基于問題導(dǎo)向的藥物分析實(shí)驗(yàn)多維教學(xué)設(shè)計(jì)探索

陳紅英，徐健蓉，蔣立

西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽 621010

教育部在2017年一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見中，強(qiáng)調(diào)課程目標(biāo)應(yīng)堅(jiān)持知識、能力、素質(zhì)的“三體”融合，課程內(nèi)容應(yīng)有廣度和深度。課堂教學(xué)應(yīng)以生為本，理念創(chuàng)新，內(nèi)涵發(fā)展[1]。實(shí)驗(yàn)課程是有目的、有計(jì)劃和有組織的活動(dòng)，是學(xué)生課程學(xué)習(xí)的重要組成部分，在促進(jìn)知識的理解、提高動(dòng)手動(dòng)腦能力、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、實(shí)踐創(chuàng)新理念等方面起著重要的作用[2]。

實(shí)驗(yàn)課不是簡單的驗(yàn)證，要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)對知識技能理解掌握，進(jìn)一步融會貫通，并開拓創(chuàng)新?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)“有規(guī)有矩，才能成方圓”，綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)突出“有根有葉，枝繁葉茂”。一方面既要規(guī)范操作，訓(xùn)練必要的基本知識和技能，另一方面，又要保持內(nèi)容的新鮮度和難度，對學(xué)生進(jìn)行價(jià)值塑造，及思維和技能的拓展。目前，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方法有很多，如PBL法(問題導(dǎo)向法)、BOPPPS法(教學(xué)目標(biāo)導(dǎo)向法)、線上線下混合式、課堂翻轉(zhuǎn)式、問題式、研究式等[3-10]。

教學(xué)無定法，各有所長，只有取長補(bǔ)短，不斷持續(xù)改進(jìn)。俗話說，有壓力才有動(dòng)力，有問題才有思考的主觀能動(dòng)性，為突破習(xí)慣性認(rèn)知模式，培養(yǎng)學(xué)生大膽質(zhì)疑、深度分析、勇于創(chuàng)新的能力，以藥物分析實(shí)驗(yàn)課程為例，進(jìn)行問題導(dǎo)向的多維教學(xué)設(shè)計(jì)探討，優(yōu)化重構(gòu)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

1 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

藥物分析實(shí)驗(yàn)課程核心任務(wù)是要求學(xué)生在掌握基本方法和技術(shù)基礎(chǔ)上，探究藥物結(jié)構(gòu)性質(zhì)與分析方法之間的規(guī)律，解決藥物分析過程中的實(shí)際問題，具有一定的創(chuàng)新能力[11-13]。在教學(xué)理念上，明確藥品是一種特殊的商品，要堅(jiān)持生命健康至上、為人民服務(wù)的核心價(jià)值觀。首先，堅(jiān)守中國藥典的法律權(quán)威，培養(yǎng)學(xué)生基本的職業(yè)操守和職業(yè)素養(yǎng)：規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)、真實(shí)。其次，堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，用發(fā)展的視野去認(rèn)識藥物質(zhì)量規(guī)律。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是知識傳授，更是啟迪、敲打，教學(xué)設(shè)計(jì)要有所為有所不為。對知識進(jìn)行“開枝散葉”，重新建構(gòu)，通過一定寬度和深度的延伸，以求達(dá)到三體融合“枝繁葉茂”的效果[14,15]。在藥品檢驗(yàn)中，要求操作嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范，記錄真實(shí)，結(jié)論可靠，絕不可觸碰法規(guī)法紀(jì)；在探究藥物質(zhì)量規(guī)律時(shí)，要用全面的、發(fā)展的、批判的視野面對實(shí)際問題，不可墨守成規(guī)。堅(jiān)持目標(biāo)問題導(dǎo)向，每次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有目標(biāo)問題，內(nèi)容應(yīng)有一定挑戰(zhàn)度。具體課程教學(xué)設(shè)計(jì)基本思路見圖1。

圖1 藥物分析實(shí)驗(yàn)課程問題導(dǎo)學(xué)的多維設(shè)計(jì)思路

2 教學(xué)設(shè)計(jì)案例

2.1 “維生素藥物的鑒別和葡萄糖一般雜質(zhì)檢查”——從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題

這部分內(nèi)容屬于基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生操作較簡單。教學(xué)目標(biāo)是能讀懂并熟練應(yīng)用藥典。為加深標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語印象，強(qiáng)化操作規(guī)范，教學(xué)設(shè)計(jì)采用課前線上視頻了解背景和操作，上課學(xué)生直接操作，給學(xué)生試錯(cuò)的機(jī)會，教師針對共性問題集中解答，課中教師再精準(zhǔn)幫扶，課后師生分享、歸納總結(jié)，點(diǎn)明實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)的教學(xué)思路，見圖2。

圖2 “維生素藥物的鑒別和葡萄糖一般雜質(zhì)檢查”教學(xué)設(shè)計(jì)思路

只有通過操作，學(xué)生才會發(fā)現(xiàn)藥典背后深藏的內(nèi)容。學(xué)生存在的普遍現(xiàn)象是：(1)對“稱取約5 mg VB1的供試品”描述，無從下手；(2)多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)均觀察不到VB1實(shí)驗(yàn)中硫色素的藍(lán)色熒光；(3)不清楚VB1片劑加入氫氧化鈉試液后溶液澄清，而VC片劑加水后會出現(xiàn)白色沉淀的原因；(4)觀察不到二氯靛酚鈉與VC的反應(yīng)現(xiàn)象；(5)葡萄糖的硫酸鹽和重金屬檢查實(shí)驗(yàn)中，無法區(qū)分陽性對照與供試品的結(jié)果差異。

對上述困惑，教師隨后引導(dǎo)學(xué)生解讀標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)中的專屬性、靈敏性和檢查限等要求，專屬性可通過對照實(shí)驗(yàn)、空白實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從改變目標(biāo)物濃度或?qū)嶒?yàn)方法或觀察角度上提高靈敏度，引導(dǎo)學(xué)生從制劑分析與原料藥分析的異同點(diǎn)及藥物本身的理化性質(zhì)上找突破口，然后鼓勵(lì)學(xué)生嘗試去解答上述問題，把隱藏在藥典中的知識點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行聯(lián)系，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)受挫和問題解答中去領(lǐng)會和感悟“細(xì)枝末節(jié)”的知識點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中，對積極探索并有明顯效果的學(xué)生進(jìn)行表揚(yáng)和操作加分，鼓勵(lì)他們當(dāng)小老師，分享經(jīng)驗(yàn)。通過這種措施，讓學(xué)生從不同角度理解藥典的規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)，加深知識點(diǎn)的理解、感受努力后成功的喜悅。該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目因教學(xué)中教師的“留白”和一定的激勵(lì)和引導(dǎo)措施，成功激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和探索精神，發(fā)現(xiàn)了藥典背后的一些操作技巧“小秘密”。

2.2 “槐花中黃酮的質(zhì)量分析”——從生活實(shí)際中發(fā)現(xiàn)問題

實(shí)驗(yàn)源于教材，但不局限于教材，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均設(shè)計(jì)成問題案例進(jìn)行拓展。教材“槐花中黃酮的質(zhì)量分析”中，槐花的主要藥效成分為黃酮，用薄層色譜和分光光度法進(jìn)行黃酮的鑒別和含量的評估。

為提高實(shí)驗(yàn)的深度和趣味性，聯(lián)系中藥炮制和生活實(shí)際，課前通過線上視頻學(xué)習(xí)，要求學(xué)生思考：槐花可炮制為炒槐花和槐花炭，藥效不一樣，隨溫度升高，槐花中的黃酮會改變嗎？此“槐花”是我們?nèi)粘Ｒ姷降幕被▎幔?/p>

帶著此問題，課堂中設(shè)計(jì)對藥用槐花(國槐)進(jìn)行現(xiàn)場炮制，并和日常所見槐花進(jìn)行黃酮的比較分析。設(shè)計(jì)路線按照槐花從表及里的順序，由槐花外觀、薄層色譜定性、總黃酮的含量測定到主要黃酮化合物蘆丁的含量測定。在教材的基礎(chǔ)上，增加了性狀觀察和化合物蘆丁的高效液相色譜測定，補(bǔ)充了另一種槐花材料，教學(xué)設(shè)計(jì)思路見圖3。

圖3 “槐花中黃酮的質(zhì)量分析”問題導(dǎo)學(xué)設(shè)計(jì)思路

通過實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的明顯差異，解釋說明兩種槐花原來分別源于不同種屬，從化學(xué)成分差異進(jìn)一步拓展兩種槐花的藥效價(jià)值和食用價(jià)值不同。由此，圍繞藥用槐花黃酮分析的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，完成了對兩種槐花的黃酮差異比較，進(jìn)一步把藥效與物質(zhì)基礎(chǔ)聯(lián)系起來，從中藥化學(xué)、分析、炮制及常見品種的區(qū)別等多個(gè)角度進(jìn)行了知識傳授和能力培養(yǎng)，開拓了學(xué)生視野，并促使他們常見認(rèn)知的改變。該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目現(xiàn)已成為學(xué)生最受歡迎的藥物分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之一。

2.3 “葡萄糖注射液的含量分析”——從實(shí)驗(yàn)方法中發(fā)現(xiàn)問題

學(xué)習(xí)要遵從事物內(nèi)在規(guī)律，從本質(zhì)出發(fā)。藥物分析方法較多，如化學(xué)法、光譜法、色譜法等，方法的選擇離不開藥物本身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和方法的準(zhǔn)確度靈敏度要求。針對具體不同的藥物，藥典中分別選用了不同的方法。厚此薄彼的原因何在呢？要讓學(xué)生知其然后知其所以然。

分析“葡萄糖注射液的含量分析”實(shí)驗(yàn)，首先抓住主要矛盾，這是矛盾的核心，明白葡萄糖注射液由葡萄糖和水組成，葡萄糖具有還原性(醛基)、旋光性(手性碳)，溶液具有折光性等特點(diǎn)，可分別選擇氧化還原法、旋光法、折光法進(jìn)行含量測定，但藥典為什么選擇旋光法？為此，在對葡萄糖結(jié)構(gòu)性質(zhì)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，教學(xué)設(shè)計(jì)中采用三種方法同步對葡萄糖注射液的含量進(jìn)行測定分析，具體思路見圖4。

圖4 “葡萄糖注射液的含量測定”問題導(dǎo)學(xué)設(shè)計(jì)思路

此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包含三種方法的實(shí)驗(yàn)原理、操作要點(diǎn)、計(jì)算公式，從同一藥物不同性質(zhì)角度對學(xué)生進(jìn)行專項(xiàng)訓(xùn)練[12]。綜合實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)兩個(gè)方面信息，三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)一目了然。學(xué)生通過課堂實(shí)踐的對比分析，一方面理解了藥典中方法選擇的原因，另一方面也對方法的選擇原則有了一定的體會，同時(shí)，對三種實(shí)驗(yàn)原理完全不同的含量測定計(jì)算公式也一并進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練。在此基礎(chǔ)上，教師可再引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方法的選擇、驗(yàn)證和確認(rèn)等內(nèi)容進(jìn)行拓展。

3 課程“教”“學(xué)”和課程考核

教師“教”和學(xué)生“學(xué)”互為補(bǔ)充，但學(xué)為主，教為輔，師生之間有明確分工(圖5)。為使學(xué)生按照預(yù)定設(shè)計(jì)軌道進(jìn)行學(xué)習(xí)，課程考核分課前、課中和課后三個(gè)階段，線上線下混合方式進(jìn)行。通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)課前線上學(xué)習(xí)情況，課中教師有針對性地進(jìn)行輔導(dǎo)和講解。課中教師對實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行一對一實(shí)驗(yàn)記錄現(xiàn)場檢查并糾錯(cuò)，此過程中，教師對小組成員的分工和能力也大致了解，可用于操作打分。

圖5 課程“教”與“學(xué)”流程圖

實(shí)驗(yàn)課程評價(jià)會主導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方向，體系要盡量全面并有側(cè)重。課前預(yù)習(xí)通過線上視頻、線上指定作業(yè)方式，占10%；課中通過課堂討論、小組合作、實(shí)驗(yàn)操作和原始數(shù)據(jù)記錄及處理等進(jìn)行考核，占比40%；實(shí)驗(yàn)報(bào)告重點(diǎn)考核報(bào)告完整性、規(guī)范性及數(shù)據(jù)處理分析的準(zhǔn)確性與深度，占比50%。

4 改革成效

通過基于問題導(dǎo)向的多維教學(xué)設(shè)計(jì)，教材中的各個(gè)知識模塊被有機(jī)串聯(lián)起來，加深了學(xué)生對知識的理解與融會貫通，知識的應(yīng)用也變得靈活起來。同時(shí)，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，融合了生命至上的藥品質(zhì)量觀和追求真理的科學(xué)發(fā)展觀等課程思政元素，通過實(shí)驗(yàn)過程，把知識傳授、能力提高和素養(yǎng)形成進(jìn)行三體有機(jī)融合。

通過三年多的教學(xué)嘗試，從發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的不同角度，改變了課堂的教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)的寬度和深度都得到拓展，實(shí)驗(yàn)課堂也變得有溫度、寬度和深度。同學(xué)們對基本的職業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)準(zhǔn)則有了一定體驗(yàn)，對具體藥物的分析認(rèn)識有了新的提高。此教學(xué)模式得到了大部分同學(xué)的肯定，通過問卷調(diào)查，95%的同學(xué)認(rèn)為“通過實(shí)驗(yàn)課堂的學(xué)習(xí)，加深了理論知識的理解和掌握，對提高實(shí)驗(yàn)技能和分析問題的能力有較大幫助”；85.1%的同學(xué)認(rèn)為“加強(qiáng)了藥物分析方法和數(shù)據(jù)處理能力”。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生在后續(xù)課程藥劑學(xué)、制藥工藝學(xué)、創(chuàng)新實(shí)踐中有了良好的實(shí)踐基礎(chǔ)，具備了在制藥企業(yè)檢驗(yàn)崗位實(shí)訓(xùn)的基本技能。

因?qū)嶒?yàn)課內(nèi)容與教材不完全一致，每次實(shí)驗(yàn)任務(wù)都帶有一定未知性，學(xué)生須打起精神，從實(shí)驗(yàn)中求解每次課堂目標(biāo)要求，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性漸增，課堂學(xué)習(xí)效果較好，實(shí)驗(yàn)報(bào)告需要完成的數(shù)據(jù)和分析也增加，須從多方面對知識模塊進(jìn)行融合來對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理并比較分析，實(shí)驗(yàn)報(bào)告拷貝現(xiàn)象明顯減少。部分教學(xué)設(shè)計(jì)思路被學(xué)生用在項(xiàng)目申報(bào)、學(xué)科競賽和畢業(yè)論文中，進(jìn)一步拓展了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的寬度和深度，促進(jìn)了良好的教學(xué)互動(dòng)循環(huán)。

5 結(jié)語

問題導(dǎo)向的多維教學(xué)模式是一種值得肯定的方法，基于基本知識和技能不變的情況下，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不同角度設(shè)計(jì)問題任務(wù)，給學(xué)生適當(dāng)壓力，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，把知識塊之間進(jìn)行有效連接，訓(xùn)練的綜合性、系統(tǒng)性也較強(qiáng)，利于學(xué)生三體融合的培養(yǎng)。

該模式需要教師對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和相關(guān)領(lǐng)域較熟悉，善于發(fā)現(xiàn)問題的有機(jī)切入點(diǎn)，在知識傳授和育人中做到潤物細(xì)無聲。其次，問題設(shè)計(jì)應(yīng)典型有代表性，與學(xué)生已有的認(rèn)識存在一定的偏差。另外，在學(xué)情分析基礎(chǔ)上，須對實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)、目標(biāo)任務(wù)、課堂組織、考核評價(jià)等進(jìn)行全面權(quán)衡，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭h減與增添，做到可為可不為。對實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵要點(diǎn)，教師要盡量采用“提問、留白”的方式，讓學(xué)生在試錯(cuò)糾錯(cuò)的過程中，加深相關(guān)知識和技能點(diǎn)的學(xué)習(xí)。把實(shí)驗(yàn)課堂還給學(xué)生，學(xué)生起主體，教師起導(dǎo)向作用。