预防医学专业《仪器分析应用》的教学策略研究

邬春华

摘要：针对预防医学类专业的背景和《仪器分析应用》的特点，基于建构主义理论的教学理念，此次研究从精选教学内容、运用多种教学模式、改进教学方法与手段等方面提出《仪器分析应用》的教学策略，以期引起同行对仪器分析教学的思考，促进教学质量的提升。

关键词：仪器分析应用；教学策略；预防医学

现代仪器分析以分析化学的新理论和新技术为基础，集合光谱学、电子学、生物学、模糊数学、计算机软件等技术，并将这些技术成功地运用到现代仪器上，极大地提高了仪器分析的能力，促进了新型分析仪器和分析方法的不断涌现。现代仪器分析的应用日益广泛，在临床检验、环境科学、食品安全、预防医学与公共卫生等领域中发挥着重要作用。

目前，《仪器分析应用》已成为高校医学专业教学中的一门重要的基础课程，涉及化学、物理、数学、计算机等多学科的知识，具有多学科交叉性、技术性和前沿性等特点。《仪器分析应用》存在课程内容繁多、理论深奥难解、仪器结构抽象、实验技术含量较高等问题。预防医学专业的学生的相关理论基础较为薄弱，但日益突出的公共卫生与健康问题又对他们提出了更高的专业素质要求，因此，高校有必要对预防医学类专业的《仪器分析应用》进行教学改革。笔者针对预防医学类专业的背景和《仪器分析应用》的特点，基于建构主义理论的教学理念，从精选教学内容、运用多种教学模式、改进教学方法与手段等方面展开讨论，提出改进《仪器分析应用》的教学策略。

一、优化课程体系，精选教学内容

随着环境污染的加剧，健康问题日益突出，公共卫生教育也面临着前所未有的挑战，高校迫切需要培养学科交叉的复合型人才。现代仪器分析的快速发展，为解决环境污染与人群健康问题提供了重要的技术手段，在疾病预防控制、早期筛查、生物标志物发现、病因学等研究领域中发挥着重要作用。如何在预防医学专业的教学中上好这门课程，是授课教师必须深入思考的问题。笔者认为，《仪器分析应用》方法种类较多、基本理论复杂、涉及多学科交叉，课程实践性强，重在理论与实践的有机结合，需突出其在预防医学专业中的应用性与实用性，注重学生综合实践能力的培养。高校若按照仪器分析通常理论体系的分类（分为光谱方法、电化学方法、色谱方法、质谱及联用技术等），不加选择泛泛而谈，在学时安排相对有限的情况下，教学质量和教学效果难免会受到影响。因此，高校有必要依据教学大纲优化现有的课程体系，精选教学内容，结合预防医学与公共卫生的学科特点精选预防医学研究中广泛应用的仪器分析方法作为重点教学内容，重构教学模块，避免面面俱到。

二、基于建构主义理论的教学理念，运用多种教学模式促进教学

（一）多种教学模式促进教学

建构主义的教学理念强调发挥学习者在学习过程中的主动性和建构性，提出了自上而下的教学设计思想和知识结构网络的概念，重视“情景”和“协作”在教学中的重要作用，提出以“学”为中心的教学策略。基于仪器分析方法的课程特点，教师在教学工作中要贯穿“基本原理-仪器结构-条件优化-应用实例-方法特点”这一课程体系的主线，体现“以学生为中心”的教学思路，整合繁杂的教学内容，帮助学生掌握学习方法并理顺学习思路。教师在教学实践中要运用建构主义教学法的小组协作与模块化教学，将每种分析方法分为基本原理、仪器结构（关键部件）、分析条件选择、应用实例和方法特点五个学习小组（即五大模块）。小组协作中以学生为中心，各小组学生在教师的组织和引导下，先进行组内讨论和交流，共同协商和解决问题，各组再派出一名代表用PPT汇报指定模块的内容，其他小组学生提出问题并由代表回答（或同组学生补充回答），根据汇报与回答问题给予学习效果评价。

在小组协作的学习环境中，师生的思维与智慧被整个群体共享，借助群体学习的力量完成对所学知识的建构；而分解的模块化学习的基本原理旨在让学生理解方法建立的理论基础；仪器结构模块着重阐述仪器结构的基本组成和关键部件的重要功能；分析条件选择模块主要讨论影响分析结果的条件或参数：应用实例模块主要了解方法在实际工作中的具体应用；最后总结该方法在定性、定量与结构分析应用中的特点与局限性。应用模块化教学方法有助于引导学生把每种方法的理论框架、仪器结构的核心部件和应用实例紧密结合起来，使学生建立一个分析方法的整体概貌。这种复合教学模式的实践探索，不仅培养了学生自主学习和合作分享的能力，也锻炼了学生上台演讲与口头表达的能力，尤其是师生交流互动时学生提出的新问题、新方案也给教师带来新思考与新灵感，使师生教学相长、互为促进。

在教学中，教师也要注意把握课程体系的系统性，使各个方法间的内在联系与仪器功能特色有机贯穿起来。模块化教学使学生了解到每种分析方法都有其特点与应用范围，可在实际工作中各自独立运用。随着课程学习的深入，掌握同类或不同分类的几种方法后，教师要从课程体系主线的各个方面适时引导学生进行方法之间的比较与综合，培养学生的思辨与归纳总结能力，避免各个方法知识点的“碎片化”。特别是联用技术的快速发展，打破了方法间的绝对界限，扩展了仪器功能，能有效发挥两种仪器各自的分析特色，实现优势互补，从而得到更高质量的分析结果。联用技术基于两种仪器实施在线连接，通过特定的连接接口装置实现样品的实时分析检测，并同步实现控制的自动化和数据处理的计算机化，从而形成现代仪器分析技术。在实践中笔者先以联用技术较为容易理解的方法为基础，如以高效液相色谱法中的阵列二极管（荧光）检测器为例，阐述色谱分离技术与光谱技术的完美结合，带来样本分析速度与数据质量的飞跃，在讲授中强调高效液相色谱强大的分离能力是混合物得以分离的关键；而光谱技术（紫外光谱或荧光光谱）成为高效液相色谱仪的另一个核心部件——检测器，发挥其定量分析的优势，可利用其光谱参数辅助液相色谱定性，二者的有机结合显著提高了分析速度，实现了在线实时检测，使学生在色谱分析的学习过程中联系并复习了前面学过的光谱方法，既突出了各方法的功能特点，也贯通了不同方法间的有机联系。在后续学习中，教师再循序渐进地介绍更为复杂的色谱一质谱联用技术及其新进展，呈现理论知识背景由浅入深、仪器操作由简到繁、技术性能更为强大、应用范围更为广泛的课程特色。endprint

（二）“以研促教”，开展“科训”项目与科研观摩教学

教学与科研是高校的两大基本职能。教师除要完成教学工作外，还要承担某些科研项目。教师通过参与科研提高科研能力，丰富教学内容与案例，以科研促进教学，强化课堂教学与科研项目实践的融合。例如：笔者在讲述样本预处理过程中的衍生化方法时，引入在科研实验中的应用实例，把气相色谱的衍生化反应过程与条件优化实验，像讲故事一样讲述给学生，并辅以实验过程中得到的图谱与结果对比，清晰地说明衍生化反应的实际过程与效果，总结衍生化预处理的好处与不足以及实验需要注意的问题，最后谈及做这个科研实验的体会，激发了对科研有兴趣的学生的热情，吸引更多的学生加入教师课题组。近年，复旦大学非常重视对本科生科研能力的培养，学校和二级学院针对本科生的“科训”项目提供资助。通过该课程的学习，学生认识到分析仪器在科研工作中发挥的重要作用，表现出从了解仪器到应用仪器解决问题的浓厚兴趣，最后在教师指导下，成功完成了“科训”项目的申请与实施，从而达到提高学生动手能力和创新能力的目标。因此，“以研促教”对师生理论学习与科研实践能力的提升都是非常有益的。

《仪器分析应用》是一门应用性、技术性和实践性都很强的课程，学生专业知识和实践技能的培养依赖于学校的教学实验条件。本科生实验室配有紫外-可见分光光度计、荧光光度计、原子吸收光谱仪等常规实验仪器，而高精尖的大型仪器设备，如气相色谱-质谱联用仪、液相色谱-质谱联用仪和电感耦合等离子体质谱仪等主要用于科研工作。除实验课教学外，笔者应用科研观摩教学的方式，让学生体验科研实验室仪器强大的分析能力，使学生开阔视野，了解仪器的发展动态，为以后从事科研工作及研究生深造打下良好的基础。

（三）关注仪器分析应用的新进展，精选应用实例，提升学生兴趣

新仪器和新技术的不断创新，促进了仪器分析方法与技术的快速发展。授课教师应不断更新专业知识，关注仪器分析应用的新进展，借助国内外学术交流、大型仪器公司的专业培训和专业期刊论文的检索，把握本学科领域研究的新方向，了解新仪器、新方法在预防医学与公共卫生领域中的最新应用成果。仪器分析技术被誉为“科学技术发展的眼睛”，对科学技术的发展有非常重要的作用。新现环境污染物（如酞酸酯类、双酚A、多溴联苯醚类等）对人类生殖健康的影响成为环境科学、预防医学、毒理学等学科研究的热点，仪器分析手段可用于监测人体生物样本中的污染物负荷水平，解决这类研究中的关键技术问题。例如：酞酸酯类化合物的检测方法早在2000年的美国分析化学（AnalyticalChemistry）杂志上就发表了，经样本预处理技术与测得技术能力的不断改进，方法已由最初同时检测8个化合物扩展至22个，灵敏度与准确度也显著提升，现已成为非常成熟的方法，可以应用于人群健康研究。通过科研前沿的应用实例讲述，学生认识到分析仪器在学术研究应用中的魅力，特别是大型高分辨气相色谱一高分辨串联质谱仪可同时分析400至600种农药残留，展现了大型仪器的强大分析功能，带给学生震撼性的认识，教学效果的有效提升是不言而喻的。

（四）有效利用网络资源和多媒体教学手段

我国高校中大型分析仪器配套不足是普遍现象，网络资源和现代教育技术等辅助教学手段为缓解这一困境提供了新途径。多媒体信息量大，通过图形、影像、动画、声音及视频等多种形式，把枯燥抽象的仪器原理和结构栩栩如生地展现出来，既丰富了课堂教学形式，又增加了授课的科学性、趣味性、想象力与感染力，使课堂教学氛围更为轻松活跃，使复杂而抽象的理论变得易于理解和接受。此外，网络精品课程和网上实验室成为课堂外学习的有效资源，亦值得学习与利用。

三、结语

进入新世纪，现代仪器分析技术为“组学时代”的预防医学提供病因探索方法与思路，为疾病防治工作指引方向，将在公共卫生与预防医学多个领域得到更加广泛的应用。为此，授课教师应密切关注仪器分析发展和应用的新方向，更新知识结构，发挥交叉学科的优势，丰富教学内容，不断探索高效的教学策略与方法，提升教学效果，更好地培养高素质的复合型医学人才。

责编：清善endprint