“药学仪器分析实验”课程项目驱动式教学改革探索

王晨晖 张焱 周桢 张敏 李亦舟 闫海龙

摘  要：文章探索以项目为驱动的《药学仪器分析实验》课程教学改革途径与效果。研究以2019级药学专业共46名学生为研究对象，前16课时采用传统讲授方法进行仪器设备教学，即“设备原理—设备构造—设备使用方法—设备使用范围”的讲解方式，全程没有科研项目依托；后16课时采用项目驱动法进行药学仪器设备教学，依托科研项目使学生了解原理，使用设备，分析数据。比较分析两种教学方式的學生成绩和教学效果。成绩统计结果显示，两种教学方式最终成绩分别为87.3±7.2和90.1±6.1，表示项目驱动法显著提高了学生对设备基础知识的掌握；同时调查问卷显示用项目驱动法进行仪器分析实验教学使学生对学科前沿有更深入了解，对仪器分析手段的科学应用有更广泛认识，而且增加了学习和科研兴趣。研究表明，采用项目驱动法进行药学仪器分析实验课程教学，不仅能够保证学生对仪器原理和操作熟练掌握，同时提高了学生的科研兴趣，拓宽了学生的科研视野，该方法起到了科教融合的良好效果。

关键词：项目驱动；仪器分析；科教融合

中图分类号：R944.9    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）08-0124-04

基金项目：重庆市高等教育教学改革研究项目“‘ 以战代练 的《仪器分析实验》 科教融合探索与实 践”（项目编号：203199）；重庆市高等教育教学改革研究项目“《药物发现简史》课程思政模块化教学模式构建与实践”（项目编号：201002S）；重庆市教育委员会科学技术研究计划青年项目资助项目“欧前胡素与胶原蛋白的光催化作用和机制研究”（项目编号：KJQN201900112）。

作者简介：王晨晖（1988—），男，博士，重庆大学药学院副教授，研究方向为药剂学、药用仪器分析的科研与教学（本文通讯作者）；张焱（1988—），女，硕士，重庆大学药学院实验师，研究方向为仪器管理、药用仪器分析的科研与教学；周桢（1984—），女，硕士，重庆大学药学院高级实验师，研究方向为仪器管理、药用仪器分析的科研与教学；张敏（1982—），男，博士，重庆大学药学院教授，研究方向为药学专业的科研与教学；李亦舟（1987—），男，博士，重庆大学药学院教授，研究方向为药学专业的科研与教学；闫海龙（1981—），男，博士，重庆大学药学院教授，研究方向为药学专业的科研与教学。

在科教融合培养人才的过程中，教学与科研始终是相互促进、相辅相成的。教师提高科研能力，有利于更加精准掌握专业知识，并及时将本学科最前沿的知识内容渗透到教学过程中，实现开阔学生学术视野、启迪其科学思维、塑造其创新精神的培养目标。通过把科研成果转化为教学内容，不断完善和更新课程的教学内容，引导学生把课堂上学习的知识应用于实践，并在实践中理解掌握知识。在科研—教学—学习的过程中进行知识的创新、传授、传播和传承，使师生在项目驱动式下进行学术探究，取长补短、开拓进取。

药学是医学领域重要的研究性学科，在教学过程中尤其要注重科教深度融合，理论与实践并重。通过科教融合培养药学人才，以学生发展为中心，加强科研同教学的有机结合，不断推动优质科研资源转化为育人资源和教学优势、科研设施转化为教学创新平台、科研成果转化为教学内容。然而在传统药学人才培养体系中，科教融合理念融入主干理论课程和对应实验课程不深，特别是没有对仪器类课程进行科教融合的改革和探索。学生在药学仪器实验课程学习过程中，往往感觉设备理论学习枯燥乏味，设备应用与前沿科学脱节。课程培养出的仅仅是仪器设备的“操作工”，而不是使用仪器设备的“科学家”，课程教学未达到预期效果。为此，笔者教学团队开展了“药学仪器分析实验”课程项目驱动法教学的改革与实践。这项教学改革探索旨在将科研项目贯穿于仪器学习过程中营造浓厚的科研氛围，使学生开阔科研眼界，熟知设备科研用途，增强科研兴趣，提升科研水平。

一、资料与方法

（一）一般资料

选择重庆大学2019级药学专业共46名学生为研究对象，配备助教2名，负责观察、记录与调研。

（二）方法

1. 教学方法

教学方法采用“项目驱动法”和“普通法”。“项目驱动法”依托科研项目进行药学仪器设备的教学。具体方法：（1）依托本院承担的国家级、省部级科研课题，介绍课题研究背景、研究意义和研究方法，并逐步聚焦于设备的科研使用环境及仪器分析需求；（2）以该课题实验需求为导向，目的明确地开展“课题验证实验”，营造设备使用的真实科研氛围，在实验过程中融入仪器设备教学；（3）学生结合科研课题的背景对获取的实验结果进行自主分析和讨论，最终对课题实验得出结论；（4）教师准备3～5篇使用本仪器设备的最新高水平研究论文，再次营造基于真实课题的科研环境，要求学生讨论回答课题中设备的应用需求、使用步骤以及结果分析。“普通法”采用传统仪器设备教学方法，全程没有科研项目依托。具体方法：（1）教师按照常规的讲解方式讲授设备原理—设备构造—设备使用方法—设备使用范围，讲授过程比较枯燥死板；（2）教学内容按照大纲要求开展“验证性实验”，采用教师演示仪器操作的步骤，学生观看、记录的方式进行学习，实验项目内容为已经证实过有一定效果的实验，实验设计无创新性和新颖性。

2. 教学实验开展与评估

实验课程总学时为32个，每个实验分配4个学时，一共开设8个实验。前4个实验采用“普通法”教学，后4个实验采用“项目驱动法”教学，在第4个实验和第8个实验教学完成后分别进行一次总结考试，两次考试难度相同，对两种教学方法的学生成绩进行评价；并且在课程结束后对学生进行无记名问卷调查，对教学效果进行分析。

（三）统计学处理

采用SPSS20.0统计学软件进行t检验，以检测两种教学方法的教学效果是否具有显著差异。

二、结果

（一）问卷调查结果

共发放问卷46份，收回问卷46份，回收率100%，全部为有效问卷。调查结果表明，所有学生认为通过“项目驱动法”学习对学科科研前沿有更深入了解，76%的学生认为通过“项目驱动法”学习对仪器分析手段的科学应用有更广泛认识，60.9%的学生认为通过“项目驱动法”学习增加了科研兴趣，95.7%的学生认为“项目驱动法”增加了仪器学习的“故事性”进而提高了学习兴趣，97.8%的学生认为“项目驱动法”优于传统教学方法（表1）。

（二）学生成绩分析结果

经“普通法”教学前四个实验考试平均成绩为87.3±7.2，经“项目驱动法”教学后四个实验考试平均成绩为90.1±6.1，两种教学方法考试成绩差异有统计学意义（P＜0.05）。

三、讨论

药物科学是一门综合性学科，是一个国家综合实力的重要体现，随着中国国家实力的增强，很多领域已取得了举世瞩目的成就，但是药学学科实力与国家实力明显不匹配，在《构建可持续发展的医药创新生态系统：深化临床研究体系的设计和实施》研究报告中［1］，美国对全球创新贡献率高达50%，位居榜首且独占第一梯队；日本、英国、德国和瑞士等制药强国位居第二梯队，创新贡献率5%—10%；中国则以低于5%的贡献率被列入第三梯队。造成这种局面的原因是多方面的，但其中很重要的原因是我国培养的药学人才创新力不足，科研水平与发达国家仍有差距［2-3］。这就要求高校在药学人才培养过程中，注重科研素质的培育和科研兴趣的培养。自国家提出科教融合以来，各个学科都进行了深入系统的教学改革与实践，药学课程中，经典的药学主干课程和对应课程实验都进行了积极的探索，但是药学仪器分析实验课程作为药学课程体系中比较边缘的一门课程，没有受到人们广泛的关注。现在大多数的仪器实验教学仅仅以将设备原理与操作灌输给学生为目的，教师满足于完成固有章节教学内容，教学内容中欠缺深层次科研内涵，严重扭曲了仪器分析实验课程作为科研实战演练的本质［4-5］。仪器学习过程没有科研针对性，学生只能死板地接受没有科研环境的机械式教学，思维渐渐僵化，最终被培养成为一名设备操作工，而不是具有巨大潜力的科研专家。然而在药物研发高度依赖高精尖设备的今天，药学仪器分析实验课程的重要意义逐步显现［6］。药学仪器分析是药物研发过程中科技人员的武器，没有先进仪器的支撑，药物研发举步维艰［7］。因此，在药物仪器分析实验教学阵地上进行科教融合教学改革实践非常重要。

（一）改善教学硬件，更新教学内容，实现科教融合

在开展药物仪器分析实验课程科教融合改革与探索中，本研究将本科教学实验室不具备的高端研发设备纳入了课程大纲中，如核磁共振仪、流式细胞仪、质谱仪、激光共聚焦显微镜等，在这些一线科研设备的支撑下，本科生可以学习科研活动中主流的实验技术，了解前沿科研设备的实际应用环境，对他们科研水平的提升大有裨益［8-9］。在此基础上，本研究进行以药物研发流程为主线的课程编排，增强课程科研逻辑性与连贯性。为避免仪器分析课程章节设计独立，提高内容的科研内涵，本研究结合真实新药研发流程，实现从源头化合物结构分析，贯穿至细胞水平分析检测，动物水平药效学和药代学分析，直到下游药物制剂优化制备的系统性、逻辑性实验设计。为更进一步提升课程的科学内涵，在仪器教学中结合前沿国家级或省级科研课题，增强仪器学习的科研内涵。通过联合最前沿的科研动态，提炼科学研究成果，不断丰富拓展和更新教学内容。及时将这些科研设备实验方法、实验方案及典型案例纳入教学内容中。学生能亲自操作仪器，并将所学实验操作技能及思维方式应用到实际科研工作中，实现“以科研反哺教学，以教学滋养科研”，进而推动前沿科研与实验教学的深度融合，营造浓厚的学术氛围，提升学生科研水平［10-11］。

（二）创新“项目驱动式”教学方法，提高教学效果

在“项目驱动法”进行仪器分析实验设计时，始终坚持以学生为中心，以提升学生科研兴趣为宗旨，以科研思维培养为导向，以药物研发流程为主线的教学宗旨。

1. 学生是教师团队进行教学活动的对象和主体，教师要把以学生为中心的教学理念贯穿于整个教学设计过程［12］。因此，优质教学设备的选择要以让学生充分认识和掌握一线科研设备为目的，课程编排顺序要以让学生更深刻理解产业链研发范式为目的，课堂教学要以让学生通过科研实例更好掌握仪器设备应用为目的。

2. 兴趣是最好的老师，想要培养未来优秀的药学科研人才，就要在本科阶段培养出学生浓厚的科研兴趣［13］。因此，要通过构建“课题背景—研究前沿—当前困境—解决方法”逻辑，像讲故事般把学生带入科研实战场景，提高学生的科研兴趣。其中，将学生融入科研氛围可作为一种有效的教学形式，让学生进行有效的自主性、创新性学习，真正实现研究性教学、探索式学习。

3. 科研思维方式是科研人才的核心素质，要通过科研实例的讲解，培养学生良好的科研思维［14-15］。通过以科研项目为驱动，以科研实例为载体，推动学生深入思考，让学生搞明白科研项目为什么要这样设计，实验为什么要使用该种设备，着力培养和提高学生的创新思维和创新能力。

4. 课程章节编排要以药物研发流程为主线，通过药物研发场景的创立，使学生熟知药物研发产业的一般流程步骤，提高科研意识和实验能力。实验课程整体设计是对实际药物研发整个过程具体开展实验方案，积极探索创新由传统的“并联式教学”转化成“串联式教学”，不断丰富实验教学内容，积极培养学生形成系统连贯思维和创新思维，进而系统学习药物研发的流程，提高实验能力。

问卷调查结果显示，学生认为通过“项目驱动法”学习不仅对学科科研前沿有更深入了解，对仪器分析手段的科学应用有更广泛认识，而且提高了科研兴趣和学习兴趣，绝大多数学生认为“项目驱动法”教学模式优于传统教学方法。在考试成绩统计分析中，经过“项目驱动法”培养的学生考试成绩与传统教学方法的成绩有显著性差异，證明在“项目驱动法”培养下学生可以更好地掌握仪器设备原理和操作。本研究认为，首先是因为“项目驱动法”提高了学生的学习兴趣，充分调动了学习的积极性和主动性，激发了学生掌握设备原理和操作的学习欲望，从“要我学”变为了“我要学”，提升了课堂的教学效果；其次是因为有良好的科研课题作为依托，将最新的科研成果前沿知识系统性地融入课程教学中，学生可以更好的理解设备的测试原理和分析方法，能够及时掌握学科科研动态，为今后早进课题、早进实验室、早进科研团队参与各种科研活动奠定了一定的基础。

参考文献：

［1］ 闫慧. 构建可持续发展的医药创新生态系统：深化临床研究体系的设计和实施［A］//中国药学会. 2017年中国药学大会暨第十七届中国药师周资料汇编［C］. 2017（05）：140-144.

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［14］ 沈利荣，沈蓉，李小平，等. 将科研成果向本科生实验教学转换的具体实践［J］. 实验技术与管理，2020，37（12）：199-204.

［15］ 罗娇艳. 从创新创业视角谈药学应用型人才的培养——以广东药科大学为例［J］. 中国高等医学教育，2017（09）：15-16.

（责任编辑：陈华康）