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摘要：

針對預防醫學類專業的背景和《儀器分析應用》的特點，基于建構主義理論的教學理念，此次研究從精選教學內容、運用多種教學模式、改進教學方法與手段等方面提出《儀器分析應用》的教學策略，以期引起同行對儀器分析教學的思考，促進教學質量的提升。

關鍵詞：

儀器分析應用；教學策略；預防醫學

現代儀器分析以分析化學的新理論和新技術為基礎，集合光譜學、電子學、生物學、模糊數學、計算機軟件等技術，并將這些技術成功地運用到現代儀器上，極大地提高了儀器分析的能力，促進了新型分析儀器和分析方法的不斷涌現。現代儀器分析的應用日益廣泛，在臨床檢驗、環境科學、食品安全、預防醫學與公共衛生等領域中發揮著重要作用。目前，《儀器分析應用》已成為高校醫學專業教學中的一門重要的基礎課程，涉及化學、物理、數學、計算機等多學科的知識，具有多學科交叉性、技術性和前沿性等特點。《儀器分析應用》存在課程內容繁多、理論深奧難解、儀器結構抽象、實驗技術含量較高等問題。預防醫學專業的學生的相關理論基礎較為薄弱，但日益突出的公共衛生與健康問題又對他們提出了更高的專業素質要求，因此，高校有必要對預防醫學類專業的《儀器分析應用》進行教學改革。筆者針對預防醫學類專業的背景和《儀器分析應用》的特點，基于建構主義理論的教學理念，從精選教學內容、運用多種教學模式、改進教學方法與手段等方面展開討論，提出改進《儀器分析應用》的教學策略。

一、優化課程體系，精選教學內容

隨著環境污染的加劇，健康問題日益突出，公共衛生教育也面臨著前所未有的挑戰，高校迫切需要培養學科交叉的復合型人才。現代儀器分析的快速發展，為解決環境污染與人群健康問題提供了重要的技術手段，在疾病預防控制、早期篩查、生物標志物發現、病因學等研究領域中發揮著重要作用。如何在預防醫學專業的教學中上好這門課程，是授課教師必須深入思考的問題。筆者認為，《儀器分析應用》方法種類較多、基本理論復雜、涉及多學科交叉，課程實踐性強，重在理論與實踐的有機結合，需突出其在預防醫學專業中的應用性與實用性，注重學生綜合實踐能力的培養。高校若按照儀器分析通常理論體系的分類（分為光譜方法、電化學方法、色譜方法、質譜及聯用技術等），不加選擇泛泛而談，在學時安排相對有限的情況下，教學質量和教學效果難免會受到影響。因此，高校有必要依據教學大綱優化現有的課程體系，精選教學內容，結合預防醫學與公共衛生的學科特點精選預防醫學研究中廣泛應用的儀器分析方法作為重點教學內容，重構教學模塊，避免面面俱到。

二、基于建構主義理論的教學理念，運用多種教學模式促進教學

（一）多種教學模式促進教學

建構主義的教學理念強調發揮學習者在學習過程中的主動性和建構性，提出了自上而下的教學設   計思想和知識結構網絡的概念，重視“情景”和“協作”在教學中的重要作用，提出以“學”為中心的教學策略。基于儀器分析方法的課程特點，教師在教學工作中要貫穿“基本原理—儀器結構—條件優化—應用實例—方法特點”這一課程體系的主線，體現“以學生為中心”的教學思路，整合繁雜的教學內容，幫助學生掌握學習方法并理順學習思路。教師在教學實踐中要運用建構主義教學法的小組協作與模塊化教學，將每種分析方法分為基本原理、儀器結構（關鍵部件）、分析條件選擇、應用實例和方法特點五個學習小組（即五大模塊）。小組協作中以學生為中心，各小組學生在教師的組織和引導下，先進行組內討論和交流，共同協商和解決問題，各組再派出一名代表用PPT匯報指定模塊的內容，其他小組學生提出問題并由代表回答（或同組學生補充回答），根據匯報與回答問題給予學習效果評價。在小組協作的學習環境中，師生的思維與智慧被整個群體共享，借助群體學習的力量完成對所學知識的建構；而分解的模塊化學習的基本原理旨在讓學生理解方法建立的理論基礎；儀器結構模塊著重闡述儀器結構的基本組成和關鍵部件的重要功能；分析條件選擇模塊主要討論影響分析結果的條件或參數；應用實例模塊主要了解方法在實際工作中的具體應用；最后總結該方法在定性、定量與結構分析應用中的特點與局限性。應用模塊化教學方法有助于引導學生把每種方法的理論框架、儀器結構的核心部件和應用實例緊密結合起來，使學生建立一個分析方法的整體概貌。這種復合教學模式的實踐探索，不僅培養了學生自主學習和合作分享的能力，也鍛煉了學生上臺演講與口頭表達的能力，尤其是師生交流互動時學生提出的新問題、新方案也給教師帶來新思考與新靈感，使師生教學相長、互為促進。在教學中，教師也要注意把握課程體系的系統性，使各個方法間的內在聯系與儀器功能特色有機貫穿起來。模塊化教學使學生了解到每種分析方法都有其特點與應用范圍，可在實際工作中各自獨立運用。隨著課程學習的深入，掌握同類或不同分類的幾種方法后，教師要從課程體系主線的各個方面適時引導學生進行方法之間的比較與綜合，培養學生的思辨與歸納總結能力，避免各個方法知識點的“碎片化”。特別是聯用技術的快速發展，打破了方法間的絕對界限，擴展了儀器功能，能有效發揮兩種儀器各自的分析特色，實現優勢互補，從而得到更高質量的分析結果。聯用技術基于兩種儀器實施在線連接，通過特定的連接接口裝置實現樣品的實時分析檢測，并同步實現控制的自動化和數據處理的計算機化，從而形成現代儀器分析技術。在實踐中筆者先以聯用技術較為容易理解的方法為基礎，如以高效液相色譜法中的陣列二極管（熒光）檢測器為例，闡述色譜分離技術與光譜技術的完美結合，帶來樣本分析速度與數據質量的飛躍，在講授中強調高效液相色譜強大的分離能力是混合物得以分離的關鍵；而光譜技術（紫外光譜或熒光光譜）成為高效液相色譜儀的另一個核心部件——檢測器，發揮其定量分析的優勢，可利用其光譜參數輔助液相色譜定性，二者的有機結合顯著提高了分析速度，實現了在線實時檢測，使學生在色譜分析的學習過程中聯系并復習了前面學過的光譜方法，既突出了各方法的功能特點，也貫通了不同方法間的有機聯系。在后續學習中，教師再循序漸進地介紹更為復雜的色譜—質譜聯用技術及其新進展，呈現理論知識背景由淺入深、儀器操作由簡到繁、技術性能更為強大、應用范圍更為廣泛的課程特色。

（二）“以研促教”，開展“科訓”項目與科研觀摩教學

教學與科研是高校的兩大基本職能。教師除要完成教學工作外，還要承擔某些科研項目。教師通過參與科研提高科研能力，豐富教學內容與案例，以科研促進教學，強化課堂教學與科研項目實踐的融合。例如：筆者在講述樣本預處理過程中的衍生化方法時，引入在科研實驗中的應用實例，把氣相色譜的衍生化反應過程與條件優化實驗，像講故事一樣講述給學生，并輔以實驗過程中得到的圖譜與結果對比，清晰地說明衍生化反應的實際過程與效果，總結衍生化預處理的好處與不足以及實驗需要注意的問題，最后談及做這個科研實驗的體會，激發了對科研有興趣的學生的熱情，吸引更多的學生加入教師課題組。近年，復旦大學非常重視對本科生科研能力的培養，學校和二級學院針對本科生的“科訓”項目提供資助。通過該課程的學習，學生認識到分析儀器在科研工作中發揮的重要作用，表現出從了解儀器到應用儀器解決問題的濃厚興趣，最后在教師指導下，成功完成了“科訓”項目的申請與實施，從而達到提高學生動手能力和創新能力的目標。因此，“以研促教”對師生理論學習與科研實踐能力的提升都是非常有益的。《儀器分析應用》是一門應用性、技術性和實踐性都很強的課程，學生專業知識和實踐技能的培養依賴于學校的教學實驗條件。本科生實驗室配有紫外-可見分光光度計、熒光光度計、原子吸收光譜儀等常規實驗儀器，而高精尖的大型儀器設備，如氣相色譜-質譜聯用儀、液相色譜-質譜聯用儀和電感耦合等離子體質譜儀等主要用于科研工作。除實驗課教學外，筆者應用科研觀摩教學的方式，讓學生體驗科研實驗室儀器強大的分析能力，使學生開闊視野，了解儀器的發展動態，為以后從事科研工作及研究生深造打下良好的基礎。

（三）關注儀器分析應用的新進展，精選應用實例，提升學生興趣

新儀器和新技術的不斷創新，促進了儀器分析方法與技術的快速發展。授課教師應不斷更新專業知識，關注儀器分析應用的新進展，借助國內外學術交流、大型儀器公司的專業培訓和專業期刊論文的檢索，把握本學科領域研究的新方向，了解新儀器、新方法在預防醫學與公共衛生領域中的最新應用成果。儀器分析技術被譽為“科學技術發展的眼睛”，對科學技術的發展有非常重要的作用。新現環境污染物（如酞酸酯類、雙酚A、多溴聯苯醚類等）對人類生殖健康的影響成為環境科學、預防醫學、毒理學等學科研究的熱點，儀器分析手段可用于監測人體生物樣本中的污染物負荷水平，解決這類研究中的關鍵技術問題。例如：酞酸酯類化合物的檢測方法早在2000年的美國分析化學（AnalyticalChemistry）雜志上就發表了，經樣本預處理技術與測得技術能力的不斷改進，方法已由最初同時檢測8個化合物擴展至22個，靈敏度與準確度也顯著提升，現已成為非常成熟的方法，可以應用于人群健康研究。通過科研前沿的應用實例講述，學生認識到分析儀器在學術研究應用中的魅力，特別是大型高分辨氣相色譜-高分辨串聯質譜儀可同時分析400至600種農藥殘留，展現了大型儀器的強大分析功能，帶給學生震撼性的認識，教學效果的有效提升是不言而喻的。

（四）有效利用網絡資源和多媒體教學手段

我國高校中大型分析儀器配套不足是普遍現象，網絡資源和現代教育技術等輔助教學手段為緩解這一困境提供了新途徑。多媒體信息量大，通過圖形、影像、動畫、聲音及視頻等多種形式，把枯燥抽象的儀器原理和結構栩栩如生地展現出來，既豐富了課堂教學形式，又增加了授課的科學性、趣味性、想象力與感染力，使課堂教學氛圍更為輕松活躍，使復雜而抽象的理論變得易于理解和接受。此外，網絡精品課程和網上實驗室成為課堂外學習的有效資源，亦值得學習與利用。

三、結語

進入新世紀，現代儀器分析技術為“組學時代”的預防醫學提供病因探索方法與思路，為疾病防治工作指引方向，將在公共衛生與預防醫學多個領域得到更加廣泛的應用。為此，授課教師應密切關注儀器分析發展和應用的新方向，更新知識結構，發揮交叉學科的優勢，豐富教學內容，不斷探索高效的教學策略與方法，提升教學效果，更好地培養高素質的復合型醫學人才。

參考文獻：

[1]余勝泉,楊曉娟,何克.基于建構主義的教學設計模式[J].電化教育研究,2000,(12).

[2]胡永華,梁夢璐.組學時代的預防醫學[J].北京大學學報(醫學),2012,(44).

作者：鄔春華 單位：復旦大學公共衛生學院