預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)《儀器分析應(yīng)用》的教學(xué)策略研究

鄔春華

摘要：針對預(yù)防醫(yī)學(xué)類專業(yè)的背景和《儀器分析應(yīng)用》的特點(diǎn)，基于建構(gòu)主義理論的教學(xué)理念，此次研究從精選教學(xué)內(nèi)容、運(yùn)用多種教學(xué)模式、改進(jìn)教學(xué)方法與手段等方面提出《儀器分析應(yīng)用》的教學(xué)策略，以期引起同行對儀器分析教學(xué)的思考，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞：儀器分析應(yīng)用；教學(xué)策略；預(yù)防醫(yī)學(xué)

現(xiàn)代儀器分析以分析化學(xué)的新理論和新技術(shù)為基礎(chǔ)，集合光譜學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、計算機(jī)軟件等技術(shù)，并將這些技術(shù)成功地運(yùn)用到現(xiàn)代儀器上，極大地提高了儀器分析的能力，促進(jìn)了新型分析儀器和分析方法的不斷涌現(xiàn)?，F(xiàn)代儀器分析的應(yīng)用日益廣泛，在臨床檢驗(yàn)、環(huán)境科學(xué)、食品安全、預(yù)防醫(yī)學(xué)與公共衛(wèi)生等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。

目前，《儀器分析應(yīng)用》已成為高校醫(yī)學(xué)專業(yè)教學(xué)中的一門重要的基礎(chǔ)課程，涉及化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、計算機(jī)等多學(xué)科的知識，具有多學(xué)科交叉性、技術(shù)性和前沿性等特點(diǎn)?！秲x器分析應(yīng)用》存在課程內(nèi)容繁多、理論深奧難解、儀器結(jié)構(gòu)抽象、實(shí)驗(yàn)技術(shù)含量較高等問題。預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)的學(xué)生的相關(guān)理論基礎(chǔ)較為薄弱，但日益突出的公共衛(wèi)生與健康問題又對他們提出了更高的專業(yè)素質(zhì)要求，因此，高校有必要對預(yù)防醫(yī)學(xué)類專業(yè)的《儀器分析應(yīng)用》進(jìn)行教學(xué)改革。筆者針對預(yù)防醫(yī)學(xué)類專業(yè)的背景和《儀器分析應(yīng)用》的特點(diǎn)，基于建構(gòu)主義理論的教學(xué)理念，從精選教學(xué)內(nèi)容、運(yùn)用多種教學(xué)模式、改進(jìn)教學(xué)方法與手段等方面展開討論，提出改進(jìn)《儀器分析應(yīng)用》的教學(xué)策略。

一、優(yōu)化課程體系，精選教學(xué)內(nèi)容

隨著環(huán)境污染的加劇，健康問題日益突出，公共衛(wèi)生教育也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，高校迫切需要培養(yǎng)學(xué)科交叉的復(fù)合型人才?，F(xiàn)代儀器分析的快速發(fā)展，為解決環(huán)境污染與人群健康問題提供了重要的技術(shù)手段，在疾病預(yù)防控制、早期篩查、生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)、病因?qū)W等研究領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。如何在預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)的教學(xué)中上好這門課程，是授課教師必須深入思考的問題。筆者認(rèn)為，《儀器分析應(yīng)用》方法種類較多、基本理論復(fù)雜、涉及多學(xué)科交叉，課程實(shí)踐性強(qiáng)，重在理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，需突出其在預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)中的應(yīng)用性與實(shí)用性，注重學(xué)生綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)。高校若按照儀器分析通常理論體系的分類（分為光譜方法、電化學(xué)方法、色譜方法、質(zhì)譜及聯(lián)用技術(shù)等），不加選擇泛泛而談，在學(xué)時安排相對有限的情況下，教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果難免會受到影響。因此，高校有必要依據(jù)教學(xué)大綱優(yōu)化現(xiàn)有的課程體系，精選教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合預(yù)防醫(yī)學(xué)與公共衛(wèi)生的學(xué)科特點(diǎn)精選預(yù)防醫(yī)學(xué)研究中廣泛應(yīng)用的儀器分析方法作為重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，重構(gòu)教學(xué)模塊，避免面面俱到。

二、基于建構(gòu)主義理論的教學(xué)理念，運(yùn)用多種教學(xué)模式促進(jìn)教學(xué)

（一）多種教學(xué)模式促進(jìn)教學(xué)

建構(gòu)主義的教學(xué)理念強(qiáng)調(diào)發(fā)揮學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的主動性和建構(gòu)性，提出了自上而下的教學(xué)設(shè)計思想和知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的概念，重視“情景”和“協(xié)作”在教學(xué)中的重要作用，提出以“學(xué)”為中心的教學(xué)策略?；趦x器分析方法的課程特點(diǎn)，教師在教學(xué)工作中要貫穿“基本原理-儀器結(jié)構(gòu)-條件優(yōu)化-應(yīng)用實(shí)例-方法特點(diǎn)”這一課程體系的主線，體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)思路，整合繁雜的教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法并理順學(xué)習(xí)思路。教師在教學(xué)實(shí)踐中要運(yùn)用建構(gòu)主義教學(xué)法的小組協(xié)作與模塊化教學(xué)，將每種分析方法分為基本原理、儀器結(jié)構(gòu)（關(guān)鍵部件）、分析條件選擇、應(yīng)用實(shí)例和方法特點(diǎn)五個學(xué)習(xí)小組（即五大模塊）。小組協(xié)作中以學(xué)生為中心，各小組學(xué)生在教師的組織和引導(dǎo)下，先進(jìn)行組內(nèi)討論和交流，共同協(xié)商和解決問題，各組再派出一名代表用PPT匯報指定模塊的內(nèi)容，其他小組學(xué)生提出問題并由代表回答（或同組學(xué)生補(bǔ)充回答），根據(jù)匯報與回答問題給予學(xué)習(xí)效果評價。

在小組協(xié)作的學(xué)習(xí)環(huán)境中，師生的思維與智慧被整個群體共享，借助群體學(xué)習(xí)的力量完成對所學(xué)知識的建構(gòu)；而分解的模塊化學(xué)習(xí)的基本原理旨在讓學(xué)生理解方法建立的理論基礎(chǔ)；儀器結(jié)構(gòu)模塊著重闡述儀器結(jié)構(gòu)的基本組成和關(guān)鍵部件的重要功能；分析條件選擇模塊主要討論影響分析結(jié)果的條件或參數(shù)：應(yīng)用實(shí)例模塊主要了解方法在實(shí)際工作中的具體應(yīng)用；最后總結(jié)該方法在定性、定量與結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用中的特點(diǎn)與局限性。應(yīng)用模塊化教學(xué)方法有助于引導(dǎo)學(xué)生把每種方法的理論框架、儀器結(jié)構(gòu)的核心部件和應(yīng)用實(shí)例緊密結(jié)合起來，使學(xué)生建立一個分析方法的整體概貌。這種復(fù)合教學(xué)模式的實(shí)踐探索，不僅培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作分享的能力，也鍛煉了學(xué)生上臺演講與口頭表達(dá)的能力，尤其是師生交流互動時學(xué)生提出的新問題、新方案也給教師帶來新思考與新靈感，使師生教學(xué)相長、互為促進(jìn)。

在教學(xué)中，教師也要注意把握課程體系的系統(tǒng)性，使各個方法間的內(nèi)在聯(lián)系與儀器功能特色有機(jī)貫穿起來。模塊化教學(xué)使學(xué)生了解到每種分析方法都有其特點(diǎn)與應(yīng)用范圍，可在實(shí)際工作中各自獨(dú)立運(yùn)用。隨著課程學(xué)習(xí)的深入，掌握同類或不同分類的幾種方法后，教師要從課程體系主線的各個方面適時引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行方法之間的比較與綜合，培養(yǎng)學(xué)生的思辨與歸納總結(jié)能力，避免各個方法知識點(diǎn)的“碎片化”。特別是聯(lián)用技術(shù)的快速發(fā)展，打破了方法間的絕對界限，擴(kuò)展了儀器功能，能有效發(fā)揮兩種儀器各自的分析特色，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，從而得到更高質(zhì)量的分析結(jié)果。聯(lián)用技術(shù)基于兩種儀器實(shí)施在線連接，通過特定的連接接口裝置實(shí)現(xiàn)樣品的實(shí)時分析檢測，并同步實(shí)現(xiàn)控制的自動化和數(shù)據(jù)處理的計算機(jī)化，從而形成現(xiàn)代儀器分析技術(shù)。在實(shí)踐中筆者先以聯(lián)用技術(shù)較為容易理解的方法為基礎(chǔ)，如以高效液相色譜法中的陣列二極管（熒光）檢測器為例，闡述色譜分離技術(shù)與光譜技術(shù)的完美結(jié)合，帶來樣本分析速度與數(shù)據(jù)質(zhì)量的飛躍，在講授中強(qiáng)調(diào)高效液相色譜強(qiáng)大的分離能力是混合物得以分離的關(guān)鍵；而光譜技術(shù)（紫外光譜或熒光光譜）成為高效液相色譜儀的另一個核心部件——檢測器，發(fā)揮其定量分析的優(yōu)勢，可利用其光譜參數(shù)輔助液相色譜定性，二者的有機(jī)結(jié)合顯著提高了分析速度，實(shí)現(xiàn)了在線實(shí)時檢測，使學(xué)生在色譜分析的學(xué)習(xí)過程中聯(lián)系并復(fù)習(xí)了前面學(xué)過的光譜方法，既突出了各方法的功能特點(diǎn)，也貫通了不同方法間的有機(jī)聯(lián)系。在后續(xù)學(xué)習(xí)中，教師再循序漸進(jìn)地介紹更為復(fù)雜的色譜一質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)及其新進(jìn)展，呈現(xiàn)理論知識背景由淺入深、儀器操作由簡到繁、技術(shù)性能更為強(qiáng)大、應(yīng)用范圍更為廣泛的課程特色。endprint

（二）“以研促教”，開展“科訓(xùn)”項目與科研觀摩教學(xué)

教學(xué)與科研是高校的兩大基本職能。教師除要完成教學(xué)工作外，還要承擔(dān)某些科研項目。教師通過參與科研提高科研能力，豐富教學(xué)內(nèi)容與案例，以科研促進(jìn)教學(xué)，強(qiáng)化課堂教學(xué)與科研項目實(shí)踐的融合。例如：筆者在講述樣本預(yù)處理過程中的衍生化方法時，引入在科研實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用實(shí)例，把氣相色譜的衍生化反應(yīng)過程與條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，像講故事一樣講述給學(xué)生，并輔以實(shí)驗(yàn)過程中得到的圖譜與結(jié)果對比，清晰地說明衍生化反應(yīng)的實(shí)際過程與效果，總結(jié)衍生化預(yù)處理的好處與不足以及實(shí)驗(yàn)需要注意的問題，最后談及做這個科研實(shí)驗(yàn)的體會，激發(fā)了對科研有興趣的學(xué)生的熱情，吸引更多的學(xué)生加入教師課題組。近年，復(fù)旦大學(xué)非常重視對本科生科研能力的培養(yǎng)，學(xué)校和二級學(xué)院針對本科生的“科訓(xùn)”項目提供資助。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生認(rèn)識到分析儀器在科研工作中發(fā)揮的重要作用，表現(xiàn)出從了解儀器到應(yīng)用儀器解決問題的濃厚興趣，最后在教師指導(dǎo)下，成功完成了“科訓(xùn)”項目的申請與實(shí)施，從而達(dá)到提高學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的目標(biāo)。因此，“以研促教”對師生理論學(xué)習(xí)與科研實(shí)踐能力的提升都是非常有益的。

《儀器分析應(yīng)用》是一門應(yīng)用性、技術(shù)性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，學(xué)生專業(yè)知識和實(shí)踐技能的培養(yǎng)依賴于學(xué)校的教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件。本科生實(shí)驗(yàn)室配有紫外-可見分光光度計、熒光光度計、原子吸收光譜儀等常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器，而高精尖的大型儀器設(shè)備，如氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀等主要用于科研工作。除實(shí)驗(yàn)課教學(xué)外，筆者應(yīng)用科研觀摩教學(xué)的方式，讓學(xué)生體驗(yàn)科研實(shí)驗(yàn)室儀器強(qiáng)大的分析能力，使學(xué)生開闊視野，了解儀器的發(fā)展動態(tài)，為以后從事科研工作及研究生深造打下良好的基礎(chǔ)。

（三）關(guān)注儀器分析應(yīng)用的新進(jìn)展，精選應(yīng)用實(shí)例，提升學(xué)生興趣

新儀器和新技術(shù)的不斷創(chuàng)新，促進(jìn)了儀器分析方法與技術(shù)的快速發(fā)展。授課教師應(yīng)不斷更新專業(yè)知識，關(guān)注儀器分析應(yīng)用的新進(jìn)展，借助國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流、大型儀器公司的專業(yè)培訓(xùn)和專業(yè)期刊論文的檢索，把握本學(xué)科領(lǐng)域研究的新方向，了解新儀器、新方法在預(yù)防醫(yī)學(xué)與公共衛(wèi)生領(lǐng)域中的最新應(yīng)用成果。儀器分析技術(shù)被譽(yù)為“科學(xué)技術(shù)發(fā)展的眼睛”，對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有非常重要的作用。新現(xiàn)環(huán)境污染物（如酞酸酯類、雙酚A、多溴聯(lián)苯醚類等）對人類生殖健康的影響成為環(huán)境科學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)、毒理學(xué)等學(xué)科研究的熱點(diǎn)，儀器分析手段可用于監(jiān)測人體生物樣本中的污染物負(fù)荷水平，解決這類研究中的關(guān)鍵技術(shù)問題。例如：酞酸酯類化合物的檢測方法早在2000年的美國分析化學(xué)（AnalyticalChemistry）雜志上就發(fā)表了，經(jīng)樣本預(yù)處理技術(shù)與測得技術(shù)能力的不斷改進(jìn)，方法已由最初同時檢測8個化合物擴(kuò)展至22個，靈敏度與準(zhǔn)確度也顯著提升，現(xiàn)已成為非常成熟的方法，可以應(yīng)用于人群健康研究。通過科研前沿的應(yīng)用實(shí)例講述，學(xué)生認(rèn)識到分析儀器在學(xué)術(shù)研究應(yīng)用中的魅力，特別是大型高分辨氣相色譜一高分辨串聯(lián)質(zhì)譜儀可同時分析400至600種農(nóng)藥殘留，展現(xiàn)了大型儀器的強(qiáng)大分析功能，帶給學(xué)生震撼性的認(rèn)識，教學(xué)效果的有效提升是不言而喻的。

（四）有效利用網(wǎng)絡(luò)資源和多媒體教學(xué)手段

我國高校中大型分析儀器配套不足是普遍現(xiàn)象，網(wǎng)絡(luò)資源和現(xiàn)代教育技術(shù)等輔助教學(xué)手段為緩解這一困境提供了新途徑。多媒體信息量大，通過圖形、影像、動畫、聲音及視頻等多種形式，把枯燥抽象的儀器原理和結(jié)構(gòu)栩栩如生地展現(xiàn)出來，既豐富了課堂教學(xué)形式，又增加了授課的科學(xué)性、趣味性、想象力與感染力，使課堂教學(xué)氛圍更為輕松活躍，使復(fù)雜而抽象的理論變得易于理解和接受。此外，網(wǎng)絡(luò)精品課程和網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)室成為課堂外學(xué)習(xí)的有效資源，亦值得學(xué)習(xí)與利用。

三、結(jié)語

進(jìn)入新世紀(jì)，現(xiàn)代儀器分析技術(shù)為“組學(xué)時代”的預(yù)防醫(yī)學(xué)提供病因探索方法與思路，為疾病防治工作指引方向，將在公共衛(wèi)生與預(yù)防醫(yī)學(xué)多個領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。為此，授課教師應(yīng)密切關(guān)注儀器分析發(fā)展和應(yīng)用的新方向，更新知識結(jié)構(gòu)，發(fā)揮交叉學(xué)科的優(yōu)勢，豐富教學(xué)內(nèi)容，不斷探索高效的教學(xué)策略與方法，提升教學(xué)效果，更好地培養(yǎng)高素質(zhì)的復(fù)合型醫(yī)學(xué)人才。

責(zé)編：清善endprint