大型精密儀器在本科藥物化學(xué)實驗教學(xué)改革探索

李 娟，徐海偉，單麗紅，張秋榮，劉宏民

（鄭州大學(xué) 藥學(xué)院，河南 鄭州 450001）

大型精密儀器是高等院校創(chuàng)新人才培養(yǎng)和科學(xué)研究的重要支撐條件，在一定程度上彰顯高校的綜合實力和科研能力。目前高校大型精密儀器多為“專人管理、專人使用”模式，再加上大型儀器設(shè)備維護維修價錢昂貴，以及教學(xué)與科研相沖突等因素的制約，使得本科生學(xué)習(xí)使用大型精密儀器的機會較少甚至沒有，這就限制了本科生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提升［1-2］。高校如何合理使用和管理好大型精密儀器，在服務(wù)學(xué)?？蒲许椖亢偷胤浇?jīng)濟的同時，將大型儀器設(shè)備用于本科生實驗教學(xué)并深度開放，是提高本科教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。

實驗教學(xué)作為高校本科教學(xué)體系的重要組成部分，是提升本科生創(chuàng)新能力和實踐能力的重要環(huán)節(jié)之一。目前部分高校本科藥學(xué)實驗教學(xué)仍然存在著諸多問題，如大型儀器設(shè)備的理論知識不足、實踐操作環(huán)節(jié)缺乏、理論與實踐脫節(jié)等，這些問題制約了本科生的創(chuàng)新思維和實踐能力的發(fā)展［3-4］。藥物化學(xué)是藥學(xué)領(lǐng)域的帶頭學(xué)科，是與生物學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科相互交叉滲透的綜合學(xué)科。藥學(xué)院要想實現(xiàn)高素質(zhì)藥學(xué)復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求，不僅要開設(shè)藥物化學(xué)基礎(chǔ)實驗課，還應(yīng)開設(shè)藥物化學(xué)綜合實驗課，即以科學(xué)研究思路為線索，圍繞創(chuàng)新藥物研究與開發(fā)實踐過程，將藥物設(shè)計與合成、藥物結(jié)構(gòu)分析、藥效學(xué)與藥物毒理學(xué)等多門實驗課程有機結(jié)合起來，激發(fā)藥學(xué)人才的創(chuàng)新能力和實踐能力，促進(jìn)藥學(xué)學(xué)科持續(xù)健康發(fā)展［5-6］。本文結(jié)合我校藥學(xué)院的實際情況，以及筆者這些年大型儀器管理及實驗教學(xué)方面的經(jīng)驗，闡述了大型儀器設(shè)備用于藥物化學(xué)實驗教學(xué)的重要性與必要性。

一、大型精密儀器在本科藥物化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，隨著大型儀器設(shè)備的大批量引進(jìn)，我校藥學(xué)院的科研水平得到了極大提升，但大型精密儀器在本科實踐教學(xué)方面明顯缺乏。大型精密儀器是高校教師進(jìn)行科學(xué)研究的重要工具，也是本科生實驗教學(xué)的基本資源。大型精密儀器一定程度上代表科技前沿創(chuàng)新，及時讓本科生了解最新學(xué)術(shù)動態(tài)，能大大激發(fā)學(xué)生對科學(xué)研究的激情，因此對藥學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容的改革勢在必行。目前我校藥學(xué)院本科藥物化學(xué)實驗教學(xué)主要存在以下幾方面問題。

（一）未設(shè)立專門的大型儀器分析實驗課

我院大型儀器設(shè)備主要用于教師的科學(xué)研究，在實驗教學(xué)方面的應(yīng)用幾乎為零，部分大型儀器只做演示實驗，學(xué)生無法真正接觸到大型精密儀器。實驗教學(xué)課程過于單一，不能將多門課程的內(nèi)容有機融合，導(dǎo)致學(xué)生親自操作大型精密儀器的機會很少甚至沒有，這樣學(xué)生很難將大型儀器設(shè)備的基本理論知識真正應(yīng)用于科學(xué)實踐，更難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

（二）大型精密儀器未對本科生開放

大型精密儀器的價格比較昂貴，功能相同的大型儀器一般只配備1～2臺，大型儀器設(shè)備的主要部件容易損壞，一旦出現(xiàn)問題，就會影響教師和研究生的科研工作。如果大型精密儀器用于本科實驗教學(xué)，儀器使用人數(shù)大幅增加，如何分組、培訓(xùn)、合理安排時間等都需考慮在內(nèi)。由于時間和空間的影響，教師在講授大型精密儀器時，只讓學(xué)生了解儀器開關(guān)及重要參數(shù)的設(shè)置，學(xué)生無法深入熟悉儀器的技術(shù)性能及其在藥學(xué)前沿領(lǐng)域的應(yīng)用，這就造成了學(xué)生不愿主動操作大型儀器設(shè)備，極大影響了實驗教學(xué)質(zhì)量的提升和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。因此，我院大型精密儀器應(yīng)對本科生適時開放，同時實驗技術(shù)人員應(yīng)對本科生加強儀器基本知識的培訓(xùn)及儀器上機操作的系統(tǒng)培訓(xùn)和跟蹤。

（三）儀器管理人員的積極主動性不高

儀器管理人員的主要工作是負(fù)責(zé)大型精密儀器的管理和維護，以及對儀器使用人員進(jìn)行培訓(xùn)。一方面，我院儀器管理員一般由專職教師兼任，他們有自己的教學(xué)和科研任務(wù)，無法全身心地投入儀器設(shè)備的管理。另一方面，學(xué)院在儀器管理上沒有相應(yīng)的獎勵措施保障，導(dǎo)致部分儀器管理員的積極主動性不高。

二、藥物化學(xué)實驗教學(xué)改革措施

（一）加快儀器實驗教材的更新速度

傳統(tǒng)的教學(xué)模式以理論講解和實驗演示為主，主要是為教學(xué)服務(wù)的。綜合性大學(xué)提出了教學(xué)與科研相結(jié)合的方式，科研反哺教學(xué)，通過科學(xué)研究帶動教學(xué)，在實驗教學(xué)中增添了許多未知和待探索的因素，進(jìn)行研究性教學(xué)，有利于激發(fā)學(xué)生做實驗的積極性和創(chuàng)造性［7］。由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展極其迅速，大型儀器設(shè)備更新?lián)Q代也日新月異，大型儀器實驗教學(xué)必須首先從教材出發(fā)，加快教材內(nèi)容的更新速度。教材的更新往往離不開儀器管理人員和實驗技術(shù)人員的參與，因此我院結(jié)合實際情況，組織儀器管理人員和實驗技術(shù)人員參編大型儀器設(shè)備教材《大型儀器基本知識與操作技能》，將大型精密儀器技術(shù)與科學(xué)研究前沿動態(tài)緊密結(jié)合，強調(diào)其研究性與創(chuàng)新性的結(jié)合。

（二）采用開放式實驗教學(xué)的模式

首先我院將在時間和空間上向?qū)蒲懈信d趣的本科生開放，實驗中心可同時開設(shè)多個實驗項目，學(xué)生可根據(jù)自己的實際情況，在不同的實驗時間選修不同的實驗項目，這樣就能夠讓學(xué)生有更多機會接觸使用大型精密儀器［8］。教師可組織學(xué)生參與完成一些科技創(chuàng)新項目，學(xué)生獨立查閱文獻(xiàn)資料，提出科學(xué)問題，設(shè)計實驗方案，在與教師討論方案的可行性后，可獨立開展實驗項目，并對項目的研究數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理分析，最終形成項目報告。這樣不僅提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研水平，也讓學(xué)生快速掌握了大型儀器的操作使用和性能開發(fā)。開放式實驗教學(xué)使學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性得到了充分發(fā)揮，使學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力和自主創(chuàng)新能力得到極大提高，這些為學(xué)生將來的工作能力和科研能力打下了重要基礎(chǔ)，在培養(yǎng)創(chuàng)新人才和高素質(zhì)人才中發(fā)揮了重要作用。

（三）加強對大型儀器管理人員的培訓(xùn)

由于大型精密儀器具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密度高、技術(shù)性能強等特點，儀器管理人員一般具備較好的基礎(chǔ)知識和專業(yè)素養(yǎng)，能完成大型儀器的常規(guī)維護、操作培訓(xùn)、技術(shù)開發(fā)等工作。為了更好地推進(jìn)大型儀器設(shè)備在本科實驗教學(xué)中的應(yīng)用性，我院可設(shè)立專門的大型儀器設(shè)備管理崗位，實行大型儀器設(shè)備“專人專管”，加強對大型儀器管理人員的培訓(xùn)。一是我院可在教師團隊中挑選專業(yè)素養(yǎng)高且經(jīng)驗豐富的教師來擔(dān)任儀器管理員；二是儀器管理員可通過參加大型儀器培訓(xùn)會和經(jīng)驗交流會，及時掌握儀器的最新知識和技能，以及日常維護保養(yǎng)技術(shù)，提高專業(yè)水平和管理理念；三是我院可通過專業(yè)培訓(xùn)來改變儀器管理員的思想認(rèn)識，讓他們覺得管理儀器不再是一種負(fù)擔(dān)，要讓他們明白大型儀器設(shè)備在本科實驗教學(xué)中的重要性和必要性。

（四）加強對本科生使用大型儀器的培訓(xùn)

本科生如何正確使用大型精密儀器，減少大型儀器的使用故障，是目前實驗教學(xué)面臨的一大難題。我院可通過以下幾個方面來加強對本科生使用大型儀器的培訓(xùn)：一是通過多次舉辦大型儀器操作技術(shù)培訓(xùn)班，為實驗技術(shù)人員和本科生講解大型儀器的操作方法，讓教師和學(xué)生更好地使用大型精密儀器；二是在本科生實驗教學(xué)中設(shè)置“大型儀器基本知識與操作技能”選修課，讓有興趣的學(xué)生積極參與這門儀器課程的學(xué)習(xí)，這樣能更好地培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，讓學(xué)生更加主動地投入科學(xué)研究［9］；三是通過開展大型精密儀器系列講座、儀器技術(shù)前沿學(xué)術(shù)報告等活動，向本科生強調(diào)學(xué)習(xí)大型精密儀器對科學(xué)研究的重要性和必要性，鼓勵學(xué)生積極參與教師的科研項目，激發(fā)其學(xué)習(xí)大型儀器的興趣，拓寬學(xué)生的視野和科研思路，提升自身的實踐能力和創(chuàng)造能力，有利于高校對創(chuàng)新人才和高層次人才的教育和培養(yǎng)。

（五）完善藥物化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)的藥物化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計比較單一，合成實驗較多，用到的大型儀器設(shè)備幾乎為零。在本科生已具備藥學(xué)實驗基本知識的基礎(chǔ)上，可開設(shè)以科學(xué)研究為思路的實驗課程，將分子科學(xué)與生命科學(xué)有機融合起來，圍繞創(chuàng)新藥物研究與開發(fā)實踐過程，將藥物化學(xué)專業(yè)的核心課程，如“計算機輔助藥物分子設(shè)計”“藥物定性定量分析”“藥物結(jié)構(gòu)確證”“藥效學(xué)”等內(nèi)容綜合起來，涉及多個大型儀器設(shè)備和技術(shù)手段，如藥物分子設(shè)計軟件、液相色譜儀、質(zhì)譜、核磁及活性測定等，以此加強對學(xué)生基本操作和技能的訓(xùn)練，以利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，適應(yīng)社會發(fā)展的新需求［6］。通過新構(gòu)建的藥物化學(xué)綜合實驗，一方面可以讓學(xué)生獨立查閱和總結(jié)文獻(xiàn)，設(shè)計實踐項目方案，通過教師與學(xué)生討論實驗方案的可行性和合理性，確定最佳實驗方案；另一方面將部分基本實驗操作與后續(xù)實驗相結(jié)合，節(jié)省了實驗課時，豐富了實驗內(nèi)容；同時，讓學(xué)生真正利用大型儀器體驗科學(xué)研究的樂趣，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)研究的積極性和創(chuàng)造性。

結(jié)語

將大型精密儀器應(yīng)用到我院本科藥學(xué)實驗教學(xué)中，能夠提升藥物化學(xué)實驗課程的綜合性和創(chuàng)新性，調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，不僅能增強本科生愛惜和維護大型精密儀器的意識，還能讓學(xué)生快速熟練并掌握大型精密儀器的基本知識和操作技術(shù)，積極參與教師的科技創(chuàng)新項目，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力，發(fā)掘其最大的創(chuàng)新潛能和知識優(yōu)勢。