大型精密仪器在本科药物化学实验教学改革探索

李 娟，徐海伟，单丽红，张秋荣，刘宏民

（郑州大学 药学院，河南 郑州 450001）

大型精密仪器是高等院校创新人才培养和科学研究的重要支撑条件，在一定程度上彰显高校的综合实力和科研能力。目前高校大型精密仪器多为“专人管理、专人使用”模式，再加上大型仪器设备维护维修价钱昂贵，以及教学与科研相冲突等因素的制约，使得本科生学习使用大型精密仪器的机会较少甚至没有，这就限制了本科生创新意识的培养和创新能力的提升［1-2］。高校如何合理使用和管理好大型精密仪器，在服务学校科研项目和地方经济的同时，将大型仪器设备用于本科生实验教学并深度开放，是提高本科教学质量和培养创新人才的重要途径。

实验教学作为高校本科教学体系的重要组成部分，是提升本科生创新能力和实践能力的重要环节之一。目前部分高校本科药学实验教学仍然存在着诸多问题，如大型仪器设备的理论知识不足、实践操作环节缺乏、理论与实践脱节等，这些问题制约了本科生的创新思维和实践能力的发展［3-4］。药物化学是药学领域的带头学科，是与生物学、化学、医学等学科相互交叉渗透的综合学科。药学院要想实现高素质药学复合型创新人才培养要求，不仅要开设药物化学基础实验课，还应开设药物化学综合实验课，即以科学研究思路为线索，围绕创新药物研究与开发实践过程，将药物设计与合成、药物结构分析、药效学与药物毒理学等多门实验课程有机结合起来，激发药学人才的创新能力和实践能力，促进药学学科持续健康发展［5-6］。本文结合我校药学院的实际情况，以及笔者这些年大型仪器管理及实验教学方面的经验，阐述了大型仪器设备用于药物化学实验教学的重要性与必要性。

一、大型精密仪器在本科药物化学实验教学中的应用现状

近年来，随着大型仪器设备的大批量引进，我校药学院的科研水平得到了极大提升，但大型精密仪器在本科实践教学方面明显缺乏。大型精密仪器是高校教师进行科学研究的重要工具，也是本科生实验教学的基本资源。大型精密仪器一定程度上代表科技前沿创新，及时让本科生了解最新学术动态，能大大激发学生对科学研究的激情，因此对药学实验教学内容的改革势在必行。目前我校药学院本科药物化学实验教学主要存在以下几方面问题。

（一）未设立专门的大型仪器分析实验课

我院大型仪器设备主要用于教师的科学研究，在实验教学方面的应用几乎为零，部分大型仪器只做演示实验，学生无法真正接触到大型精密仪器。实验教学课程过于单一，不能将多门课程的内容有机融合，导致学生亲自操作大型精密仪器的机会很少甚至没有，这样学生很难将大型仪器设备的基本理论知识真正应用于科学实践，更难以激发学生学习的积极性和主动性。

（二）大型精密仪器未对本科生开放

大型精密仪器的价格比较昂贵，功能相同的大型仪器一般只配备1～2台，大型仪器设备的主要部件容易损坏，一旦出现问题，就会影响教师和研究生的科研工作。如果大型精密仪器用于本科实验教学，仪器使用人数大幅增加，如何分组、培训、合理安排时间等都需考虑在内。由于时间和空间的影响，教师在讲授大型精密仪器时，只让学生了解仪器开关及重要参数的设置，学生无法深入熟悉仪器的技术性能及其在药学前沿领域的应用，这就造成了学生不愿主动操作大型仪器设备，极大影响了实验教学质量的提升和创新人才的培养。因此，我院大型精密仪器应对本科生适时开放，同时实验技术人员应对本科生加强仪器基本知识的培训及仪器上机操作的系统培训和跟踪。

（三）仪器管理人员的积极主动性不高

仪器管理人员的主要工作是负责大型精密仪器的管理和维护，以及对仪器使用人员进行培训。一方面，我院仪器管理员一般由专职教师兼任，他们有自己的教学和科研任务，无法全身心地投入仪器设备的管理。另一方面，学院在仪器管理上没有相应的奖励措施保障，导致部分仪器管理员的积极主动性不高。

二、药物化学实验教学改革措施

（一）加快仪器实验教材的更新速度

传统的教学模式以理论讲解和实验演示为主，主要是为教学服务的。综合性大学提出了教学与科研相结合的方式，科研反哺教学，通过科学研究带动教学，在实验教学中增添了许多未知和待探索的因素，进行研究性教学，有利于激发学生做实验的积极性和创造性［7］。由于科学技术发展极其迅速，大型仪器设备更新换代也日新月异，大型仪器实验教学必须首先从教材出发，加快教材内容的更新速度。教材的更新往往离不开仪器管理人员和实验技术人员的参与，因此我院结合实际情况，组织仪器管理人员和实验技术人员参编大型仪器设备教材《大型仪器基本知识与操作技能》，将大型精密仪器技术与科学研究前沿动态紧密结合，强调其研究性与创新性的结合。

（二）采用开放式实验教学的模式

首先我院将在时间和空间上向对科研感兴趣的本科生开放，实验中心可同时开设多个实验项目，学生可根据自己的实际情况，在不同的实验时间选修不同的实验项目，这样就能够让学生有更多机会接触使用大型精密仪器［8］。教师可组织学生参与完成一些科技创新项目，学生独立查阅文献资料，提出科学问题，设计实验方案，在与教师讨论方案的可行性后，可独立开展实验项目，并对项目的研究数据进行科学合理分析，最终形成项目报告。这样不仅提高了学生的创新能力和科研水平，也让学生快速掌握了大型仪器的操作使用和性能开发。开放式实验教学使学生的积极性和创新性得到了充分发挥，使学生的自我学习能力和自主创新能力得到极大提高，这些为学生将来的工作能力和科研能力打下了重要基础，在培养创新人才和高素质人才中发挥了重要作用。

（三）加强对大型仪器管理人员的培训

由于大型精密仪器具有结构复杂、精密度高、技术性能强等特点，仪器管理人员一般具备较好的基础知识和专业素养，能完成大型仪器的常规维护、操作培训、技术开发等工作。为了更好地推进大型仪器设备在本科实验教学中的应用性，我院可设立专门的大型仪器设备管理岗位，实行大型仪器设备“专人专管”，加强对大型仪器管理人员的培训。一是我院可在教师团队中挑选专业素养高且经验丰富的教师来担任仪器管理员；二是仪器管理员可通过参加大型仪器培训会和经验交流会，及时掌握仪器的最新知识和技能，以及日常维护保养技术，提高专业水平和管理理念；三是我院可通过专业培训来改变仪器管理员的思想认识，让他们觉得管理仪器不再是一种负担，要让他们明白大型仪器设备在本科实验教学中的重要性和必要性。

（四）加强对本科生使用大型仪器的培训

本科生如何正确使用大型精密仪器，减少大型仪器的使用故障，是目前实验教学面临的一大难题。我院可通过以下几个方面来加强对本科生使用大型仪器的培训：一是通过多次举办大型仪器操作技术培训班，为实验技术人员和本科生讲解大型仪器的操作方法，让教师和学生更好地使用大型精密仪器；二是在本科生实验教学中设置“大型仪器基本知识与操作技能”选修课，让有兴趣的学生积极参与这门仪器课程的学习，这样能更好地培养学生的实践能力和创新能力，让学生更加主动地投入科学研究［9］；三是通过开展大型精密仪器系列讲座、仪器技术前沿学术报告等活动，向本科生强调学习大型精密仪器对科学研究的重要性和必要性，鼓励学生积极参与教师的科研项目，激发其学习大型仪器的兴趣，拓宽学生的视野和科研思路，提升自身的实践能力和创造能力，有利于高校对创新人才和高层次人才的教育和培养。

（五）完善药物化学实验教学内容

传统的药物化学实验教学内容设计比较单一，合成实验较多，用到的大型仪器设备几乎为零。在本科生已具备药学实验基本知识的基础上，可开设以科学研究为思路的实验课程，将分子科学与生命科学有机融合起来，围绕创新药物研究与开发实践过程，将药物化学专业的核心课程，如“计算机辅助药物分子设计”“药物定性定量分析”“药物结构确证”“药效学”等内容综合起来，涉及多个大型仪器设备和技术手段，如药物分子设计软件、液相色谱仪、质谱、核磁及活性测定等，以此加强对学生基本操作和技能的训练，以利于培养学生的创新精神和实践能力，适应社会发展的新需求［6］。通过新构建的药物化学综合实验，一方面可以让学生独立查阅和总结文献，设计实践项目方案，通过教师与学生讨论实验方案的可行性和合理性，确定最佳实验方案；另一方面将部分基本实验操作与后续实验相结合，节省了实验课时，丰富了实验内容；同时，让学生真正利用大型仪器体验科学研究的乐趣，激发学生对科学研究的积极性和创造性。

结语

将大型精密仪器应用到我院本科药学实验教学中，能够提升药物化学实验课程的综合性和创新性，调动学生的积极性和主动性，不仅能增强本科生爱惜和维护大型精密仪器的意识，还能让学生快速熟练并掌握大型精密仪器的基本知识和操作技术，积极参与教师的科技创新项目，培养学生的创新能力和实践能力，发掘其最大的创新潜能和知识优势。