藥學(xué)類專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐探索

李菲 孫明爽 畢研平 郝吉福 侯會(huì)美

摘? 要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是藥學(xué)類專業(yè)人才培養(yǎng)的重要組成部分，在專業(yè)課教學(xué)中占有重要地位。綜合性實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，可提高學(xué)生的參與程度，促進(jìn)理論和實(shí)踐的密切結(jié)合。開展綜合性實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新能力，提高教學(xué)效果?！耙员『捎?β-環(huán)糊精包合物的制備”為例，探討綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路、實(shí)施方案和效果，以期為綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：藥學(xué);綜合性實(shí)驗(yàn);設(shè)計(jì);包合物

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2022）06-0064-04

Abstract： Experiment teaching is an important component in the educating system for students of pharmacy and plays an important role in the specialty teaching. Comprehensive experiments can reflect the connection between knowledge points， enhance the participation of students， and promote the close integration of theory and practice. To carry out comprehensive experiments is of advantage to the cultivation of scientific thought and ability to innovate， and improvement of teaching effect. Taking "preparation of peppermint oil-β-cyclodextrin complexes" as an example， the design thought， implementation plan and effect were explored to provide some reference for the design and application of comprehensive experiments.

Keywords： pharmacy; comprehensive experiment; design; cyclodextrin complexes

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是藥學(xué)類專業(yè)人才培養(yǎng)的重要組成部分，也是影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)能起到鞏固和加深對(duì)理論知識(shí)的理解和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能的作用，同時(shí)能夠培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新能力[2]。藥學(xué)專業(yè)的專業(yè)課包括藥物化學(xué)、天然藥物化學(xué)、藥物分析、藥劑學(xué)及藥理學(xué)等課程，由于受到實(shí)驗(yàn)室條件、開課時(shí)間等多方面的限制，實(shí)驗(yàn)課均為相對(duì)獨(dú)立、操作具體的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證理論和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的教學(xué)目標(biāo)，而教學(xué)內(nèi)容的局限性使其難以側(cè)重于學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。綜合性實(shí)驗(yàn)涉及本課程或與本課程相關(guān)課程的科學(xué)知識(shí)的綜合，也包括實(shí)驗(yàn)過程中科學(xué)方法和素質(zhì)培養(yǎng)的綜合，能體現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，可提高學(xué)生的參與程度，促進(jìn)理論和實(shí)踐的密切結(jié)合。因此，開展綜合性實(shí)驗(yàn)利于培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新能力，是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)改革的主要方向[3]。如何設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)，如何保證綜合性實(shí)驗(yàn)的順利實(shí)施，是推進(jìn)綜合性實(shí)驗(yàn)改革的兩大問題[4]。本文以“薄荷油-β-環(huán)糊精包合物的制備”實(shí)驗(yàn)為例，探討了藥學(xué)類專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路、實(shí)施方案和效果，以期為綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供借鑒。

一、設(shè)計(jì)思路

通過開展綜合性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，這要求實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)具有一定的科學(xué)性才能實(shí)現(xiàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)以發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的思路為主線，使實(shí)驗(yàn)形成一個(gè)有機(jī)的整體。在縱向上具有一定的深度，在橫向上有適當(dāng)?shù)膹V度，在實(shí)驗(yàn)的所有環(huán)節(jié)中讓學(xué)生逐漸體會(huì)到科研思路的構(gòu)建。

以藥劑學(xué)課程中“薄荷油-β-環(huán)糊精包合物的制備”這個(gè)實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)?zāi)康膫?cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。實(shí)驗(yàn)教材中有明確的處方、制備工藝和TLC檢測(cè)過程，學(xué)生按照具體步驟可輕松完成實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)主要是能夠使得學(xué)生掌握飽和水溶液法制備包合物的工藝過程。以培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新能力為目的，以問題的發(fā)現(xiàn)、分析和解決為主線，將該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為綜合性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)思路見表1。薄荷油為唇形科植物薄荷屬植物薄荷的鮮莖葉經(jīng)蒸餾而得的揮發(fā)油，具有疏風(fēng)、清熱的功效。從薄荷油存在易于揮發(fā)、液態(tài)不利于制成固體制劑的問題入手，分析、解決問題后，產(chǎn)生第二個(gè)問題：如何促進(jìn)薄荷油-β-環(huán)糊精包合物的形成？分析、解決第二個(gè)問題后，產(chǎn)生第三個(gè)問題：如何證明薄荷油-β-環(huán)糊精包合物形成了？分析、解決第三個(gè)問題后，產(chǎn)生第四個(gè)問題：有多少薄荷油形成了包合物？分析、解決第四個(gè)問題后，產(chǎn)生最后一個(gè)問題：形成薄荷油-β-環(huán)糊精包合物是不是顯著減少了薄荷油的揮發(fā)？基于設(shè)計(jì)思路，確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

二、實(shí)施方案

（一）準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

教師要使學(xué)生明確本次實(shí)驗(yàn)做什么，通過查閱文獻(xiàn)等方式明白具體如何去做，逐漸學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)方案的制定;學(xué)會(huì)如何分工完成;了解需要哪些儀器、材料、軟件等。對(duì)于教材中沒有明確回答的問題，如薄荷油-β-環(huán)糊精包合物的制備中，優(yōu)化包合工藝考察哪些因素和水平，需要查閱文獻(xiàn)回答。查閱文獻(xiàn)是獲取信息、答疑解惑的重要手段，也是一個(gè)培養(yǎng)科研思維的過程。教師要指導(dǎo)學(xué)生掌握文獻(xiàn)檢索的方式方法，如關(guān)鍵詞的選擇，快速查閱相關(guān)文獻(xiàn)，為實(shí)驗(yàn)方案的制定打下良好基礎(chǔ)。

某些藥學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)需要借助一些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，如提取工藝的優(yōu)化、處方工藝的優(yōu)化等，常用的有正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、均勻設(shè)計(jì)等，實(shí)驗(yàn)前需要掌握相關(guān)軟件的使用。DPS（Data Processing System）可用于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和均勻設(shè)計(jì)，借助DPS安排實(shí)驗(yàn)利于數(shù)據(jù)處理。對(duì)于薄荷油-β-環(huán)糊精包合物的制備來說，涉及到包合工藝的優(yōu)化，教師需要指導(dǎo)學(xué)生安裝和使用DPS。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)過程中需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。EXCEL軟件在數(shù)據(jù)的計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析和制圖等方面功能強(qiáng)大，操作簡單。該實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備、油利用率和包封率的計(jì)算，教師要指導(dǎo)學(xué)生利用EXCEL軟件進(jìn)行公式和函數(shù)計(jì)算、一元線性回歸和制圖等操作。

小組團(tuán)隊(duì)協(xié)作在實(shí)驗(yàn)操作過程中可以更高效地完成實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生按照每組3～4人進(jìn)行分組。告知學(xué)生表1中的4個(gè)問題，圍繞問題的分析、解決查閱相關(guān)文獻(xiàn)，為具體實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備?；诮滩暮臀墨I(xiàn)，各小組進(jìn)行組內(nèi)討論，制定出實(shí)驗(yàn)方案。指導(dǎo)老師對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行修改、完善，給出最終的實(shí)驗(yàn)方案，如圖1所示。

由于綜合性實(shí)驗(yàn)的工作量大，占用的時(shí)間較長，教師應(yīng)當(dāng)通過預(yù)實(shí)驗(yàn)了解完成實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)際時(shí)間，在接下來的操作環(huán)節(jié)時(shí)間安排和分工方面做好提前準(zhǔn)備。

（二）操作環(huán)節(jié)

薄荷油-β-環(huán)糊精包合物制備綜合性實(shí)驗(yàn)的基本操作。（1）采用飽和水溶液法制備薄荷油-β-環(huán)糊精包合物：取適量β-環(huán)糊精制備其飽和水溶液，精密量取薄荷油，加入適量無水乙醇，緩慢滴加到上述飽和溶液中，在恒溫條件下攪拌一定時(shí)間，冷卻、抽濾，用少量蒸餾水和石油醚分別洗滌，干燥，即得;（2）包合物的TLC檢驗(yàn)：分別取適量薄荷油和包合物加入乙醇制備對(duì)照品溶液和樣品溶液，薄層點(diǎn)樣、觀察;（3）旋光法測(cè)定薄荷油含量：配制系列濃度的薄荷油對(duì)照品乙醇溶液，測(cè)定旋光度，將旋光度（？漬）對(duì)質(zhì)量濃度（C）回歸制備標(biāo)準(zhǔn)曲線;取適量薄荷油-β-環(huán)糊精包合物置于離心管中，加入無水乙醇，超聲后離心，取上清加無水乙醇稀釋后測(cè)定旋光度;（4）包合物的穩(wěn)定性考察：分別稱取薄荷油-β-環(huán)糊精包合物和β-環(huán)糊精與薄荷油的物理混合物各3份，置于50℃恒溫箱，2 h后取樣測(cè)定樣品中薄荷油含量變化。

首先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（1）的操作，由于各組的攪拌時(shí)間不同，不同小組完成內(nèi)容（1）需要1～4 h不等;完成內(nèi)容（3）中標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備大約需要0.5 h。因此，在內(nèi)容（1）攪拌時(shí)間可同時(shí)完成內(nèi)容（3）中標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備。制備得到包合物后，取部分樣品進(jìn)行內(nèi)容（4）的操作。由于完成內(nèi)容（2）和內(nèi)容（3）中測(cè)定制備包合物中薄荷油含量大約均需要0.5 h，所以在樣品受熱的2 h中可同時(shí)完成。最后，測(cè)定內(nèi)容（4）所有受熱后樣品中薄荷油的含量，大約需要0.5 h。這樣安排，整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作過程時(shí)間可縮短1.5 h。

（三）整理環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后的整理環(huán)節(jié)包括數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫和師生的評(píng)價(jià)反饋三個(gè)方面。

首先完成數(shù)據(jù)處理工作，這關(guān)系著實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論的正確與否，是綜合性實(shí)驗(yàn)也是科研工作的重要環(huán)節(jié)。借助軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)快速而準(zhǔn)確，采用EXCEL軟件制備標(biāo)準(zhǔn)曲線、計(jì)算樣品的薄荷油含量和包合物的油利用率，對(duì)包合物和物理混合物的薄荷油含量變化進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)等。然后，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，除了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、儀器材料、方法和結(jié)果之外，注重討論部分的書寫。能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)論并據(jù)此得到適當(dāng)結(jié)論，實(shí)現(xiàn)從理論到實(shí)踐，實(shí)踐再上升到理論的高度，完成綜合性實(shí)驗(yàn)從理論→實(shí)踐→理論的循環(huán)和上升[5]，如圖2所示。

最后，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)和反饋。第一，教師對(duì)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中學(xué)生的文獻(xiàn)查閱和實(shí)驗(yàn)方案制定整理進(jìn)行評(píng)價(jià);第二，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過程中學(xué)生的動(dòng)手能力和小組合作情況進(jìn)行評(píng)價(jià);第三，批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)整體書寫、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果、討論部分進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過這些評(píng)價(jià)，使學(xué)生明確自己有哪些環(huán)節(jié)完成較好，哪些環(huán)節(jié)存在錯(cuò)誤或者欠缺，利于學(xué)生的進(jìn)一步提高。另一方面，指導(dǎo)教師聽取學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的評(píng)價(jià)反饋，利于今后實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案和實(shí)施過程的改進(jìn)。

三、實(shí)施效果

筆者在2017級(jí)臨床藥學(xué)專業(yè)本科藥劑學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開展了上述綜合性實(shí)驗(yàn)，課下通過簡單的問卷調(diào)查，了解實(shí)施效果。結(jié)果表明：85.15%（86人）的學(xué)生對(duì)開展綜合性實(shí)驗(yàn)持歡迎態(tài)度;91.09%（92人）的學(xué)生較好地參與并完成了全部實(shí)驗(yàn)過程;93.14%（95人）的學(xué)生認(rèn)為綜合性實(shí)驗(yàn)對(duì)啟發(fā)自己思考、分析和解決問題有較大幫助;96.04%（97人）的學(xué)生認(rèn)同和適應(yīng)實(shí)驗(yàn)過程中采用小組合作方式;對(duì)實(shí)驗(yàn)的滿意度為89.11%（90人）。因此，本綜合性實(shí)驗(yàn)在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的教學(xué)效果。

四、反思與總結(jié)

綜合性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是將專業(yè)中不同課程的知識(shí)進(jìn)行了綜合，在藥劑學(xué)實(shí)驗(yàn)“薄荷油-β-環(huán)糊精包合物的制備”的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)的綜合性實(shí)驗(yàn)所涉及的課程和內(nèi)容如圖3所示，體現(xiàn)了綜合性實(shí)驗(yàn)的這一特點(diǎn)。

良好的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)開展綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的關(guān)鍵，教師要加強(qiáng)引導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、深入進(jìn)行問題探究，真正參與到實(shí)驗(yàn)方案的構(gòu)建過程中，才能逐步培養(yǎng)科研思維，提高思維能力。實(shí)驗(yàn)時(shí)間周期長是限制開展綜合性實(shí)驗(yàn)的主要因素，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用虛擬仿真技術(shù)是一種解決辦法[6]，但該方法無法培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。除此以外，控制時(shí)間長度是順利實(shí)施綜合性實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵之一。通過對(duì)內(nèi)容的合理穿插安排，如在較長時(shí)間的攪拌、加熱時(shí)可交叉完成其他內(nèi)容，可有效縮短整體時(shí)間。另外，如果本實(shí)驗(yàn)中利用率的測(cè)定采用傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾法提取薄荷油，需要5 h以上。筆者通過分析薄荷油的性質(zhì)建立了一種高效、靈敏的油利用率測(cè)定方法，利用無水乙醇對(duì)薄荷油的選擇性溶解充分提取包合物中的薄荷油，采用旋光法測(cè)定薄荷油的含量，將測(cè)定時(shí)間縮短為20 min左右。

五、結(jié)束語

綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要基于學(xué)生科研思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，具體包括綜合分析能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、數(shù)據(jù)處理能力、查閱資料能力和運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問題的能力等[7]。薄荷油-β-環(huán)糊精包合物的制備是藥劑學(xué)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之一，基于發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的思路，將該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成為綜合性實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)影響包合物形成因素的考察和穩(wěn)定性研究，學(xué)生不僅更深刻地理解了包合技術(shù)，而且培養(yǎng)了學(xué)生思考、分析、解決問題的思維能力。本實(shí)驗(yàn)涉及藥劑學(xué)、分析化學(xué)、藥物分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)及文獻(xiàn)檢索等課程內(nèi)容，把學(xué)生所學(xué)的各種知識(shí)有機(jī)地聯(lián)系在一起，將其融會(huì)貫通，綜合應(yīng)用，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的科研意識(shí)和思維能力。

開展綜合性實(shí)驗(yàn)利于培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新能力，教師要重視實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，在基于問題的發(fā)現(xiàn)、分析和解決的思路上進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，通過參考教材和相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合自身教學(xué)和科研經(jīng)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)性。教師還要考慮到學(xué)生的知識(shí)背景、接受能力、實(shí)驗(yàn)室實(shí)際開設(shè)條件等諸多因素，重視實(shí)驗(yàn)操作的合理安排，保證實(shí)驗(yàn)方案的可實(shí)施性。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，及時(shí)總結(jié)，聽取學(xué)生的評(píng)價(jià)和反饋，使實(shí)驗(yàn)方案不斷完善。

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