“儀器分析”是失敗面向藥學專業二年級本科生的專業必修課程。2022年,這門課藥學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責人。也充義團隊里,滿意李嫣和姜琳琳、失敗方小泥、這門課曾湖烈、告訴鄒艷共同承擔著理論課和實驗課的也充義講授工作。今年課程也入選了上海高等學校一流本科課程。滿意
星期一早晨,失敗方小泥早早來到張江校區第二教學樓2201教室,這門課十幾分鐘后,告訴同學們陸續涌進教室,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知識點,即使沒有正式上課,整間教室也十分安靜。
上課鈴聲響起,方小泥抬頭望向學生們,面帶微笑說:“各位同學好,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,讓學生成為學習的主體
為了攻破線下理論課堂的重難點“質譜法”,2021級藥學院本科生蓋璽已經在課前認真看過微課視頻,完成線上隨堂測試。“提前預習,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,這門課的自學和預習其實是花費時間最多的部分。
線上線下相結合,讓學生成為學習的主體,是“儀器分析”教學團隊在課程設計上的一個巧思。
2020年,課程開始進行線上資源建設,這期間,線上平臺共建立包含理論課及實驗課全部課件、錄屏視頻、隨堂測習題、拓展視頻和鏈接等160個章節,設置105個任務點,上傳90個文檔,發布 130 個視頻,題庫中題目數有近400道。兩年后,“儀器分析”正式運行線上線下混合式教學。
“許多同學都曾經把背誦當作學習這門課程的方式,記憶當然必要,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,確實很難單純靠記憶掌握。
記得一次考試,李嫣出了一道曾在實驗課中讓學生操作過的試題,“我最初覺得這是‘送分題’”,但結果卻和預料的完全相反,“只能達到一半的正確率。”李嫣直呼“不可思議”,接著便開始思考如何解決這個問題。
調動學生思考的主動性或許是解題方式之一——從單純的線下課轉變為線上線下相結合,讓有限的師生互動轉變為即時的隨堂檢測與評估。
此外,李嫣還搭建了一個課程的線上討論區,她的想法很簡單:“能夠提出問題就已經證明在思考了,回答問題則不僅需要理解課堂內容,有時還需要查找一些額外的資料。”
討論區里,學生們有來有回,很是熱鬧。
學期初,2021級藥學本科生劉樂儀在評論區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,實現不同物質的區分與定量檢測,那么有沒有什么技術手段是利用機械波(比如聲波)的特性的呢?”不久,便有同學在下面跟帖,指明了電磁波和機械波的區別;另一個同學列舉了一個利用電磁聲波進行物質測定的案例。
幾天后,劉樂儀自己也回復了這個問題,這時,她已經搜索了一些研究聲化學的文獻,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。”接著,她詳細分享了超聲波空化效應、聲致發光現象在分析化學中的應用價值。
“分析化學家們真是無所不用其極!”劉樂儀感嘆。
理論實踐相融合,讓每一步都源于思考
為了將理論與實踐緊密結合,理論課結束后,實驗課程也隨后跟進。幾間實驗室奏鳴著儀器運轉的“嗡嗡”聲和器皿碰撞的“叮咚”聲。學生們身著實驗白大褂,奔走忙碌著。
李嫣、姜琳琳、方小泥、鄒艷幾位老師在各個實驗室里打轉,以便及時為遇到困難的同學提供指導。學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驗,總的來說不算難。”李嫣回憶,當時并不會主動思考每個步驟有到底什么意義,“雖然最后的實驗結果都不錯,也能掌握一些基本的實驗操作技能,但卻沒能把理論和實踐有機結合起來。”
通過這幾年的教學實踐,李嫣和教學團隊成員發現:有時候,讓學生親手設計實驗再進行實施,其中產生的一些問題,是單單把步驟嚴謹的實驗講義交到他們手上去操作所發現不了的。
“有的文獻比較理想化,用效果最好的試劑進行實驗,但這可能在現實中不太容易實現。”2021級藥學本科生張桐發現,真正的實驗和文獻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驗室中更容易獲得的緩沖溶液。
蓋璽補充:“有時,文獻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。發現其他小組失敗了,也會相互取取經,掃掃雷。”
實驗現場,文獻不曾提到的難題一個接一個冒出來,蓋璽最開始有點懵,現在也逐漸能迅速冷靜下來尋找解決方法。
“我們會讓學生自己去選擇要用哪些儀器和試劑。”李嫣直言,做實驗很需要思考,要結合實驗室的總體條件選擇儀器,綜合適用性、安全性、毒性、經濟性選擇試劑,這要求學生進行一個相對全面的考量,難度就不小了,“很多學生最終形成的實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:“不管學生未來是不是要繼續科研之路,在思考中發現問題、解決問題的能力,都應該從本科階段開始好好地培養起來。”
自主設計與相互討論相融合,讓失敗的實驗充滿意義
為激發學習內驅力、提升創新能力課程在設計上,將自主設計實驗教學與討論式教學相融合。實驗課過程中,實驗師姜琳琳幾乎閑不下來,走到哪兒都會被同學們圍擁起來,實驗中細枝末節的猶疑與困惑,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。這兩個問句領著學生進行思考——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。只要不出現錯誤,姜琳琳和李嫣都鼓勵學生們開拓自己的思維進行創新,發掘自己的道路來完成實驗。“有時,學生的想法比較稚嫩,我們也知道有更合適的方法,”李嫣說,“可有時,創新性的想法會從‘岔路’和‘彎路’中閃現。”
但是,讓學生自主設計實驗,成功率能高嗎?
“失敗的實驗太普遍了!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。”
最開始開設實驗課的時候,教學團隊會在課上安排經典實驗內容的重現,這些實驗一般會有比較理想的結果,增加同學們的學習自信心。但事實是,科學道路并不是一帆風順的,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”的實驗課堂上也會特別安排一些實驗中的“暗礁”,讓同學們學會正視并接受實驗的失敗。
剛開始,許多同學灰心喪氣地和姜琳琳反映,設計實驗時覺得沒那么難,真正實踐的時候卻發現和想象得很不一樣,“我一看那些苦著個臉的同學,就能大概猜到是在自主設計實驗上受了挫。”
張桐就有過一次極為曲折的實驗經歷,那天,13:30開始的實驗,他們小組不斷地出現問題、分析討論、重做,出現問題、分析討論、重做……直到快17點,才最終做成。那天,實驗室里幾乎沒人了,張桐和組員們才離開。
“當時確實很焦慮,而且有些疲憊,”張桐坦言,“但實驗中,挫折不可避免,多多分析,然后盡力彌補,也是一種收獲。”張桐發現,每次寫完實驗報告,做好分析,下次再設計實驗的過程中,就能少出現一些重復性問題。
姜琳琳見證這群學生逐漸變得“耐挫”,“我跟學生們聊天,他們說實驗好像就是一個不斷的試錯過程,這種認識是挺大的進步,也是每個研究者必備的品質。”因為這門課程并不追求完美的實驗結果,而期待學生們在實驗過程中積累和反思,實現對實驗方案的改進與優化。
“儀器分析”教學團隊里的五名老師都是女性,許多學生都說,聽老師們的課“如沐春風”,老師們“太溫柔了”,“課堂上總是充滿了鼓勵和表揚”。
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,她連發三段話寫到:“您在課堂還有實驗課上表揚過我幾次,我發現原來只要努力,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習,然后一步步走到現在的。”
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