DOI:10.20047/j.issn1673-7210.26010950
中图分类号:R95
杨舒宇, 张鲲, 陈海霞
| 【作者机构】 | 天津大学医学部药物科学与技术学院 |
| 【分 类 号】 | R95 |
| 【基 金】 | 教育部产学合作协同育人项目(231107105103332)。 |
国家“十五五”规划在战略需求层面对人才协同培养机制、学科专业统筹发展和交叉学科中心建设等作出明确要求[1]。《“健康中国2030”规划纲要》[2]中提出要加强医药技术创新、促进医药产业发展、引导现代医药企业逐步从“粗放式、高产量”向“精细化、信息化”模式发展。天津市政府紧随其后,提出加强基础学科、新兴学科及交叉学科建设,深化产教融合、科教融汇与产学研用一体化发展路径。天津大学新工科建设“天大方案”2.0规划创新三维协同培养体系,基于大型仪器构建的创新人才培养体系,通过学生深度参与促使其灵活运用专业知识[3]。天津大学医学部药物科学与技术学院分析测试中心通过借鉴成果导向型教育体系及项目式学习体系,结合多年实践经验,建立依托技术、仪器和导学三位一体的技术-仪器-导学(technologyinstrument-tuition,TIT)创新培养模式,以大型仪器为根本,整合前沿科研技术,加强与企业合作,三者协同发展,为医药类创新复合型人才的培养提供参考。
2015年《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》[4]提出要推进教育改革:“深化国际交流与合作,与世界顶尖高校和科研机构建立战略伙伴关系,提升协同创新能力,扩大中国高等教育的国际影响力和核心竞争力。”高校分析测试中心是教学、研究、资源共享的重要平台[5]。其依据不同学科专业特性对大型仪器进行科学规划与布局,通过构建共享平台实现仪器资源的优化整合,引入项目实践驱动人才培养体系创新发展。然而,伴随着大型科学仪器数量的不断攀升及产品的快速迭代,高校分析测试中心遭遇一定的挑战,包括仪器管理人员配置不足、使用效率低下、实验教学模式缺乏创新和实践性等。天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心成立于2009年,随着国际化学院建设的推进,天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心于2020年启动中国合格评定国家认可委员会的实验室认可工作,并在2022年成功获得资质认证[6]。
天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心前期遵循传统教育体系,侧重于传授知识和教学方法,其存在教学内容滞后、过度侧重理论而忽视实践环节、培训形式单一等问题[7]。面对传统教育带来的问题与挑战,一系列新型教育体系应运而生。成果导向型教育体系可使教学目标与学习成果保持一致[8]。成果导向型教育核心原则在于,通过完成某一课程或项目,界定并使学生实现特定的学习成果[9]。成果导向型教育模式可增强不同环境下学习的连贯性与适用性[10]。这一核心原则要求,所有教学要素,如课程体系设计、教学实施与考核评价机制等,均需与学习成果紧密关联[11-12]。20世纪70年代提出的项目式学习,通过真实项目引导学生构建知识体系,这类项目具有以下特征:依托开放性、高阶思维开展探究活动,以目标设定为导向,融入协作、沟通环节,并在真实问题情境中进行反思[13]。学生在完成具有实际成果的项目过程中习得知识,进而促进深度学习的能力发展[14-15]。
根据学校的发展规划,天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心全面落实国家深化教育改革、提升人才培养质量的战略部署,突破传统模式的限制,摒弃原有传统教学体系。通过借鉴项目式和成果导向课程体系,天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心创建TIT创新培养模式,紧密结合行业实际需求,强调理论知识与实践技能的深度融合,并引入先进的教学方法和现代信息技术手段,构筑多元开放人才评价体系,旨在系统提升学生的专业能力和实践素质,从而推动人才培养工作的高质量发展。
天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心采用分组轮换制和小组辅导教学模式开设课程,以普及大型仪器技术在本科教学中的应用。依托公众号科普仪器应用技术,构建相关数据库,定期更新相关技术发展动态与应用案例。天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心以促进大型仪器资源共享为目的,利用每学年学生入学后的初期时间,有针对性地组织学生参加培训,形成周期性学生培养模式,见图1。培训内容融合专业性、创新性与医药特色,设计涵盖样品存储、样品制备、检测方法建立、可靠性评价及操作维护等方面的系统培训流程。在培训实施过程中,实验室通过大型仪器共享平台发布和征询培训需求,使培训内容更加贴合用户实际需求。培训后增设实操环节,通过操作考核评估培训成效。
图1 学生培训模式
天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心设置虚拟仿真平台试点实验室,采用线上+线下混合式教学,实现虚实一体化的教育模式,以增强培训内容的创新性与互动性。学生通过网上申请培训后,利用线上平台实现在线学习,内容包括研发背景、结构原理、软件演示和先进应用等核心知识点,满足学生对仪器全面了解的需求,见图2。经过上机考试,达到考核准入分值的学生将进行下阶段线下实操培训。通过两轮培训,最终确认培训合格的学生名单,颁发仪器操作合格证书,并开通其仪器使用权限。上述培养模式实施以来,大型仪器因误操作引发的故障发生率降至10%以内,仪器的有效使用时长显著提高。
图2 以药学仪器分析Ⅰ课程为例展示
天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心和仪器厂商开展深入合作,通过建立联合实验室,定期邀请企业专家进入高校,面向学生开设专题讲座。学生通过参与此类教学实践活动,可拓展对医药领域最新发展前沿的认识,科研素养有效提升;通过获得具有资质认证的各类仪器培训证书,可强化其在未来职场的核心竞争力。
在医药复合型人才的培育进程中,构建稳固且多元的知识架构是至关重要的基石。天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心开设现代大型分析仪器导引课程,通过系统介绍色谱、光谱、质谱、核磁等大型仪器的原理与功能,培养学生掌握精密检测与数据分析的核心能力,为药物研发和临床诊断提供技术支撑。
以电感耦合等离子体质谱为例,在课程设计中,借助三维动画、实物拆解演示呈现内部结构,明晰部件功能与协同机制。同时融入质谱成像、辅助空间组学等前沿技术应用,让学生既能掌握传统检测方法的底层逻辑,又能追踪行业最新动态。为了强化知识的系统性,课程还设置“基础理论-实验操作-案例研讨”三位一体的教学模块:理论课系统介绍技术发展过程,实验课提供实际操作经验,案例研讨围绕“中药材重金属含量检测与评估”等真实问题,推动知识从“被动接收”向“主动建构”转化。
通过层层递进的培养模式,确保学生在掌握扎实理论的同时,具备将知识灵活运用的能力。以标准化步骤现场演示,确保学生精准掌握关键环节。通过反复实践,学生能独立完成从样品预处理,包含药物样品提取、净化,到仪器校准、参数调整,再到数据采集分析的全流程任务,流程见图3。课程采用多元开放评价体系,鼓励学生通过团队合作形式完成课程成果展示。
图3 电感耦合等离子体质谱培训流程展示
天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心致力于创建校内外实践基地和产学研合作平台,为学生提供更多的实践机会和资源。由天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心承办的“药研坊”活动,实现与医药企业、科研机构等建立合作关系,广泛邀请仪器行业资深专家举办前沿讲座、深度培训,带来仪器研发动态与前沿应用案例,拓宽学生专业视野。依托电感耦合等离子体质谱的TIT培养模式,使学生掌握中药材分析和质量评估等技能,充分发挥该模式就业协同育人的功能。
仪器的合规化管理是衔接仪器技术应用与行业规范要求的关键纽带,对标准化实践医药复合型人才的培养具有支撑作用。天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心以中国合格评定国家认可委员会认可准则相关要求为重要依据,构建符合要求的课程培训管理体系。
电感耦合等离子体质谱仪是一种结合等离子体技术与质谱分析的高灵敏度科学仪器,由等离子体发生器、雾化室、四极质谱仪等核心部件构成,在痕量元素分析和同位素测定领域优势显著。电感耦合等离子体质谱仪器管理的要素包括人员、仪器、耗材、方法、环境、测量和信息7个方面,形成完整全面的管理体系。在仪器日常运行维护阶段,严格控制试剂耗材的质量;定期开展仪器计量校准和性能验证,保障检测量值的准确性和可靠性;定期出具不确定度报告,对检测各阶段产生的不确定度进行分析,分析测量结果的离散性,评价测量方法的有效性[16]。
可靠的检测方法对评估学生培训反馈至关重要,依据科学有效的指导方法,可规避测试过程中潜在的各类误差。检出限、精密度及加标回收率等关键参数,在定量分析中对评价方法的可靠性,具有重要价值。仪器依据《中华人民共和国药典》2025版,建立荷叶中铝元素的检测方法,该方法标准曲线的相关系数为0.999 9,加标回收率为89.5%,满足培训需求,现已纳入培养模式。课程中,仪器按照使用权限分为学生用户、检测员、报告审核人和授权签字人4个级别。学生用户需完成培训并通过考核,得到授权并记录,方可进行课程相关检测;使用仪器时,需在检测人员和仪器负责人监督下进行,使用后需完成相关文件记录,确保课程期间记录可追溯、流程严谨,实现闭环管理。
经过多年实践,上述措施可有效监控电感耦合等离子体质谱仪器可能出现的故障,保证其长期、平稳地运行,保证测量结果的有效性,为TIT培养体系的高质量实施提供保障。
基于TIT培养模式的课程建设,促使学生通过自主操作仪器,获取满足科研需求的检测结果。通过多年课程实践显示,仪器年均有效开放机时持续增长,多台大型仪器考核等级由合格提升至优秀。支撑校内外发表的高水平期刊论文数量逐年递增,其中质谱类仪器年均支撑发表SCI期刊论文逾百篇,论文主要发表在《Science》《Nature Chemical Biology》《Nature Sustainability》《Science Advances》等高水平期刊。光谱类仪器近3年支撑国家级项目超50项,其中重点研发项目5项、国家级人才项目6项。仪器支撑获国家级奖项3项。课程建设推进天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心产学研合作,天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心完成教育部产学合作协同育人项目2项,培养毕业生5名并获得用人单位高度认可,为学院医药交叉复合型人才培养提供重要支撑。
天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心采用TIT培养模式,优化培训教材质量体系,建立考核试题库,构建科学多元的评价体系,形成一套系统化、专业化的培养模式,全面评估学生的理论水平和大型仪器操作能力。天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心基于现代大型分析仪器的开放共享,利用TIT创新育人模式,制订具有医药特色的学生培养方案,不仅能强化学生的实践操作技能,激发学生对医药研究的兴趣和创新精神,而且有利于药学领域创新复合人才的培养。
通过多年实践探索与交流,该体系现已推广覆盖至逾50所兄弟院校,为大型仪器天津大学医学部药物科学与技术学院仪器测试中心的建设和发展提供优质示范。今后TIT培养模式建设将不断深化,推动培养更多具有国际视野和创新精神的医药复合型人才。
利益冲突声明:所有作者均声明不存在利益冲突。
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[2] 中共中央 国务院. “健康中国2030”规划纲要[EB/OL].(2016-10-25)[2026-03-23]. http://www.gov.cn/gongbao/content/2016/content_5133024.htm.
[3] 刘坤. 新工科建设“天大方案”2.0发布[EB/OL]. (2020-06-16)[2025-04-12]. https://www.tju.edu.cn/info/1026/3151.htm.
[4] 国务院. 关于印发统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案的通知[EB/OL]. (2015-10-24)[2026-03-23]. https://www.gov.cn/gongbao/content/2015/content_2967215.htm.
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Research and practice of pharmaceutical compound talents training based on technology-instrument-tuition learning innovation model
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