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中醫藥院校物理化學實驗

發布時間:2020-06-12   |  所屬分類:醫學校驗:論文發表  |  瀏覽:  |  加入收藏

  目的完善中醫藥院校的物理化學實驗課程體系,適應專業多樣性。方法充分考慮物理化學內容的基礎性和科研性的特點,不斷引入國內外教材改革成果,主要從原理驗證、現象對比、探索研究、數據處理等幾個方面設計實驗課程內容,并構建相應的評價體系,以滿足現代化中醫藥人才的培養要求。結果所構建的物理化學實驗課程體系能夠滿足現有的教學工作的要求,并在教學實踐中不斷改進和完善.

中醫藥院校物理化學實驗

  關鍵詞:物理化學實驗;專業多樣性;中醫藥思維;現代科學思維

  一引言

  中醫藥作為我國獨特的醫藥資源和技術,與人民的健康生活水平休戚相關[1]。中醫藥事業和產業的現代化發展,需要兼具中醫藥和現代科學的思維和知識的復合型人才隊伍[2,3]。物理化學作為中藥學類專業的必修基礎課之一,理論課程主要介紹物質和能量(化學熱力學)、物質與變化(化學動力學)、物質與性質(表面與界面、膠體等)等內容的定量規律[4],實驗課主要通過實驗數據的獲得加深學生對理論課中部分重要內容的直觀理解。物理化學實驗課程與其他基礎化學實驗課程有所不同,不涉及物質合成與性質驗證等基礎實驗操作,實驗內容主要是驗證某一原理或者學習定量測量某一現象的方法,需要學生綜合運用所學過的實驗操作來完成實驗項目。實驗操作在物理化學實驗課程的學習目標及評價體系中占比相對降低,更為重要的是原理的再學習和鞏固、以及數據的定量處理及分析過程,不僅從現代科學的角度綜合訓練學生的抽象思維和數據分析等能力,還能夠為后續的專業課(藥劑學、藥代動力學等)的學習奠定基礎。為了適應學校不同專業類別(中藥學類、藥學類等)的不同專業培養要求,以及對物理化學實驗課程的不同課時安排,整合原有的物理化學實驗課程體系進行重新配置,主要基于以下幾點考慮:(1)建立實驗項目庫:針對專業多樣化的現狀,考慮物理化學理論課程在不同專業的共性和個性,建立物理化學實驗項目庫,即化學熱力學、化學動力學等重點內容作為共同項目入庫,表面物理化學和膠體化學部分針對不同專業的特點作為個性項目入庫,并且在課程的具體實施過程中對項目庫實行動態管理,即根據實施效果和學生反饋情況對實驗項目及時增減;(2)強化理論學習:針對物理化學理論課抽象難懂的特點,結合具體直觀的實驗現象加深對理論課程的理解;(3)鼓勵計算機數據處理:向學生介紹計算機數據擬合的方法,鼓勵學生通過現代化的數據分析方法處理實驗數據;(4)完善評價體系:綜合考慮實驗操作、理論學習、數據處理等方面對學生進行綜合評價。物理化學實驗課程在我校開設的時間不長,在不斷積累教學經驗的基礎上,充分借鑒其他學校的教學經驗[5-8],現將筆者近3年的教學實踐總結如下。

  二實驗項目庫的建立

  物理化學實驗課程是抽象理論具體化的重要學習手段。物理化學實驗課程體系的建設與完善,不僅需要配合理論課程的教學進度和教學要求,還應考慮各個專業不同培養目標的共性和個性、現有實驗條件、學校辦學理念等多方面因素。通過初步查閱物理化學實驗教材發現,物理化學實驗中的部分驗證性實驗,通常需要的儀器要求精度較高,且操作繁瑣,故不適合放入學生實驗課程中,采用發放學習資料、精品實驗課程的視頻資料等方式讓學生作為課后閱讀材料較為妥當。而部分操作性強的現象觀察的實驗,實驗現象新穎有趣,可以通過直觀的實驗現象使學生加深對抽象理論的理解。因此,原理驗證性實驗不宜過多,而新增實驗應關注現象觀察的實驗,特別是和中醫藥關系緊密的,或者結合科技前沿的簡單實驗,充分調動學生的動手能力,訓練綜合實驗能力。1.必做實驗項目的擬定:現在物理化學理論課程中,化學熱力學和化學動力學是核心內容,是后續課程相關內容(如生物化學中的生物能量代謝、藥代動力學中的血藥濃度曲線等內容)的基礎知識,因此應當作為重點實驗項目選入實驗課程體系?紤]到現有實驗條件、這兩部分內容本身的難度,目前的項目,熱力學實驗為乙醇-水的偏摩爾體積的測定,動力學實驗為丙酮溴化反應速率常數的測定。此外,通過理論學習,學生會了解到溫度會影響到諸多的熱力學和動力學的參數,在實驗過程中,提示學生注意室溫變化對實驗結果的影響,并根據冬夏不同學期的實驗數據結果對實驗內容進行微調,如丙酮溴化反應速率常數測定的實驗,夏天的反應體系應當適當提高濃度(同時提醒學生注意溴水的取用安全),否則會由于反應過快而無法收集足夠擬合的數據點,此外,在完成基本實驗內容的基礎上,鼓勵學生根據所學的理論知識,自由設計該動力學實驗的反應體系各成分的用量,通過收集不同組成的數據進行多組實驗數據的擬合,在此基礎上進行多角度的對比,在重點實驗項目中滲透研究性實驗的內容,達到根據不同層次學生因材施教的多元化教學目的。乙醇-水的偏摩爾體積的測定的項目中,使用比重瓶作為比體積的測量方法,教學中需要詳細說明比重瓶的使用原理和多種用途,如測量密度、孔隙率等,鼓勵學生依次為拓展點進行延伸性閱讀,或者開展大學生創新創業項目的研究內容。2.選做實驗項目的篩選:物理化學理論課程中還有物質與性質(表面與界面、膠體化學等)的內容,該部分內容的實驗項目多為現象觀察和分析,因此可以根據不同專業的培養方向設置不同的選做項目,目前選做的實驗項目包括乳狀液的制備與性質、溶膠的制備與性質、測定吸附容量實驗等,根據不同專業的課時靈活調整。同時,注意到部分實驗內容的理論知識的復雜性,在數據處理部分做好相應的簡化,有助于學生理解實驗數據所對應的理論知識,又能適應不同專業的學習難度的要求。如涉及吸附的實驗,雖然實驗現象十分明顯,部分吸附的效果可以通過肉眼直接觀察獲得,但是吸附等溫曲線的內容是學生較難理解的部分,可在數據擬合部分做適當的簡化。3.研究性項目:對于實驗課時較多的工程類專業(如制藥工程、生物工程等),考慮增設研究性實驗,并且至少分2次進行。充分利用實驗分組完成多參數的實驗,然后匯總數據進行分析,引導學生總結規律。目前設置的研究性項目為納米二氧化硅的制備及其吸附性能。研究性實驗的實驗內容中,適當刪除具體的試劑用量,改為由學生根據實驗原理自行設計,通過讓不同組別的學生選取不同的試劑用量,達到在一次實驗課程中收集不同實驗數據的目的,節省重復性實驗操作,引導學生在集體完成較大實驗項目的基礎上,進一步進行綜合比對實驗數據,深入理解理論知識的目的。另外,研究性項目在實驗討論部分,引入科研論文作為輔助學習資料,讓學生通過實踐操作更好地深入閱讀科研文獻,培養學生的研究興趣。4.動態調整:充分體現以學生為中心的教學理念,在實驗項目的實施過程中,根據學生的實操效果、感興趣程度等反饋對實驗項目進行動態調整。

  三數據分析示范

  現代科學的發展離不來對精巧設計的實驗所呈現的現象進行歸納總結,特別是采用數學方法進行定量研究。物理化學實驗課中就涉及定量數據分析的內容,以化學動力學實驗最為典型。通過介紹Excel、OriginLab等常用的科研數據分析軟件,示范誤差作圖、數據擬合(或添加數據趨勢線)等基礎操作,引導學生進行定量數據分析的初步學習。此部分考慮到與其他實驗課程的對接,保留傳統的做圖紙作圖的方式,讓學生自行選擇做圖紙、計算機等作圖方式完成實驗報告。

  四評價體系

  與分析化學、有機化學等操作性強的實驗不同,物理化學實驗更加關注對實驗原理的深入理解,對數據的定量分析,對實驗結果的客觀評價等諸多方面。因此,在評定實驗課成績時,以實驗報告為主要依據,特別是涉及數據處理和實驗結果的分析,引導學生多進行深入分析,并鼓勵學生充分利用教材、知網等網絡資源查閱實驗過程中遇到的各種問題、對實驗內容感興趣的拓展性內容進行討論,在傳統的實驗報告格式的基礎上,引導學生逐步采用科研論文的形式,如引用文獻或者網絡資源時標明出處等,養成及時處理數據、規范記錄數據和實驗現象等,并學會自行分析問題的研究習慣。在課程評分時,要提前向學生說明評分細則的內容,充分發揮形成性評價指揮棒作用,使課程的指導思想和教學理論落地有聲。此外,由于在實驗項目中多處引入的研究性的內容,經過教學實踐,不適合將實驗時間進行過于死板地規定,要求學生在時限內完成,教師需要根據具體學生的學習情況進行靈活掌握?偠灾,物理化學實驗課需要充分考慮物理化學內容的基礎性和科研性的特點,不斷引入國內外教材改革成果,主要從原理驗證、現象對比、探索研究、數據處理等幾個方面設計實驗課程內容,并構建相應的評價體系,以滿足筆者所在學校多個專業的物理化學實驗課程需求,適應河北中醫學院快速發展的步伐,為現代化中醫藥人才的培養提供良性環境。

  參考文獻

  [1]中醫藥發展戰略規劃綱要(2016—2030年),國發〔2016〕15號.

  [2]本科中藥學類專業教學質量國家標準,教育部高等學校中藥學類專業教學指導委員會制定,2015-12.

  [3]張伯禮.將中醫藥原創思維與現代科技結合[J].中國科技獎勵,2017(02):6.

  [4]畢曉東,王迎春,郭慧,等.形成性評價在中藥學類專業物理化學理論課程中的探索性實踐[J].教育教學論壇,2018(03):162-163.

  [5]喻林萍,童海霞,張雄飛,等.團隊合作模式在物理化學實驗教學中的探究[J].廣州化工,2018,46(22):151-153.

  [6]過家好,陳俊明,劉磊,等.物理化學實驗“問題導向式教學”改革的探索[J].廣州化工,2018,46(23):168-170.

  [7]管清梅,劉俊龍,師瑞娟.淺析物理化學實驗課對理論課教學的促進作用——以蔗糖水解反應數據處理為例[J].寧德師范學院學報(自然科學版),2018,30(04):438-442.

  [8]田喜強,董艷萍,趙東江.物理化學設計性實驗教學的研究與應用[J].廣州化工,2019,47(05):163-164.

  [9]張盼良,孫碧珠,熊碧權,等.淺談當前大學物理化學實驗教學中的問題及教學改革的探討[J].教育現代化,2018,5(08):48-50.

  [10]敏世雄.科研創新型物理化學實驗教學模式的構建和實踐[J].教育現代化,2018,5(09):160-161.

  作者:畢曉東 王相 郭慧 王迎春 王夢 牛麗穎


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