以自主学习为导向的药学专业物理化学实验教学改革

张敏，田青平，石恩娴，李婷婷，谢茵，赵永丹

山西医科大学药学院 (太原 030000)

物理化学是药学专业的一门重要基础课程，其理论知识的应用贯穿于学生专业知识学习的各个阶段，是药剂学、药物化学、药物分析等多门药学专业课程的基础[1-2]。物理化学实验课作为理论课程的重要组成部分，是将理论知识应用于实践的重要阵地，是开展学生自主学习的有效平台。现阶段物理化学实验教学内容多数为基本理论的验证性实验，学生学习兴趣不高，自主学习观念不强[3]。教师如何合理并充分利用物理化学实验这一平台，在提高学生学习兴趣的基础上进一步培养学生的自主学习能力，将成为物理化学实验课程教学改革的重要任务之一。本研究以线上多种物理化学实验学习资源为自主学习知识获取平台，学生通过开放性实验进行自主学习实践，教师在不断完善自主学习评价制度的基础上，以达到培养学生基本科研素质及创新能力的目的。

1 获取多形式线上学习资源作为自主学习的平台

大规模在线开放课程(慕课)是现代信息技术与高等教育教学的深度融合[4,5]。2019年4月9日召开的“中国慕课大会”传递出一则令人振奋的消息：“我国慕课数量和应用规模现居世界第一，且课程的种类由通识课和公共课拓展到专业基础课、专业课和实验课，覆盖面更广的慕课体系正在建立。”许多高校鼓励及建议学生通过“中国大学MOOC——国家精品课程在线学习平台”进行自主学习。在物理化学实验课开课前，相关教师要求学生通过该平台进行实验室安全培训。相关课程包括湖南大学开设的化学实验室安全科学及暨南大学开设的生物医药实验室安全知识。通过大量的视频资料及实际案例，课程从实验室常识性安全知识出发培养学生的实验室安全意识和处理紧急事故的能力，以减少实验中事故发生和灾害危害，为进入实验室的安全操作与学习奠定基础。学生还可以通过学习湖南大学开设的基础化学实验——物理化学课程，熟悉相关实验仪器的使用方法。

除了基于互联网的开放性资源，本校线上课程资源则更具有针对性。物理化学实验课的实验内容及每个实验的详细讲义教师在开课前会在学校e-教学平台发布。同时，物理化学实验代课教师将实验中的重点操作示范视频以微课形式上传至e-教学平台，学生可随时登录平台完成实验的预习任务。在实验的各个阶段，关于实验基本原理或操作方面的疑问，学生均可以通过教学平台与教师进行交流。学生还可利用学校图书馆中各种形式的线上学习资源进行高效学习。多形式的线上学习资源使实验教学不受时间和空间的限制，学生可利用碎片时间进行自主学习。多元化的知识获取途径，知识性和趣味性并存，在提高学生学习兴趣的同时，强化了学生自主学习意识。那么，线上自主学习如何与线下教学活动相结合？研究显示，开放性实验的开展是培养并检验学生自主学习能力的有效途径[6]。

2 开放性实验作为自主学习的实践阵地

传统的物理化学实验教学以验证性实验为主要内容，学生根据实验讲义上的实验内容及实验步骤进行实验操作。这样的教学模式并没有真正体现出学生的主导地位，而且使学生产生了依赖教材、依赖教师的心理，不利于培养学生的自主学习能力[7]。因此，将开放性实验纳入物理化学实验课程中是该门课程教学改革的重点之一[8]。笔者在山西医科大学药学院2017级药学专业学生(两个班60人分成12个学习小组每组5人)中进行了物理化学开放性实验的改革探索。在常规开设的六个物理化学实验中没有包括“药物有效期测定”的相关内容，主要原因是其用时较长，难以在教学计划规定的课时内完成教学[9]。因此，“药物有效期的测定”实验被列为开放性实验。

实验前期教师并不进行详细指导，只提供学院现有实验资源及场地。在整个开放性实验的实施过程中，学生占主导地位，教师只扮演组织、指导、培训和监督的辅助角色。具体实施流程图见图1。

图1 开放实验具体实施流程图

第一阶段：学生自主进行相关资料调研。教师指导学生进行科技文献的查阅，并介绍相关数据库的使用方法。为了强化参与感，每个学生都需通过线上及线下进行相关资料的收集、整理并独立制定出合理的实验方案。

第二阶段：两个班60人分成12个学习小组每组5人，学习小组内讨论每个成员的实验方案，进行组内自筛，选出1～2个成员共同认可的实验方案，并以小组为单位提交筛选结果。该阶段教师收到实验方案，共12份。实验对象包括：阿司匹林(2份)、胸腺五肽粉针剂(2份)、若氟沙星、扑热息痛、葛根素、乙酰螺旋霉素、黄芩苷、西替利嗪、维生素C注射液和呋喃西林共10种药物。

第三阶段：学习小组之间进行讨论，进一步筛选实验方案。每个小组选代表进行各组实验方案的介绍，并且对实验方案进行进一步的讨论，推选出合理、可行的实验计划。学生经过讨论，最终确定阿司匹林与扑热息痛作为实验对象，此过程中由教师给出建议。选定理由归纳为：两者均为市售退热药物；剂型为片剂；实验仪器差别不大；可进行对比研究等。

第四阶段：确定实验药品、实验仪器，细化实验细节，确定各小组分工及成员的具体任务，以报告形式提交最终实验方案。两个实验对象分别为：阿司匹林和扑热息痛。12个学习小组分为2个大组，每个实验对象由1个大组(6个学习小组)负责。每个实验对象的具体实验内容包括：不同实验温度(2个小组)、不同生产厂家的药物(2个小组)、不同取样时间(2个小组)。教师对实验方案的合理性及可行性做出指导。

第五阶段：实验方案的实施。在学生进实验室之前，教师对其进行实验室安全培训及仪器使用指导，学生以学习小组为单位进行实验。

第六阶段：两个大组分别整理同一个实验对象的实验数据，分析实验结果，以规范的科技论文形式提交报告。报告显示：阿司匹林的实验结果与文献相符，但扑热息痛组实验数据与文献相较出现较大误差。分析原因：可能由于实验时间长，取样时间差异和锥形瓶的瓶盖密封性不良导致溶剂蒸发等原因造成实验误差。

第七阶段：讨论改进实验方案。根据扑热息痛实验中存在的问题，小组提出优化方案重新制定实验计划，优化方向包括缩短实验时间。

在开放性实验的实施过程中，笔者观察到较常规实验学生学习兴趣和自主学习的意识明显增强，学生的自主学习能力在实验实施的各个阶段均得到了很好的锻炼。同时，此类以学生自主学习为主导的教学活动对学生基本科研素质及创新能力的培养具有一定的促进作用，具体体现在以下几方面：第一，在收集资料阶段，通过科技文献的检索、分析、整理与归纳，学生掌握查阅方法及如何高效获取相关性较高的资料；第二，在制定实验方案阶段，学生的归纳能力和逻辑思维能力得到了锻炼；第三，在学习小组内和小组之间的讨论及实验方案的筛选阶段，学生的批判性思维及发现问题的能力得到培养；第四，在形成最终实验方案阶段，涉及具体实验细节的细化及小组成员任务的分配，这将有助于学生全方位的思考问题，并提高团队合作意识；第五，实施实验阶段，教师通过实验室安全培训和仪器使用指导，不仅使学生掌握基本仪器的使用方法和注意事项，更重要的是培养学生良好的实验习惯，提高实验室安全意识；第六，整理分析实验数据并提交实验报告阶段，培养学生分析问题和科研写作能力；第七，在优化实验方案阶段，逐步培养学生解决问题的能力及一定的创新能力。

3 多维度评价体系作为自主学习的保障

在开放性实验中，笔者发现有些学生的自主学习观念不强、自我控制能力差，对教师有很强的依赖心理，学习效果存在偏差。课后笔者进行了教学反思和总结：学生在自主学习的过程中，教师的监督必不可少，但更重要的是建立合理的评价体系，才能严格把控学生在各环节的学习质量[10]。之前，物理化学实验已被纳入物理化学课程成绩的形成性评价中，占课程最终成绩的30%，但仅根据学生提交的实验报告给出相应成绩。教师在评定实验报告时发现雷同的实验报告很多，导致实验成绩相似，区分度不大。这样的评价方式没有关注到实验的各个环节，并不能全面反映学生在实验课程中的真实表现。因此笔者尝试从以下几方面进行物理化学实验成绩的评定改革，如表1所示。常规实验从课前预习、课堂考勤、实验操作和实验报告4个方面进行综合评价。笔者在2017级药学专业学生中实施新的成绩评价标准后，发现与上届学生相比，学生的课前预习更加主动，实验操作更加认真，实验报告更加规范。这说明改革后的成绩评价标准更合理，并且可以促进学生的自主学习。关于开放实验的评价标准笔者还在探索中，目前拟根据学生在实验设计、团队合作、实验操作和科技论文的撰写4个方面的表现进行综合评价。

表1 物理化学实验成绩评定标准

4 结论

具备“自主学习能力”是实现“终身学习”的必备条件，实验教学中更应注重学生自主学习能力的培养。药学专业物理化学实验课程的教学改革实践显示，以自主学习为中介，有利于培养学生的基本科研素养及创新精神。实验课程中学生的自主学习能力培养可以从以下几方面入手：首先，充分挖掘MOOC、微课、e-教学平台和校内图书等相关学习资源作为学生开展自主学习的支撑；其次，开设开放性实验课程，学生的自主学习能力在开放实验实施的各环节中得以增强；再次，通过不断改革与实践，构建合理的成绩评价标准，不断促进学生自主学习。