基于问题导向的药物分析实验多维教学设计探索
陈红英，徐健蓉，蒋立
西南科技大学生命科学与工程学院，四川 绵阳 621010
教育部在2017年一流本科课程建设的实施意见中，强调课程目标应坚持知识、能力、素质的“三体”融合，课程内容应有广度和深度。课堂教学应以生为本，理念创新，内涵发展[1]。实验课程是有目的、有计划和有组织的活动，是学生课程学习的重要组成部分，在促进知识的理解、提高动手动脑能力、培养团队协作精神、实践创新理念等方面起着重要的作用[2]。
实验课不是简单的验证，要求学生通过实验对知识技能理解掌握，进一步融会贯通，并开拓创新。基础性实验，强调“有规有矩，才能成方圆”，综合性和设计性实验突出“有根有叶，枝繁叶茂”。一方面既要规范操作，训练必要的基本知识和技能，另一方面，又要保持内容的新鲜度和难度，对学生进行价值塑造，及思维和技能的拓展。目前，实验课程教学方法有很多，如PBL法(问题导向法)、BOPPPS法(教学目标导向法)、线上线下混合式、课堂翻转式、问题式、研究式等[3-10]。
教学无定法，各有所长，只有取长补短，不断持续改进。俗话说，有压力才有动力，有问题才有思考的主观能动性，为突破习惯性认知模式，培养学生大胆质疑、深度分析、勇于创新的能力，以药物分析实验课程为例，进行问题导向的多维教学设计探讨，优化重构了实验内容。
药物分析实验课程核心任务是要求学生在掌握基本方法和技术基础上，探究药物结构性质与分析方法之间的规律，解决药物分析过程中的实际问题，具有一定的创新能力[11-13]。在教学理念上，明确药品是一种特殊的商品，要坚持生命健康至上、为人民服务的核心价值观。首先，坚守中国药典的法律权威，培养学生基本的职业操守和职业素养：规范、严谨、真实。其次，坚持科学发展观，用发展的视野去认识药物质量规律。
实验教学不仅是知识传授，更是启迪、敲打，教学设计要有所为有所不为。对知识进行“开枝散叶”，重新建构，通过一定宽度和深度的延伸，以求达到三体融合“枝繁叶茂”的效果[14,15]。在药品检验中，要求操作严谨规范，记录真实，结论可靠，绝不可触碰法规法纪；
在探究药物质量规律时，要用全面的、发展的、批判的视野面对实际问题，不可墨守成规。坚持目标问题导向，每次实验设计有目标问题，内容应有一定挑战度。具体课程教学设计基本思路见图1。
图1 药物分析实验课程问题导学的多维设计思路
2.1 “维生素药物的鉴别和葡萄糖一般杂质检查”——从实验中发现问题
这部分内容属于基础性实验，学生操作较简单。教学目标是能读懂并熟练应用药典。为加深标准术语印象，强化操作规范，教学设计采用课前线上视频了解背景和操作，上课学生直接操作，给学生试错的机会，教师针对共性问题集中解答，课中教师再精准帮扶，课后师生分享、归纳总结，点明实验要点的教学思路，见图2。
图2 “维生素药物的鉴别和葡萄糖一般杂质检查”教学设计思路
只有通过操作，学生才会发现药典背后深藏的内容。学生存在的普遍现象是：(1)对“称取约5 mg VB1的供试品”描述，无从下手；
(2)多次重复实验均观察不到VB1实验中硫色素的蓝色荧光；
(3)不清楚VB1片剂加入氢氧化钠试液后溶液澄清，而VC片剂加水后会出现白色沉淀的原因；
(4)观察不到二氯靛酚钠与VC的反应现象；
(5)葡萄糖的硫酸盐和重金属检查实验中，无法区分阳性对照与供试品的结果差异。
对上述困惑，教师随后引导学生解读标准术语，强调实验中的专属性、灵敏性和检查限等要求，专属性可通过对照实验、空白实验验证，从改变目标物浓度或实验方法或观察角度上提高灵敏度，引导学生从制剂分析与原料药分析的异同点及药物本身的理化性质上找突破口，然后鼓励学生尝试去解答上述问题，把隐藏在药典中的知识点和实验内容进行联系，让学生在实验受挫和问题解答中去领会和感悟“细枝末节”的知识点。实验中，对积极探索并有明显效果的学生进行表扬和操作加分，鼓励他们当小老师，分享经验。通过这种措施，让学生从不同角度理解药典的规范、严谨，加深知识点的理解、感受努力后成功的喜悦。该实验项目因教学中教师的“留白”和一定的激励和引导措施，成功激发了学生的学习动力和探索精神，发现了药典背后的一些操作技巧“小秘密”。
2.2 “槐花中黄酮的质量分析”——从生活实际中发现问题
实验源于教材，但不局限于教材，每个实验项目均设计成问题案例进行拓展。教材“槐花中黄酮的质量分析”中，槐花的主要药效成分为黄酮，用薄层色谱和分光光度法进行黄酮的鉴别和含量的评估。
为提高实验的深度和趣味性，联系中药炮制和生活实际，课前通过线上视频学习，要求学生思考：槐花可炮制为炒槐花和槐花炭，药效不一样，随温度升高，槐花中的黄酮会改变吗？此“槐花”是我们日常见到的槐花吗？
带着此问题，课堂中设计对药用槐花(国槐)进行现场炮制，并和日常所见槐花进行黄酮的比较分析。设计路线按照槐花从表及里的顺序，由槐花外观、薄层色谱定性、总黄酮的含量测定到主要黄酮化合物芦丁的含量测定。在教材的基础上，增加了性状观察和化合物芦丁的高效液相色谱测定，补充了另一种槐花材料，教学设计思路见图3。
图3 “槐花中黄酮的质量分析”问题导学设计思路
通过实验，从实验结果数据的明显差异，解释说明两种槐花原来分别源于不同种属，从化学成分差异进一步拓展两种槐花的药效价值和食用价值不同。由此，围绕药用槐花黄酮分析的实验项目，完成了对两种槐花的黄酮差异比较，进一步把药效与物质基础联系起来，从中药化学、分析、炮制及常见品种的区别等多个角度进行了知识传授和能力培养，开拓了学生视野，并促使他们常见认知的改变。该实验项目现已成为学生最受欢迎的药物分析实验项目之一。
2.3 “葡萄糖注射液的含量分析”——从实验方法中发现问题
学习要遵从事物内在规律，从本质出发。药物分析方法较多，如化学法、光谱法、色谱法等，方法的选择离不开药物本身的结构性质和方法的准确度灵敏度要求。针对具体不同的药物，药典中分别选用了不同的方法。厚此薄彼的原因何在呢？要让学生知其然后知其所以然。
分析“葡萄糖注射液的含量分析”实验，首先抓住主要矛盾，这是矛盾的核心，明白葡萄糖注射液由葡萄糖和水组成，葡萄糖具有还原性(醛基)、旋光性(手性碳)，溶液具有折光性等特点，可分别选择氧化还原法、旋光法、折光法进行含量测定，但药典为什么选择旋光法？为此，在对葡萄糖结构性质进行分析的基础上，教学设计中采用三种方法同步对葡萄糖注射液的含量进行测定分析，具体思路见图4。
图4 “葡萄糖注射液的含量测定”问题导学设计思路
此实验内容包含三种方法的实验原理、操作要点、计算公式，从同一药物不同性质角度对学生进行专项训练[12]。综合实验原理和实验数据两个方面信息，三种方法的优缺点一目了然。学生通过课堂实践的对比分析，一方面理解了药典中方法选择的原因，另一方面也对方法的选择原则有了一定的体会，同时，对三种实验原理完全不同的含量测定计算公式也一并进行实操训练。在此基础上，教师可再引导学生对实验方法的选择、验证和确认等内容进行拓展。
教师“教”和学生“学”互为补充，但学为主，教为辅，师生之间有明确分工(图5)。为使学生按照预定设计轨道进行学习，课程考核分课前、课中和课后三个阶段，线上线下混合方式进行。通过学生实验课前线上学习情况，课中教师有针对性地进行辅导和讲解。课中教师对实验小组进行一对一实验记录现场检查并纠错，此过程中，教师对小组成员的分工和能力也大致了解，可用于操作打分。
图5 课程“教”与“学”流程图
实验课程评价会主导学生的学习方向，体系要尽量全面并有侧重。课前预习通过线上视频、线上指定作业方式，占10%；
课中通过课堂讨论、小组合作、实验操作和原始数据记录及处理等进行考核，占比40%；
实验报告重点考核报告完整性、规范性及数据处理分析的准确性与深度，占比50%。
通过基于问题导向的多维教学设计，教材中的各个知识模块被有机串联起来，加深了学生对知识的理解与融会贯通，知识的应用也变得灵活起来。同时，在教学设计中，融合了生命至上的药品质量观和追求真理的科学发展观等课程思政元素，通过实验过程，把知识传授、能力提高和素养形成进行三体有机融合。
通过三年多的教学尝试，从发现问题、分析问题、解决问题的不同角度，改变了课堂的教学模式，实验的宽度和深度都得到拓展，实验课堂也变得有温度、宽度和深度。同学们对基本的职业素养和职业准则有了一定体验，对具体药物的分析认识有了新的提高。此教学模式得到了大部分同学的肯定，通过问卷调查，95%的同学认为“通过实验课堂的学习，加深了理论知识的理解和掌握，对提高实验技能和分析问题的能力有较大帮助”；
85.1%的同学认为“加强了药物分析方法和数据处理能力”。通过该课程的学习，学生在后续课程药剂学、制药工艺学、创新实践中有了良好的实践基础，具备了在制药企业检验岗位实训的基本技能。
因实验课内容与教材不完全一致，每次实验任务都带有一定未知性，学生须打起精神，从实验中求解每次课堂目标要求，学生学习主动性渐增，课堂学习效果较好，实验报告需要完成的数据和分析也增加，须从多方面对知识模块进行融合来对实验结果进行处理并比较分析，实验报告拷贝现象明显减少。部分教学设计思路被学生用在项目申报、学科竞赛和毕业论文中，进一步拓展了实验项目的宽度和深度，促进了良好的教学互动循环。
问题导向的多维教学模式是一种值得肯定的方法，基于基本知识和技能不变的情况下，从实验内容的不同角度设计问题任务，给学生适当压力，激发他们的学习动机，把知识块之间进行有效连接，训练的综合性、系统性也较强，利于学生三体融合的培养。
该模式需要教师对实验内容和相关领域较熟悉，善于发现问题的有机切入点，在知识传授和育人中做到润物细无声。其次，问题设计应典型有代表性，与学生已有的认识存在一定的偏差。另外，在学情分析基础上，须对实验时数、目标任务、课堂组织、考核评价等进行全面权衡，对实验内容进行适当的删减与增添，做到可为可不为。对实验关键要点，教师要尽量采用“提问、留白”的方式，让学生在试错纠错的过程中，加深相关知识和技能点的学习。把实验课堂还给学生，学生起主体，教师起导向作用。
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