少？校园中水鸟饮用的湖水里重金属是否超标？柑橘皮中的黄酮含量有多少？药品中有效成分的测定等等。这些问题与学生的生活息息相关，因此学生都兴趣盎然，主观上产生了做好实验的强烈愿望，同时也感受到了科技的神奇与力量，收获解决问题的成就感，激发了他们求知的热情和创新欲望。
给定题目后，教师可引导学生以小组讨论的方式给出可能的实验方案，学生与教师沟通后，根据仪器设备情况，确定某一种方法进行详细地实验设计，包括样品的前处理、标准试样的选择、浓度梯度的设计、仪器测定条件的设置等诸多方面，这个过程着重训练学生的综合思维能力，培养学生发散思维和解决问题的能力。比如在维C含量测定中[5]，如果含量较高，学生可以用化学分析的方法进行分析；
如果含量较低，可以用仪器分析的方法。如果含量甚微，可以富集后再选择合适的方法，达到解决问题的目的。
经过设计性实验的训练，学生形成解决问题的思维。在此基础上教师引导每小组提出一个自己感兴趣的问题来讨论解决，教师引导学生通过资料查询，适度的帮助与答疑，启迪学生的思维。对于有创意的想法和有意义的问题，继而引导学生将问题形成项目，鼓励学生进行大学生创新创业项目的申请与实施。实践证明，这种实践教学方式充分调动了学生的自主性，唤醒学生“自我”意识，对学生的创新型思维培养大有裨益。因此，在本校举办的实验操作视频大赛中，许多学生都选择仪器分析实验项目作为参赛选题，通过实验方案设计、仪器操作、视频剪辑等多项团队合作，收获了令人意想不到的成果。
总而言之，随着生命科学的发展和国民经济水平的提高，我国药学的发展融合了生物、化学、医学等多学科新知识、新技术，呈现出了交叉渗透、综合发展趋势，药学研究正面临由仿制药为主向原创新药为主的战略转移[6]。“创新”是药学人才培养关键所在[7]。作为专业基础课和方法学的实践教学，仪器分析实验教学对创新型药学人才培养方面具有重要意义。本教学团队在多年的教学实践中坚持以培养药学生创新能力为导向，分别从思维训练、写作训练、解决问题等诸多方面进行多维实践，取得较好的“教书育人”效果。从教学方面看，学生对分析方法的理解和掌握比以前更加深刻。从育人角度来看，学生的思维能力有了较大提高，能主动思考并形成解决问题的思维方式。在今后的教学实践中，教学团队将细化医药类学生的特点，更新实验教学观念，改革实验教学方法，因材施教；
在实践教学中不断优化思维创新环境，引导学生发现自己最感兴趣、最擅长的发展方向，激发其主动思考的习惯，达到创新性药学人才培养的目标。
