“儀器分析”是失敗面向藥學(xué)專業(yè)二年級本科生的專業(yè)必修課程。2022年，這門課藥學(xué)院教授李嫣從郁韻秋教授手上捧過接力棒，告訴成為課程主要負(fù)責(zé)人。也充義團(tuán)隊里，滿意李嫣和姜琳琳、失敗方小泥、這門課曾湖烈、告訴鄒艷共同承擔(dān)著理論課和實(shí)驗課的也充義講授工作。今年課程也入選了上海高等學(xué)校一流本科課程。滿意
星期一早晨，失敗方小泥早早來到張江校區(qū)第二教學(xué)樓2201教室，這門課十幾分鐘后，告訴同學(xué)們陸續(xù)涌進(jìn)教室，也充義迅速落座。滿意大家紛紛打開筆記，抓緊這珍貴的幾分鐘溫習(xí)知識點(diǎn)，即使沒有正式上課，整間教室也十分安靜。
上課鈴聲響起，方小泥抬頭望向?qū)W生們，面帶微笑說：“各位同學(xué)好，我們開始上課……”這是“儀器分析”課程再普通不過的一次開場。
線上線下相融合，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體
為了攻破線下理論課堂的重難點(diǎn)“質(zhì)譜法”，2021級藥學(xué)院本科生蓋璽已經(jīng)在課前認(rèn)真看過微課視頻，完成線上隨堂測試。“提前預(yù)習(xí)，聽課就會輕松些，”蓋璽笑道，“沒弄懂的地方，也能有針對性地聽老師的講解。”
對蓋璽來說，這門課的自學(xué)和預(yù)習(xí)其實(shí)是花費(fèi)時間最多的部分。
線上線下相結(jié)合，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，是“儀器分析”教學(xué)團(tuán)隊在課程設(shè)計上的一個巧思。
2020年，課程開始進(jìn)行線上資源建設(shè)，這期間，線上平臺共建立包含理論課及實(shí)驗課全部課件、錄屏視頻、隨堂測習(xí)題、拓展視頻和鏈接等160個章節(jié)，設(shè)置105個任務(wù)點(diǎn)，上傳90個文檔，發(fā)布 130 個視頻，題庫中題目數(shù)有近400道。兩年后，“儀器分析”正式運(yùn)行線上線下混合式教學(xué)。
“許多同學(xué)都曾經(jīng)把背誦當(dāng)作學(xué)習(xí)這門課程的方式，記憶當(dāng)然必要，但遺忘也會隨之而來。”李嫣解釋，“儀器分析”課程涵蓋的分析方法比較多，確實(shí)很難單純靠記憶掌握。
記得一次考試，李嫣出了一道曾在實(shí)驗課中讓學(xué)生操作過的試題，“我最初覺得這是‘送分題’”，但結(jié)果卻和預(yù)料的完全相反，“只能達(dá)到一半的正確率。”李嫣直呼“不可思議”，接著便開始思考如何解決這個問題。
調(diào)動學(xué)生思考的主動性或許是解題方式之一——從單純的線下課轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下相結(jié)合，讓有限的師生互動轉(zhuǎn)變?yōu)榧磿r的隨堂檢測與評估。
此外，李嫣還搭建了一個課程的線上討論區(qū)，她的想法很簡單：“能夠提出問題就已經(jīng)證明在思考了，回答問題則不僅需要理解課堂內(nèi)容，有時還需要查找一些額外的資料。”
討論區(qū)里，學(xué)生們有來有回，很是熱鬧。
學(xué)期初，2021級藥學(xué)本科生劉樂儀在評論區(qū)留下了這門課的第一個問題：“儀器分析常常利用電磁波（如光）的特性，實(shí)現(xiàn)不同物質(zhì)的區(qū)分與定量檢測，那么有沒有什么技術(shù)手段是利用機(jī)械波（比如聲波）的特性的呢？”不久，便有同學(xué)在下面跟帖，指明了電磁波和機(jī)械波的區(qū)別；另一個同學(xué)列舉了一個利用電磁聲波進(jìn)行物質(zhì)測定的案例。
幾天后，劉樂儀自己也回復(fù)了這個問題，這時，她已經(jīng)搜索了一些研究聲化學(xué)的文獻(xiàn)，她寫到：“聲波雖然在頻率方面大多不如電磁波，但是也有一些自己的特點(diǎn)。”接著，她詳細(xì)分享了超聲波空化效應(yīng)、聲致發(fā)光現(xiàn)象在分析化學(xué)中的應(yīng)用價值。
“分析化學(xué)家們真是無所不用其極！”劉樂儀感嘆。
理論實(shí)踐相融合，讓每一步都源于思考
為了將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，理論課結(jié)束后，實(shí)驗課程也隨后跟進(jìn)。幾間實(shí)驗室奏鳴著儀器運(yùn)轉(zhuǎn)的“嗡嗡”聲和器皿碰撞的“叮咚”聲。學(xué)生們身著實(shí)驗白大褂，奔走忙碌著。
李嫣、姜琳琳、方小泥、鄒艷幾位老師在各個實(shí)驗室里打轉(zhuǎn)，以便及時為遇到困難的同學(xué)提供指導(dǎo)。學(xué)生們的問題稀奇古怪，從意想不到的地方冒出來，李嫣看著這群思考著、討論著的年輕人，很是欣慰。
“我讀書時就跟著老師給的講義一步步做實(shí)驗，總的來說不算難。”李嫣回憶，當(dāng)時并不會主動思考每個步驟有到底什么意義，“雖然最后的實(shí)驗結(jié)果都不錯，也能掌握一些基本的實(shí)驗操作技能，但卻沒能把理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來。”
通過這幾年的教學(xué)實(shí)踐，李嫣和教學(xué)團(tuán)隊成員發(fā)現(xiàn)：有時候，讓學(xué)生親手設(shè)計實(shí)驗再進(jìn)行實(shí)施，其中產(chǎn)生的一些問題，是單單把步驟嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗講義交到他們手上去操作所發(fā)現(xiàn)不了的。
“有的文獻(xiàn)比較理想化，用效果最好的試劑進(jìn)行實(shí)驗，但這可能在現(xiàn)實(shí)中不太容易實(shí)現(xiàn)。”2021級藥學(xué)本科生張桐發(fā)現(xiàn)，真正的實(shí)驗和文獻(xiàn)資料中寫得很不一樣——需要考慮溶液的pH值是否真的合適，也需要將一些理想性試劑替換成實(shí)驗室中更容易獲得的緩沖溶液。
蓋璽補(bǔ)充：“有時，文獻(xiàn)里的操作寫得不太明晰，幾個小組間就會相互交流，看看能不能互相彌補(bǔ)。發(fā)現(xiàn)其他小組失敗了，也會相互取取經(jīng)，掃掃雷。”
實(shí)驗現(xiàn)場，文獻(xiàn)不曾提到的難題一個接一個冒出來，蓋璽最開始有點(diǎn)懵，現(xiàn)在也逐漸能迅速冷靜下來尋找解決方法。
“我們會讓學(xué)生自己去選擇要用哪些儀器和試劑。”李嫣直言，做實(shí)驗很需要思考，要結(jié)合實(shí)驗室的總體條件選擇儀器，綜合適用性、安全性、毒性、經(jīng)濟(jì)性選擇試劑，這要求學(xué)生進(jìn)行一個相對全面的考量，難度就不小了，“很多學(xué)生最終形成的實(shí)驗方案可能并不是最理想的，但我很高興，因為至少在上面可以看到他們思考的軌跡。”
李嫣見過不少遇到問題茫然無措的年輕人，作為老師，她衷心希望：“不管學(xué)生未來是不是要繼續(xù)科研之路，在思考中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，都應(yīng)該從本科階段開始好好地培養(yǎng)起來。”
自主設(shè)計與相互討論相融合，讓失敗的實(shí)驗充滿意義
為激發(fā)學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力、提升創(chuàng)新能力課程在設(shè)計上，將自主設(shè)計實(shí)驗教學(xué)與討論式教學(xué)相融合。實(shí)驗課過程中，實(shí)驗師姜琳琳幾乎閑不下來，走到哪兒都會被同學(xué)們圍擁起來，實(shí)驗中細(xì)枝末節(jié)的猶疑與困惑，他們都愿意和這位溫和耐心的老師分享。
“為什么？”“你是怎么考慮的呢？”是姜琳琳最常說的兩句話。這兩個問句領(lǐng)著學(xué)生進(jìn)行思考——要取用這個劑量的溶劑，用這個容量的器皿合適嗎？要讓儀器生成清晰結(jié)果，是需要稀釋溶劑嗎，還是需要增加濃度？
“可以！”“試試看！”這兩句話姜琳琳也常說。只要不出現(xiàn)錯誤，姜琳琳和李嫣都鼓勵學(xué)生們開拓自己的思維進(jìn)行創(chuàng)新，發(fā)掘自己的道路來完成實(shí)驗。“有時，學(xué)生的想法比較稚嫩，我們也知道有更合適的方法，”李嫣說，“可有時，創(chuàng)新性的想法會從‘岔路’和‘彎路’中閃現(xiàn)。”
但是，讓學(xué)生自主設(shè)計實(shí)驗，成功率能高嗎？
“失敗的實(shí)驗太普遍了！科研就是會面對很多失敗，”姜琳琳笑道，“對于這群本科二年級的孩子們來說，這就更加正常。”
最開始開設(shè)實(shí)驗課的時候，教學(xué)團(tuán)隊會在課上安排經(jīng)典實(shí)驗內(nèi)容的重現(xiàn)，這些實(shí)驗一般會有比較理想的結(jié)果，增加同學(xué)們的學(xué)習(xí)自信心。但事實(shí)是，科學(xué)道路并不是一帆風(fēng)順的，科研課題的完成需要耐得住寂寞和堅定的毅力。因此，“儀器分析”的實(shí)驗課堂上也會特別安排一些實(shí)驗中的“暗礁”，讓同學(xué)們學(xué)會正視并接受實(shí)驗的失敗。
剛開始，許多同學(xué)灰心喪氣地和姜琳琳反映，設(shè)計實(shí)驗時覺得沒那么難，真正實(shí)踐的時候卻發(fā)現(xiàn)和想象得很不一樣，“我一看那些苦著個臉的同學(xué)，就能大概猜到是在自主設(shè)計實(shí)驗上受了挫。”
張桐就有過一次極為曲折的實(shí)驗經(jīng)歷，那天，13:30開始的實(shí)驗，他們小組不斷地出現(xiàn)問題、分析討論、重做，出現(xiàn)問題、分析討論、重做……直到快17點(diǎn)，才最終做成。那天，實(shí)驗室里幾乎沒人了，張桐和組員們才離開。
“當(dāng)時確實(shí)很焦慮，而且有些疲憊，”張桐坦言，“但實(shí)驗中，挫折不可避免，多多分析，然后盡力彌補(bǔ)，也是一種收獲。”張桐發(fā)現(xiàn)，每次寫完實(shí)驗報告，做好分析，下次再設(shè)計實(shí)驗的過程中，就能少出現(xiàn)一些重復(fù)性問題。
姜琳琳見證這群學(xué)生逐漸變得“耐挫”，“我跟學(xué)生們聊天，他們說實(shí)驗好像就是一個不斷的試錯過程，這種認(rèn)識是挺大的進(jìn)步，也是每個研究者必備的品質(zhì)。”因為這門課程并不追求完美的實(shí)驗結(jié)果，而期待學(xué)生們在實(shí)驗過程中積累和反思，實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗方案的改進(jìn)與優(yōu)化。
“儀器分析”教學(xué)團(tuán)隊里的五名老師都是女性，許多學(xué)生都說，聽老師們的課“如沐春風(fēng)”，老師們“太溫柔了”，“課堂上總是充滿了鼓勵和表揚(yáng)”。
今年年初，修讀過這門課程的2019級本科生王若珂突然添加了李嫣的微信，打了招呼后，她連發(fā)三段話寫到：“您在課堂還有實(shí)驗課上表揚(yáng)過我?guī)状危野l(fā)現(xiàn)原來只要努力，我也可以做到很多事情，也可以先人一步。毫不夸張地說，我是從那個時候開始好好學(xué)習(xí)，然后一步步走到現(xiàn)在的。”
制圖：實(shí)習(xí)編輯：孫一諾責(zé)任編輯：李斯嘉
