劉麗燕，馮任南，孟凡玉，王茂清，陳 楊

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院衛(wèi)生檢驗學(xué)教研室， 哈爾濱 150086)

色譜-質(zhì)譜連用技術(shù)作為當前的新興技術(shù)，因其靈敏度高、分析速度快等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和生命科學(xué)等各個領(lǐng)域[1]。常用的色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)主要包括氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)[2]。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析技術(shù)是未來儀器分析發(fā)展的重要方向。隨著科技的發(fā)展和各行業(yè)對儀器分析需求的增加，各種高靈敏度、高選擇性、自動化、智能化的分析儀器及相關(guān)的新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)[3]。各大醫(yī)學(xué)院校和科研實驗室已將色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀器作為分析研究必備的重要工具之一。

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)為提高科研水平，培養(yǎng)研究生的科研創(chuàng)新能力，已購買多部大型色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀器。同時，學(xué)校開設(shè)的色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)選修課程，目的是為研究生的課題研究提供基本理論知識和實驗技能。課程內(nèi)容包括聯(lián)用分析技術(shù)簡介、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)等，以期通過實驗教學(xué)開闊學(xué)生的思維和視野，增強學(xué)生應(yīng)用儀器解決問題的能力。本研究結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗，闡述教學(xué)過程中的一些思考，以期通過不斷地改進教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)效果，為研究生的課題研究提供基礎(chǔ)理論知識和相應(yīng)的實驗技能。

1 教學(xué)課程中存在的問題

1.1 課程以傳統(tǒng)的講授教學(xué)模式為主，不利于學(xué)生對理論知識的理解

色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是一門實踐性較強的課程。理論知識是實踐操作的基石，扎實的理論知識是為了更好地服務(wù)于實踐。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)涉及的原理復(fù)雜，理論性較強，教學(xué)模式主要以傳統(tǒng)的講授教學(xué)模式為主，致使理論課內(nèi)容不容易被學(xué)生理解和掌握，難以將知識靈活運用于實驗課，最終導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下，教學(xué)效果大打折扣。此外，色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)發(fā)展迅速，各種儀器更新?lián)Q代速度快，內(nèi)容繁雜。但教師并未及時更新教學(xué)內(nèi)容，未使學(xué)生接觸到更高端儀器的理論知識。

1.2 實踐課程內(nèi)容和課時相對較少，不利于學(xué)生掌握實驗技能

色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是一個實踐性課程，必須通過大量的實驗課程教學(xué)，才能使學(xué)生更好地掌握實驗技能。目前，實驗課程內(nèi)容和課時均相對較少，主要有以下原因：①該課程所涉及的實驗儀器均為貴重的大型儀器，在傳統(tǒng)的教學(xué)中對該類儀器實驗教學(xué)有一半課程以演示觀摩的形式進行，其結(jié)果通常是實驗教學(xué)過程簡單，學(xué)生印象不深。②學(xué)生獨立操作機器的機會較少，無法獲得有效的實踐訓(xùn)練。這種情況下學(xué)生不能將理論知識實際化，對于教授的理論知識難以消化吸收。③現(xiàn)階段色譜-質(zhì)譜連用技術(shù)發(fā)展迅猛，多數(shù)儀器自動化分析程度高，操作便捷，實驗課上單純的自動化操作不能使學(xué)生掌握儀器的精髓。④實驗課程未設(shè)置對儀器維護保養(yǎng)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。研究生的培養(yǎng)，不僅要求學(xué)生掌握如何使用儀器，同時要求其能夠了解儀器的性能指標，掌握儀器維護保養(yǎng)以及儀器參數(shù)優(yōu)化的相關(guān)知識。

1.3 教學(xué)效果評價方式單一

學(xué)校對該課程的考核模式相對單一，成績主要側(cè)重于實驗報告和理論授課的課堂小測。這使得學(xué)生只注重實驗報告的撰寫，難以保證學(xué)生對實驗內(nèi)容的完全掌握，不利于培養(yǎng)學(xué)生主動思考能力和實驗動手能力。

2 教學(xué)改革措施

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新和各行各業(yè)的蓬勃發(fā)展，社會對高素質(zhì)人才的需求越來越大，用人單位也越發(fā)注重畢業(yè)生的實際動手能力和綜合素質(zhì)。培養(yǎng)學(xué)以致用的高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才是醫(yī)學(xué)院校的責任。針對上述課程教學(xué)方面的不足以及社會對醫(yī)學(xué)人才的需求，本研究對色譜-質(zhì)譜連用技術(shù)課程提出了相應(yīng)的改進措施。

2.1 采用多元化教學(xué)模式，提高醫(yī)學(xué)研究生積極探索能力

色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)發(fā)展迅速，分析方法更新?lián)Q代快，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及的原理晦澀難懂，教學(xué)內(nèi)容多而雜，給教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)帶來極大的挑戰(zhàn)。研究生的學(xué)習(xí)與本科生不同，培養(yǎng)研究生自我學(xué)習(xí)能力和積極探索能力是研究生培養(yǎng)的一個重要方面。為此，我們提出以下幾方面改革措施：①教師采用傳統(tǒng)講授式的教學(xué)模式與其他教學(xué)模式相結(jié)合的方式進行教學(xué)授課，需要將翻轉(zhuǎn)課堂、“三明治”教學(xué)、線上的小規(guī)模限制性在線課程和以問題為中心的教學(xué)模式引入課堂中，讓學(xué)生完全融入教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力。②教師可以充分利用網(wǎng)絡(luò)課程如慕課等優(yōu)秀教學(xué)資源，在上課之前，讓學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)課程預(yù)習(xí)相應(yīng)的課程。在教學(xué)過程中，教師可結(jié)合動畫或視頻教學(xué)展示常用儀器分析方法的基本原理，分析儀器的基本結(jié)構(gòu)、操作及維護事項，使學(xué)生全面了解色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的類型、特點及在科學(xué)研究中的應(yīng)用，掌握定性定量分析技術(shù)及適用范圍，為之后的課題研究提供支持。③教師引進新的教學(xué)手段，將雨課堂和智慧樹等現(xiàn)代教學(xué)手段融入教學(xué)過程，進一步增強課堂上與學(xué)生的互動，及時了解學(xué)生對知識的掌握情況。④教師以科研熱點問題為導(dǎo)向，注重色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在科研活動和實際生活中的應(yīng)用，設(shè)置小規(guī)模限制性在線課程，加深學(xué)生對色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)實際應(yīng)用的了解，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

2.2 以研究生的實際課題為中心，設(shè)置實驗課教學(xué)內(nèi)容

本課程是面向研究生開設(shè)的課程，豐富的實驗課程內(nèi)容可以促進研究生對理論知識的理解和掌握?？紤]到他們在科研工作中可能遇到更復(fù)雜多樣的色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)問題，教師在開設(shè)實驗課程之前對研究生的主要科研方向進行調(diào)查。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)我?？蒲姓n題中應(yīng)用較多的是液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。因此，實驗教學(xué)內(nèi)容主要圍繞這兩種儀器進行開展。

2.2.1 增設(shè)色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)綜合性實驗 實驗課程設(shè)定若干應(yīng)用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的科研主題，學(xué)生可基于前期理論學(xué)習(xí)選擇主題開展相應(yīng)科研實踐工作。作為醫(yī)科大學(xué)研究生的選修課程，課程要求學(xué)生選擇的課題盡可能與自己的科研課題相近，充分發(fā)揮色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在課題研究中的創(chuàng)新作用。每個科研主題設(shè)有科研小組。首先，小組工作由組長統(tǒng)籌安排，前期利用在線討論的形式開展。學(xué)生通過查閱文獻和案例分析等方式對主題進行深度剖析，在教師指導(dǎo)下，完成實驗的全部設(shè)計。其次，小組全部成員進入實驗室進行實驗操作，培養(yǎng)動手能力。這一部分課程要求教師對學(xué)生的基本操作過程進行培養(yǎng)，如標準溶液配制、樣品進行前處理步驟等。實驗期間，每位學(xué)生都參與實驗，通過與教師交流、討論，發(fā)現(xiàn)實際問題并及時解決，加深對理論課程的理解并及時糾正實驗期間的不規(guī)范操作，加強動手能力，為今后的科研學(xué)習(xí)夯實基礎(chǔ)。這種形式的綜合性實驗既可加強學(xué)生對知識的理解與運用，也可提升研究生實驗技能，也有助于提高研究生的表達溝通能力與思辨能力。

2.2.2 結(jié)合虛擬實驗室，增設(shè)超高相液相色譜-四極桿-飛行時間質(zhì)譜實驗課 超高相液相色譜-四極桿-飛行時間質(zhì)譜(UPLC-Q-TOF-MS/MS)為昂貴的大型儀器，在以往實驗課的設(shè)置中并未進行該型號儀器的授課。UPLC-Q-TOF-MS/MS是代謝組研究中重要分析儀器，該技術(shù)不僅可以為臨床中疾病的早期診斷提供了非常有力的依據(jù)，而且可以對臨床中藥物的治療效果進行及時監(jiān)測、評估[4]。此外，隨著多組學(xué)研究的廣泛開展，UPLC-Q-TOF-MS/MS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)研究中，因此應(yīng)增設(shè)該儀器的實驗教學(xué)。針對實驗課程中分析儀器有限的問題，我們可以引入虛擬實驗室的教學(xué)方式，輔助學(xué)生對課程內(nèi)容的認識，減少實驗操作過程中產(chǎn)生的問題[5,6]。王一男等人通過建設(shè)HPLC-Q-TOF-MS兩種藥物的定性和定量的虛擬仿真實驗教學(xué)，解決學(xué)生學(xué)習(xí)空間受限制的現(xiàn)狀，促進高分辨質(zhì)譜儀器在藥學(xué)人才培養(yǎng)、科學(xué)研究中的作用[7]。因此，教師在開設(shè)UPLC-Q-TOF-MS/MS實驗教學(xué)中結(jié)合虛擬實驗，先讓學(xué)生在虛擬實驗中進行演示操作，規(guī)范學(xué)生的樣品前處理過程和儀器操作步驟，然后再以小組形式進行現(xiàn)場實驗授課。在現(xiàn)場授課過程中，專業(yè)實驗人員首先進行操作演示和講解，學(xué)生需在實驗人員和教師的指導(dǎo)下進行實驗操作。通過以上的實驗教學(xué)，學(xué)生不僅能將理論知識更好地融會貫通，加深學(xué)習(xí)印象，也有利于增強實踐操作能力，改善教學(xué)效果。

2.2.3 增加儀器的維護保養(yǎng)等相關(guān)知識內(nèi)容 研究生的培養(yǎng)不僅要幫助學(xué)生建立科研思維，也要注重學(xué)生的實際動手能力和綜合分析問題能力的培養(yǎng)。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)所涉及的儀器多為大型儀器，研究生在實際的科研工作中除了避免不規(guī)范操作外，定期對儀器進行保養(yǎng)維護也有利于保證科學(xué)研究的準確性和穩(wěn)定性，同時可延長儀器的使用壽命，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和綜合分析能力。因此，教師在課堂上應(yīng)強調(diào)儀器維護的重要性，指導(dǎo)學(xué)生掌握儀器維護的基本方法；此外，可單獨開設(shè)儀器維護保養(yǎng)和設(shè)備維修課程，在課堂上傳閱使用過或報廢的儀器部件，加深學(xué)生對儀器相應(yīng)結(jié)構(gòu)和功能的了解，使其對儀器工作原理有一個更具體的認識。教師通過多樣的教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力。

2.3 優(yōu)化教學(xué)效果評價方式

我們制定新的教學(xué)效果評價制度，改變單一的評價辦法，采取多種形式對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行考核評價。根據(jù)教學(xué)的不同環(huán)節(jié)，教師可根據(jù)課堂考核、實驗操作能力、實驗報告和科研報告等方法檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[3,8]。鑒于本課程更注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力，教師應(yīng)加大對實驗操作能力的考查。此外，規(guī)范實驗記錄有助于培養(yǎng)學(xué)生做好科研記錄的習(xí)慣，有利于梳理整個實驗流程，并通過數(shù)據(jù)處理分析來幫助學(xué)生對知識的掌握程度進行自我檢驗，起到二次學(xué)習(xí)的作用。

隨著儀器技術(shù)的不斷發(fā)展以及在各研究領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)也在不斷發(fā)展，相關(guān)儀器的種類和功能也更加全面，儀器有了更高的靈敏度、準確性和穩(wěn)定性，該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴展。在此基礎(chǔ)上，本課程的開設(shè)不僅豐富了醫(yī)學(xué)研究生的研究手段，使其具備初步利用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析和解決科研問題的能力，也為醫(yī)學(xué)研究生進行課題研究打下良好的基礎(chǔ)。理論課與實驗課相結(jié)合的教學(xué)模式提高了學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ囵B(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)了學(xué)生的科研興趣。在今后的教學(xué)中，教師應(yīng)嘗試更加靈活的教學(xué)方式，豐富教學(xué)內(nèi)容，在傳授專業(yè)科研知識的同時，讓學(xué)生感受到自主學(xué)習(xí)的樂趣，使其更加積極主動地參與科研活動。