网络环境下基于慕课的药物分析学PBL教学模式研究

董钰明，杨法棠,刘晖,王兆彦，陈娟

兰州大学药学院 (兰州 730000)

药物分析学是运用化学、物理学、生物学的方法和技术，研究与药物相关的分析方法和质量控制的科学。它利用分析测定手段，研究与药物发现、药物开发、药物生产以及使用相关的分析方法和药物质量规律，对药物进行全面质量控制。该学科涉及创新药物研究、药物质量控制、临床药物分析、中药与天然药物分析、药物代谢分析、法医毒物分析以及药品上市后的再评价等[1]。药物分析教学旨在使学生熟练掌握典型药物的结构、性质、质量特征与分析方法选择之间的关系，并使其具备根据不同分析样本和分析目的进行最佳分析方法选择、优化和实施的能力，以满足药品质量全面控制对药物分析专业人才的要求[2]。目前，以教师为主体、讲授为中心的讲授式教学方法(lecture based learning,LBL)[3]是药物分析教学的主要方式。

慕课即“大规模公开线上课程”(massive open online course，MOOC)[4]，是近年来新涌现的，取得突破性进展的教育方式。慕课相比于传统教学模式，具有大规模、在线、开放等特点[5]，这种新的教育方式使现代高等教育受到了极大的冲击，对我国高等教育也产生较大影响[6]。

为了提升药物分析教学水平，提高药学专业人才培养质量，兰州大学药学院药物分析研究所制作了相关慕课，开展了基于问题的教学方法(problem-based learning，PBL)的研究，以探究网络环境下基于慕课的药物分析学PBL教学模式在药物分析教学中的作用。

1 研究对象与方法

1.1 教学对象

该研究选取兰州大学药学院药学专业2016级1班和2班本科在读学生，共计44人作为试验组，选取兰州大学药学院药学专业2016级3班和4班本科在读学生，共计38人作为对照组。该研究要求两组学生在年龄、性别及入学成绩方面没有统计学差异，因此笔者先对两组学生的年龄、性别、入学成绩的差异进行显著性分析。

1.2 教学方法

PBL教学方法是1969年由美国神经病学教授Barrows在加拿大麦克马斯特大学首创，基于现实世界的以学生为中心的教育方式。目前已成为国际上较流行的一种教学方法[7- 8]。

与传统的以学科为基础的教学法有很大不同，PBL强调以学生的主动学习为主，而不是传统教学中的以教师讲授为主[9]；PBL将学习与更大的任务或问题挂钩，使学生投入于问题中；它设计真实性任务，强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情景中，学生通过自主探究和合作来解决问题，从而学习到隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力[10]。

试验组采用PBL教学方法，其主要包括：①教师按照传统授课方式讲授核心理论，明确问题，确立目标。此外，教师事先布置思考题，例如，甾体激素类药物的发展历史；甾体激素类药物的滥用情况；ChP2015收载测定药物的熔点、比旋度、吸收系数的方法；紫外分光光度法和红外分光光度法在药物鉴别中的应用(从原理入手重点讲述各自用于药物鉴别的方法)；四氮唑盐比色法(原理，方法，影响因素)，这些问题的设置为学生自学指明方向。②学生以慕课为工具，带着教师事先布置的思考题，进行自学。慕课是以兰州大学药学院药物分析研究所董钰明教授为首的课程团队(董钰明、王兆彦、刘晖)经过近一年的精心准备，在原有课程建设和教学实践的基础上，精心选材，对授课内容、资源和展现形式进行了反复讨论和修改后制作的。该慕课不仅适合药学专业本科生使用，也能满足药学相关专业人才自主学习及执业药师培训和提高的需求，其已经在上海交通大学慕课平台“好大学在线”正式上线运行(https://www.cnmooc.org/portal/course/4681/11125.mooc)。③学生以小组为单位，每3～4人随机组成一个学习小组，每个小组通过观看药物分析慕课和查阅资料，就教师事先布置的问题在课上进行汇报，其他学生提出疑问或补充。④教师作总结与点评。⑤学生对于学习过程中存在问题进行反思总结。对照组则是教师以传统的LBL教学方法进行授课。

1.3 教学效果评估

研究人员采用试验组与对照组期末成绩对比和调查问卷对此次教学改革的效果进行综合评估。

1.4 统计学方法

所有数据均采用SPSS18.0进行处理分析。

2 研究结果

2.1 数据分析

本研究通过对试验组(2016级药学1、2班，共计44人)和对照组(2016级药学3、4班，共计38人)学生的性别，年龄，入学成绩以及经过不同教学方式的两组学生期末成绩进行分析，探究药物分析课程基于慕课的PBL教学改革的效果。

2.1.1 年龄

为确保试验数据的科学性，试验组和对照组学生年龄理论上应无差异性。因此笔者使用SPSS18.0对两组学生年龄数据(表1)进行单因素方差分析，比较两组数据之间的差异，采用F检验的方法判断两者的差异性程度。在进行单因素方差分析之前，首先对数据进行统计，判断其是否正态分布。

表1 试验组与对照组学生年龄

经统计，试验组学生年龄平均数为21，中位数为21，众数为21，方差为1.28；对照组学生年龄平均数为21，中位数为21，众数为21，方差为0.58。图1和图2分别为试验组与对照组学生年龄分布直方图与正态曲线图。

图1 试验组学生年龄分布直方图与正态曲线

图2 对照组学生年龄分布直方图与正态曲线

由图1和图2可知，试验组与对照组学生年龄数据符合正态分布，可采用单因素方差分析比较两组数据差异性。假设两组学生的年龄没有显著性差异，在0.05显著水平下进行分析。分析结果见表2。

表2 试验组和对照组学生年龄显著性差异统计结果

由表2可知，P=0.455579>0.05，因此接受原假设，即两组学生的年龄没有显著性差异，因为F

2.1.2 性别

性别是此项研究中的一项重要因素，两组学生性别的差异性决定了研究数据是否科学、准确，研究必须确定试验组与对照组学生性别上无显著性差异。因此，研究人员使用SPSS18.0对两组学生性别数据(表3)进行卡方检验，比较两组数据之间的差异性，结果见表4。

表3 试验组与对照组学生男女人数统计结果

表4 两组学生性别数据卡方检验结果

a.0单元格(.0%)的期望计数少于5,最小期望计数为12.51;b.仅对2x2表计算;c.使用的二项式分布

由表4可知，渐进Sig.(双侧)为0.818，大于0.005，卡方检验差异不显著。因此，两组学生在性别上无显著性差异。

2.1.3 高考入学成绩

除年龄和性别之外，学生高考入学成绩也是此项研究中极为重要的因素，这项因素决定着两组学生的基础学习水平。如果试验组与对照组学生基础学习水平相当(即两组学生入学成绩无显著性差异)，此次研究的数据才科学可信。为此，研究人员使用SPSS18.0对两组学生高考入学成绩数据(表5)进行单因素方差分析，比较两组数据之间的差异，采用F检验的方法判断两者的差异性程度。笔者在进行单因素方差分析之前，首先对数据进行统计，判断其是否正态分布。

表5 试验组与对照组学生入学成绩

经统计，试验组学生高考入学成绩平均数为556，中位数为566.5，众数为566，方差为4260.17；对照组学生入高考学成绩平均数为564，中位数为565.5，众数为563，方差为1631.93。图3和图4分别为试验组与对照组学生高考入学成绩分布直方图与正态曲线图。

图3 试验组学生高考入学成绩分布直方图与正态曲线

图4 对照组学生高考入学成绩分布直方图与正态曲线

由图3和图4可知，试验组与对照组学生入学成绩数据不符合正态分布，因此研究人员对两组数据进行非参数检验(Mann-Whitney U秩和检验)。假设两组学生的入学成绩没有显著性差异，笔者采用SPSS18.0进行分析。检验结果见表6和表7。

表6 Mann-Whitney检验秩

表7 Mann-Whitney检验统计量a

a.分组变量：组别

由表6和表7可知，渐近显著性(双侧)值为0.882大于0.05，因此接受原假设，即两组学生高考入学成绩没有显著性差异。

2.1.4 试验组与对照组学生期末成绩

本研究对试验组与对照组学生药物分析课程期末成绩(表8)进行分析，试验组学生期末成绩平均值为81.25，中位数为82，众数为74，方差为83.64；对照组学生期末成绩平均值为82.87，中位数为83.5，众数为89，方差为58.27。试验组学生期末成绩平均值、中位数、众数均略低于对照组，试验组方差高于对照组，表明对照组成绩略优于试验组且更加稳定。图5和图6分别为试验组与对照组学生药物分析期末成绩分布直方图与正态曲线图。由图5和图6可知，试验组与对照组学生期末成绩基本接近正态分布，说明本次考试基本达到了教学要求[11]。

2.2 问卷调研

为了深入了解基于慕课的PBL教学方式对学生产生的作用，笔者对试验班学生进行匿名问卷调研，发放问卷44份，回收问卷44份，回收率为100%。其中有效问卷44份，无效问卷0份。问卷统计结果见表9。

由表9可知，药物分析课程基于慕课的PBL教学方法总体来说对学生产生较为积极的作用。相较于传统的教学方式，慕课PBL教学方式能更好地融入现代元素[12]，其利用飞速发展的互联网技术，不仅可以促进学生自学，还可以提高学生的语言表达能力，能够显著提高学生的参与意识，这些能力对于当代大学生来说尤为重要。

表8 试验组与对照组学生药物分析期末成绩

图5 试验组学生期末成绩分布直方图与正态曲线

图6 对照组学生期末成绩分布直方图与正态曲线

表9 兰州大学药学院药物分析课程基于慕课的PBL教学试验班调查问卷统计结果

3 讨论

LBL教学是以教师讲授为主体，可以系统、准确地传授知识的教学方式[13]，该方式对学生要求不高。而PBL方法与传统的以学科为基础的教学方法不同，PBL方法强调以学生的主动学习为主，而不是传统教学中强调的以教师讲授为主，这一点是PBL与传统教学法的根本区别所在[14]。

目前，高等教育中的诸多困难亟须解决。首先，课堂中学生人数过多且水平参差不齐，很难根据学生特点做到因材施教[15]；其次，学生适应了高中的应试教育，很难适应高校的自主学习方式[16]。高等教育不再是单纯地告诉学生对错或者纸上谈兵，而是要激发和锻炼学生的创新能力和实践能力；此外，学生的理解能力和知识面有限，不能很好地理解学习内容，加之学习方法欠佳，学生未能对学习产生浓厚的兴趣，导致学习效果不好；最后，传统的以教师讲授为主体，以卷面考试作为考核手段的教学方式，很难培养出社会需求的高端人才。

在本次兰州大学药学院药物分析研究所教学改革中，研究组采用基于慕课的PBL教学方法，对照组则采用传统的LBL教学方法。由期末教学成绩对比可知，对照组学生期末成绩略优于试验组且更加稳定，但两组成绩差距非常小。对照组学生接受传统的LBL教学，可以非常系统、准确地学习知识，掌握课程的重点内容，但该模式以教师讲授为主体，并未对学生提出一定的要求。因此，对照组学生的学习积极性以及独立思考的能力未得到提高；试验组学生则采用基于慕课的PBL教学方法进行学习，利用飞速发展的互联网技术以及丰富的资源，在学习上弥补了传统教学方式的不足，此方式不仅可以提升学生的学习积极性，提高其独立思考、解决问题的能力，还可以促进学生自学，提高学生的语言表达能力，更能够提高学生的参与意识。PBL教学方法对于大学生实践类课程是非常适合的，但笔者在药物分析课程的教学过程中发现，对于药物分析课程而言，互联网和各类纸质材料的信息量过大，学生很难在有限时间内搜集到有针对性的资料。笔者经过此次教学改革研究发现，基于慕课的PBL教学方法可以作为传统的LBL教学方法的替代方法。

综上所述，基于慕课的PBL教学方法不仅可以发挥其固有的优势，还可以弥补传统教学方式中的不足。该法利用现今社会不断发展的网络技术以及丰富的学习资源，既可以保证学生系统、准确地学习知识，又能调动学生学习的积极性，提高学生独立思考、解决问题的能力，还可以促进其自学，提高学生的语言表达能力，更能够提高学生的参与意识，这对于高校培养社会需求的高端人才发挥着积极作用。基于慕课的PBL教学方法在药物分析教学中得到了初步肯定，其有效性和实用性尚需在大规模教学实践中进行检验和完善。