基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的HPLC藥物分析實驗教學(xué)改革初探

朱麗麗，朱 倩，余 芳

(安徽醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院,安徽 合肥 230032)

高效液相色譜(HPLC)技術(shù)是從20世紀(jì)60年代末期，在氣相色譜和經(jīng)典液相色譜法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型分離分析技術(shù)。由于HPLC具有高效、高速、高靈敏度等優(yōu)點，使其成為藥物分析研究中對藥物的檢查、鑒別和含量測定領(lǐng)域的重要分析手段[1]。因此，藥物分析課程中HPLC的實驗教學(xué)成為一個重點內(nèi)容。目前，隨著國家對高等教育的投入日益增大，高校對實驗設(shè)備的經(jīng)費投入也逐漸增加，高校的實驗教學(xué)和科研條件都有了極大的改善[2]。在理論課程教學(xué)的同時如何充分利用現(xiàn)有的大型分析儀器，如何激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情以及提高學(xué)生運用儀器分析進(jìn)行科學(xué)研究的創(chuàng)新能力，建立系統(tǒng)的、高效的實踐教學(xué)新體系成為當(dāng)前高校實驗教學(xué)的最終目的。

翻轉(zhuǎn)課堂譯自"Flipped Classroom"或"Inverted Classroom"，也可譯為"顛倒課堂"，是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。在這種教學(xué)模式下，課堂內(nèi)的寶貴時間，學(xué)生能夠更專注于主動的基于項目的學(xué)習(xí)，共同研究解決本地化或全球化的挑戰(zhàn)以及其他現(xiàn)實世界面臨的問題，從而獲得更深層次的理解。教師不再占用課堂的時間來講授信息，這些信息需要學(xué)生在課前完成自主學(xué)習(xí)，他們可以看視頻講座、聽播客、閱讀功能增強(qiáng)的電子書，還能在網(wǎng)絡(luò)上與別的同學(xué)討論，能在任何時候去查閱需要的材料。教師也能有更多的時間與每個人交流。在課后，學(xué)生自主規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)節(jié)奏、風(fēng)格和呈現(xiàn)知識的方式，教師則采用講授法和協(xié)作法來滿足學(xué)生的需要和促成他們的個性化學(xué)習(xí)，其目標(biāo)是為了讓學(xué)生通過實踐獲得更真實的學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂模式是大教育運動的一部分，它與混合式學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí)、其他教學(xué)方法和工具在含義上有所重疊，都是為了讓學(xué)習(xí)更加靈活、主動，讓學(xué)生的參與度更強(qiáng)?？梢哉f，翻轉(zhuǎn)課堂是以學(xué)生為中心的教與學(xué)，它對于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和教學(xué)模式的徹底顛覆，將引發(fā)師生角色、課程模式等一系列教學(xué)變革[3]。

翻轉(zhuǎn)課堂的基本實踐方式有討論問題方式、學(xué)生主講教師主導(dǎo)方式、補(bǔ)充重點方式和作業(yè)輔導(dǎo)方式等[4-5]，而課堂上常采用的是討論問題方式和學(xué)生主講教師主導(dǎo)方式。討論問題方式：老師將課本上的相關(guān)內(nèi)容制作成視頻資料，學(xué)生在上課前自己安排時間觀看視頻，并通過網(wǎng)絡(luò)或?qū)W校圖書館等查找相關(guān)資料進(jìn)行自學(xué)。在課堂上，老師針對一些重難點內(nèi)容進(jìn)行提問，啟發(fā)學(xué)生就重難點問題進(jìn)行小組討論，并進(jìn)行答疑解惑。學(xué)生主講教師主導(dǎo)方式：教師將教學(xué)內(nèi)容分成幾個部分，然后將內(nèi)容分交給學(xué)生課前單人或組隊學(xué)習(xí)。學(xué)生學(xué)習(xí)后需要自己做課件并準(zhǔn)備問題，在課堂上進(jìn)行主講。然后教師在課堂上答疑解惑，并對學(xué)生主講內(nèi)容進(jìn)行點評補(bǔ)充，啟發(fā)學(xué)生們就重難點問題進(jìn)行討論。

為了達(dá)到比較好的教學(xué)效果，結(jié)合日常教學(xué)的實際情況，在翻轉(zhuǎn)課堂的模式下，以討論問題的方式進(jìn)行HPLC實驗的理論教學(xué)。以問題為中心，讓學(xué)生獨立思考、設(shè)計實驗路線并處理問題。實踐表明，新的實驗教學(xué)方式一方面使得學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)，全面的了解實驗內(nèi)容。學(xué)生能夠熟練掌握基本操作，并能根據(jù)數(shù)據(jù)對自己的實驗結(jié)果做出一定的判斷和推理。另一方面可以為學(xué)生在創(chuàng)新課題等項目的申報及畢業(yè)實習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

1 傳統(tǒng)HPLC教學(xué)中存在的問題

高效液相色譜是一門理論性和實踐性都很強(qiáng)的學(xué)科，其理論知識比較抽象，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)教學(xué)中存在諸多問題：首先教學(xué)內(nèi)容和時間安排上不合理。實驗課與理論課時間安排不緊密，往往是HPLC的實驗課安排在期末，相關(guān)的理論課的知識已經(jīng)被學(xué)生遺忘。此外，HPLC實驗課時通常只有三個課時，課時太少根本沒有辦法讓學(xué)生全面掌握相關(guān)知識。其次，在教學(xué)形式上一般采取的是驗證性試驗。實驗內(nèi)容都是教師實現(xiàn)設(shè)計好的，教師對實驗過程進(jìn)行詳細(xì)講解并示范，學(xué)生只需要按照實驗講義或者教師板書進(jìn)行一些簡單的實驗操作。隨之而來的就是學(xué)生根本就不會思考今天做了什么，為什么這樣做，為什么做的結(jié)果和預(yù)實驗不一致等問題。在這種傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式下培養(yǎng)的學(xué)生其實就是一部會簡單操作的機(jī)器。另外，在學(xué)生的成績考核體系中，實驗課多是考查課，通常是以實驗報告成績?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)[6]。這樣就會導(dǎo)致學(xué)生不重視實驗課，上課時都是走馬觀花的看一看，根本不想操作，更不會思考。下課后只要按照實驗講義或者其他同學(xué)的實驗報告寫一份實驗報告就能得高分。

2 “翻轉(zhuǎn)課堂”模式下的HPLC實驗教學(xué)

為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)新性，讓學(xué)生更好的掌握HPLC實驗基本操作技能，需要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式和考核標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行改革。

2.1 合理安排教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)形式

為了讓學(xué)生更好的掌握實驗內(nèi)容，需要合理安排教學(xué)實踐，讓學(xué)生在充分理解和掌握了HPLC理論知識后再進(jìn)行實驗課的學(xué)習(xí)。為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，HPLC理論課程學(xué)習(xí)采用學(xué)生主講教師主導(dǎo)方式進(jìn)行：即教師將學(xué)生進(jìn)行分組，各小組針對HPLC的分離原理、實驗設(shè)計、復(fù)雜樣品前處理、實驗條件優(yōu)化、實驗結(jié)果的方法學(xué)考察及文獻(xiàn)查閱等問題進(jìn)行課下學(xué)習(xí)。學(xué)生完成自主學(xué)習(xí)后需制作PPT在課上進(jìn)行講解并提出問題。教師在解疑答惑的同時引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論式學(xué)習(xí)。理論課與實驗課教學(xué)要同步，在學(xué)習(xí)完HPLC的理論知識后上實驗課。

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，學(xué)生通過觀看教師對關(guān)鍵實驗步驟的操作演示后進(jìn)行實驗。由于實驗條件的限制，觀看一次演示印象太淺或者不完整都會導(dǎo)致學(xué)生操作不當(dāng)?shù)惹闆r。為此，我們將HPLC實驗的整個流程及所涉及到的各種基本操作規(guī)范(如標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制中所涉及到的移液管的標(biāo)準(zhǔn)操作、溶液轉(zhuǎn)移的操作；流程等)制作成視頻。將實驗課的課時設(shè)置為六個課時，分兩次課進(jìn)行教學(xué)。引入翻轉(zhuǎn)課堂的模式，學(xué)生在課前觀看HPLC相關(guān)操作視頻，學(xué)習(xí)在線資料并查閱相關(guān)文獻(xiàn)，在第一次實驗教學(xué)課堂上把學(xué)習(xí)中遇到的問題向老師提問；老師課前準(zhǔn)備問題、課堂上啟發(fā)學(xué)生們討論，并提供實驗方案的框架。實驗內(nèi)容也由設(shè)計性強(qiáng)的綜合試驗代替驗證性試驗。課堂上，學(xué)生通過分組討論、總結(jié)文獻(xiàn)資料提出實驗初案交由老師審核。最后針對難解決的問題，老師和學(xué)生一起討論并查閱相關(guān)資料，確定最終的實驗方案。第二次實驗課堂完成實驗操作。

2.2 加強(qiáng)學(xué)生實驗管理，完善考核制度

在傳統(tǒng)教育模式下的HPLC實驗教學(xué)，學(xué)生都不會寫預(yù)習(xí)報告。進(jìn)實驗室前有一部分學(xué)生甚至不知道做什么實驗。實驗過程中大多數(shù)都是在玩，走馬觀花的看。實驗中遇到問題都是找老師，沒有人思考為什么，應(yīng)該怎么解決。實驗報告也都是互相抄襲。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，需要加強(qiáng)學(xué)生管理，改變教學(xué)模式。首先，必須要求學(xué)生自主觀看視頻，分組討論并提交實驗預(yù)方案。在教師監(jiān)督和指導(dǎo)下完成實驗方案后，必須提交實驗預(yù)習(xí)報告，使其在實驗前對HPLC整個實驗所涉及的理論知識、實驗方案及操作步驟有全面的了解。完成實驗后，必須提交實驗報告，并且在實驗報告中要有對實驗過程中出現(xiàn)問題的分析。在成績考核體系中，實驗課作為一門單獨的學(xué)科進(jìn)行考試，不能僅僅憑實驗報告打分?？荚嚨闹攸c應(yīng)該側(cè)重在學(xué)生對基礎(chǔ)理論的掌握及實驗操作方面。要跟學(xué)生強(qiáng)調(diào)做實驗的目的不是要得到已知的實驗結(jié)果，不是交一份漂亮的實驗報告。對于認(rèn)真做實驗但是沒有得到預(yù)期結(jié)果的實驗，老師要引導(dǎo)學(xué)生思考并找到原因。無論是實驗過程中還是實驗結(jié)果中出現(xiàn)的意外情況，都需要實事求是的面對并解決問題，這才是開設(shè)實驗課的最終目的。

采用了“翻轉(zhuǎn)課堂”模式教學(xué)后，學(xué)生主動查找資料，通過觀看視頻、小組討論以及老師答疑一起確定實驗方案，對整個實驗過程有了清晰的了解。并且通過自主學(xué)習(xí)能夠帶著問題寫預(yù)習(xí)報告，在實驗過程中遇到問題后也能進(jìn)行分析并提出解決問題的方案。例如：在實驗過程中，有一個小組進(jìn)樣后一直不出峰。小組討論后排除了樣品和操作的錯誤，懷疑是色譜柱吸附情況嚴(yán)重。隨后跟老師商量，決定重新沖洗色譜柱后問題得以解決。由此可見，在"翻轉(zhuǎn)課堂"模式下的HPLC實驗教學(xué)，學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)，從而能夠更好的掌握基本操作，更全面的理解實驗內(nèi)容。

3 小結(jié)

在翻轉(zhuǎn)課堂的模式下，以討論問題的方式進(jìn)行HPLC實驗的理論和實驗教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)新性。結(jié)合HPLC實驗，教會學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生扎實的實驗操作技能和獨立的創(chuàng)新意識。通過實驗改革取得較好的成果，可以繼續(xù)將翻轉(zhuǎn)課堂的模式推廣到藥物分析實驗及理論課的教學(xué)中，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的激情和創(chuàng)造性，培養(yǎng)適應(yīng)社會需要的創(chuàng)新型、高素質(zhì)的藥學(xué)專業(yè)人才。

[1] 謝一凡, 劉慧中, 楊若林, 等. 高效液相色譜法在儀器分析實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].化學(xué)教育, 2017, 38(2): 52-54.

[2] 宋麗麗,王建勝,劉紅玥,等. 高效液相色譜實驗教學(xué)改革探討[J].中國中醫(yī)藥現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育, 2016, 14(5): 4-7.

[3] 于歆杰. 從慕課到翻轉(zhuǎn)課堂: 以學(xué)生為中心的學(xué)與教[D]. 北京: 清華大學(xué), 2015.

[4] ?；劬?劉 莉. 淺談翻轉(zhuǎn)課堂[J]. 科技展望, 2017, (9): 200.

[5] 崔 瑋. 翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)思考[J]. 江蘇科技信息, 2017, 20: 70-71.

[6] 朱 倩,張群林,李 俊, 等. 藥物分析實驗教學(xué)的探索與建議[J].安徽醫(yī)藥, 2013, 17(2): 357-358.