論藥學(xué)專業(yè)“分析化學(xué)”課程的教學(xué)改革

黃 博，馮 旭

（廣西中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，廣西 南寧 530200）

現(xiàn)代科學(xué)的四大支柱——生命科學(xué)、能源科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)無一不與分析化學(xué)聯(lián)系緊密，這說明了分析化學(xué)這個(gè)學(xué)科和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人類生活關(guān)系越來越密切，對(duì)各理工農(nóng)醫(yī)類專業(yè)人才的分析化學(xué)知識(shí)要求將越來越高［1］。目前，分析化學(xué)教材的種類比較多，大部分教材以學(xué)生的專業(yè)區(qū)分，如理科、工科、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)及藥學(xué)類等［2］。分析化學(xué)根據(jù)分析方法，可以分為化學(xué)分析和儀器分析。對(duì)于藥學(xué)類學(xué)生來說，有關(guān)分析儀器的操作才是對(duì)他們今后工作更有意義的，但實(shí)際上這門以實(shí)驗(yàn)居多的學(xué)科還是由于儀器較貴等原因較依賴講述法，尤其是諸如800 MHz NMR等百萬級(jí)別的儀器較難用于高校教學(xué)，無法直接操作儀器，較難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而且，在日常藥學(xué)專業(yè)的相關(guān)工作中，相較于儀器分析的內(nèi)容，分析化學(xué)中的化學(xué)分析內(nèi)容利用率較低，儀器分析部分是學(xué)生更需要掌握的部分，但化學(xué)分析部分作為基礎(chǔ)理論知識(shí)又不得不著重進(jìn)行講解。因此，我們的指導(dǎo)思想應(yīng)該站在學(xué)生的角度，使分析化學(xué)和藥學(xué)學(xué)生畢業(yè)后的實(shí)際工作相銜接，適當(dāng)減少化學(xué)分析中較難理解的理論知識(shí)，增加儀器分析的實(shí)踐操作，讓學(xué)生感受學(xué)有所用，使學(xué)科對(duì)日后工作有助力，進(jìn)而最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力［3］。

刪繁就簡(jiǎn)，突出重點(diǎn)和實(shí)用的分析化學(xué)理論知識(shí)?！胺治龌瘜W(xué)”課程由于學(xué)時(shí)受限，必須突出課程的重點(diǎn)。應(yīng)該明確對(duì)藥學(xué)學(xué)生的教學(xué)目的，著眼于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，并且明確部分知識(shí)是先前無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)的延伸，更多地讓藥學(xué)專業(yè)學(xué)生掌握今后工作中必不可少的分析化學(xué)知識(shí)，無須過多地讓學(xué)生著眼于公式的推導(dǎo)等理論性強(qiáng)且難以記憶的知識(shí)點(diǎn)［4］。從目前的分析化學(xué)教材看，藥學(xué)專業(yè)的“分析化學(xué)”課程內(nèi)容有較多的理論知識(shí)，包括部分化學(xué)計(jì)算及其計(jì)算公式的推導(dǎo)，教師需要根據(jù)實(shí)際調(diào)整甚至刪除一些單一的化學(xué)學(xué)科理論內(nèi)容。本文對(duì)“分析化學(xué)”部分章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行如下討論。

一、滴定分析

滴定分析是分析化學(xué)最基本的理論之一，其包括酸堿滴定法、沉淀滴定法、氧化還原滴定法及配位滴定法。此部分涉及較多公式推導(dǎo)，除了指示劑的選擇以及滴定突躍的計(jì)算外，更多地在重復(fù)無機(jī)化學(xué)中比較煩瑣的離子濃度計(jì)算問題［5］。對(duì)藥學(xué)學(xué)生而言，這些內(nèi)容既抽象又難以進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，除了用于大學(xué)實(shí)驗(yàn)室基本沒有多少可用之處，而部分需要計(jì)算推導(dǎo)的公式對(duì)于非純化學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說難度偏大，無法掌握每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，難度過大導(dǎo)致學(xué)生難以理解，直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，對(duì)藥學(xué)學(xué)生的滴定分析授課內(nèi)容，尤其是部分公式的推導(dǎo)可以省略，化繁為簡(jiǎn)，甚至部分內(nèi)容可以在與理論課同步的實(shí)驗(yàn)課上以實(shí)操的形式向?qū)W生進(jìn)行演示，既能減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，又能讓他們感受學(xué)習(xí)滴定分析的快樂之處，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二、重量分析

重量分析方法通常包括沉淀法、揮發(fā)法和萃取法，其中較為常用的是沉淀法。此部分在整個(gè)教材中占比較少，但在藥物的水分、灰分和揮發(fā)物等測(cè)定中仍會(huì)使用，因此這部分在理論課中的講述時(shí)間可以相應(yīng)減少，通過實(shí)驗(yàn)課對(duì)葡萄糖的干燥失重實(shí)驗(yàn)，學(xué)生體驗(yàn)了重量分析的意義［6］。學(xué)生在初中化學(xué)就已經(jīng)接觸過干燥這種方法，過程也較為簡(jiǎn)單，所以在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)多向?qū)W生提問，如為何干燥時(shí)需要先在60 ℃干燥一段時(shí)間再升溫至105 ℃至恒重，再引導(dǎo)學(xué)生了解原因。這是因?yàn)橹苯右?05 ℃干燥會(huì)導(dǎo)致葡萄糖融化于結(jié)晶水中導(dǎo)致稱重誤差，60 ℃是為了先讓大部分水分揮發(fā)。經(jīng)過理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)的講解，讓學(xué)生明白通過干燥去除結(jié)晶水并不是簡(jiǎn)單地把樣品放入烘箱烘的過程，使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)重量分析產(chǎn)生興趣。

三、電化學(xué)分析

在分析化學(xué)中整個(gè)電化學(xué)分析理論性較強(qiáng)，而在實(shí)際實(shí)驗(yàn)以及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中只需學(xué)會(huì)操作pH計(jì)即可［7］。本章節(jié)所學(xué)的內(nèi)容，如電位法的基本原理，主要涉及的化學(xué)電池內(nèi)容依舊是無機(jī)化學(xué)內(nèi)容的延伸，主要講述原電池、電解池及各類電極的概念，實(shí)際需要掌握的主要為能斯特方程的計(jì)算與應(yīng)用，而這一部分又與滴定分析中氧化還原滴定部分重復(fù)，在實(shí)際的授課過程中可以依照學(xué)情簡(jiǎn)略。接下來的直接電位法和電位滴定法才是本章節(jié)的重點(diǎn)［8］。直接電位法主要目的是測(cè)定溶液的pH值，此時(shí)應(yīng)舉一些實(shí)例，讓藥學(xué)學(xué)生明白pH值對(duì)保證機(jī)體正?；顒?dòng)至關(guān)重要，如血液的pH值與人體健康的關(guān)系，人的食物結(jié)構(gòu)應(yīng)保持酸堿平衡，這樣才能有效維持血液酸堿平衡，預(yù)防疾?。?］。又如工業(yè)生產(chǎn)中很多情況下要控制溶液的pH值，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，工廠、醫(yī)院等部門的排放水要求達(dá)到一定的pH值等。向藥學(xué)學(xué)生講明生活及工作中pH值舉足輕重的地位后，學(xué)生自然對(duì)這一部分會(huì)提起更多的興趣。電位滴定法，實(shí)際上是對(duì)傳統(tǒng)滴定分析的優(yōu)化，電位滴定通過pH計(jì)顯示的電位變化值代替了傳統(tǒng)滴定分析的pH值突躍，解決了人眼對(duì)指示劑變色不夠敏感的問題，同時(shí)還引入了函數(shù)中難度較低的內(nèi)容——拐點(diǎn)的一階微商為最大值、二階微商為零的經(jīng)典理論，利用圖表以更簡(jiǎn)單直觀的方式呈現(xiàn)電位滴定結(jié)果，把復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化［10］。綜上所述，電化學(xué)分析和傳統(tǒng)化學(xué)滴定分析這兩部分，實(shí)際上是為了突出儀器分析相較于傳統(tǒng)化學(xué)滴定分析的優(yōu)化之處，而傳統(tǒng)化學(xué)滴定分析又是電化學(xué)分析的理論基礎(chǔ)，因此這兩部分的講述需要教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中進(jìn)行調(diào)整。

四、光譜分析

藥學(xué)類專業(yè)的教材中羅列的光譜分析法較多，最主要的包括紫外-可見分光光度法、紅外光譜法、熒光光譜法、原子吸收光譜法、核磁共振波譜法，而光譜法對(duì)藥學(xué)專業(yè)來說最主要的作用是定性、定量以及結(jié)構(gòu)分析［11］。這類儀器分析法是藥學(xué)專業(yè)接觸較多的，教師授課時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況與實(shí)事講述結(jié)合，更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如講述《熒光光譜法》這一章節(jié)時(shí)，可以導(dǎo)入“利用紫外光進(jìn)行驗(yàn)鈔”這一事例。由于驗(yàn)鈔這一事學(xué)生普遍都經(jīng)歷過，所以會(huì)對(duì)這一事例較為感興趣，會(huì)對(duì)此進(jìn)行設(shè)想：為什么在正常情況下我們看不到鈔票的水印，而在紫外燈光下可以看到呢？這個(gè)時(shí)候，教師就可以講述“熒光是由物質(zhì)發(fā)射出的光”這一概念，并解釋鈔票的水印涂有特定的熒光劑，在日光或白光的照射下并不會(huì)發(fā)出熒光，而在紫外光照射下會(huì)發(fā)出比紫外光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的綠光，所以能被人眼觀測(cè)到［12］。與此同時(shí)，還可以引入課程思政內(nèi)容，諸如使用假鈔是最典型的不誠(chéng)信的體現(xiàn)，敦促學(xué)生做人要以誠(chéng)信為本，開展思想政治教育。講述熒光定量的實(shí)際意義時(shí)，教師可以結(jié)合與藥學(xué)相關(guān)的醫(yī)學(xué)內(nèi)容，講述熒光定量RT-PCR（反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)）與親子鑒定的關(guān)系，因?yàn)橛H子鑒定技術(shù)多數(shù)是通過RT-PCR檢測(cè)DNA（脫氧核糖核酸）與RNA（核糖核酸）的轉(zhuǎn)錄完成的［13］。如講述紫外-可見分光光度法時(shí)，教師可以更多地提及利用紫外可見分光光度法進(jìn)行定性的實(shí)際意義。作為藥學(xué)專業(yè)學(xué)生，就業(yè)時(shí)更多地會(huì)去選擇一些關(guān)于藥檢的工作，在工作中會(huì)面臨藥物雜質(zhì)檢查以及藥物質(zhì)量控制。如在制備腎上腺素時(shí)總會(huì)含有副產(chǎn)物腎上腺酮，這是不可避免的，所以在商品腎上腺素中規(guī)定腎上腺酮限量0.06%。面對(duì)這種情況，則可以利用紫外-可見分光光度法中的吸光度比值法，對(duì)腎上腺素與腎上腺酮的含量比進(jìn)行測(cè)評(píng)［14］。從學(xué)生的角度出發(fā)，講述以上三個(gè)例子會(huì)比講述復(fù)雜的光譜檢測(cè)原理更生動(dòng)形象，使課堂豐富多彩。

五、質(zhì)譜分析

質(zhì)譜通過荷質(zhì)比鑒定不同的分子，而通過質(zhì)譜確定分子量能夠獲知的信息有很多，從裂解單個(gè)分子的方向出發(fā)，比如基團(tuán)信息、結(jié)構(gòu)的測(cè)定［15］。對(duì)于藥學(xué)學(xué)生來說，質(zhì)譜最主要的作用在于藥物鑒定以及代謝組學(xué)的評(píng)估，鑒定未知的蛋白質(zhì)，或者比較樣本中蛋白和肽段的豐度分布，用于臨床診斷。所以，在課上可以和學(xué)生更多地提及質(zhì)譜法在藥學(xué)中的應(yīng)用，其不僅可以鑒定某種藥物，還可以鑒定某藥物的代謝過程和形式；可以鑒定與藥物分子作用的大分子，可以鑒定可能的靶點(diǎn)；可以檢測(cè)給藥之后蛋白水平的變化，從而評(píng)價(jià)藥效藥理代謝組學(xué)［16］。因此，在這一部分，教師在課上應(yīng)更多地提及工作中的實(shí)際應(yīng)用而不是一味地講解機(jī)理，有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性。

六、色譜分析

色譜法作為藥學(xué)專業(yè)最重要的儀器技術(shù)之一，包括氣相色譜、高效液相色譜、平面色譜等，除了具備光譜法具有的定性、定量能力之外，還有更重要的分離作用。色譜法的分離作用是利用基于溶于流動(dòng)相中的各組分經(jīng)過固定相時(shí)，由于與固定相發(fā)生作用的大小、強(qiáng)弱不同，在固定相中的滯留時(shí)間不同，從而先后從固定相中流出的性質(zhì)。然而一些教師在講述這一內(nèi)容時(shí)，用較多課時(shí)講述塔板理論、速率理論等較為復(fù)雜的概念，這并不利于學(xué)生更好地理解學(xué)習(xí)色譜法的作用，反而會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒。教師應(yīng)更多地講述色譜法在實(shí)際工作中的定性、定量、分離作用，如藥物的雜質(zhì)檢查，藥物的質(zhì)量控制，藥物制備時(shí)各種產(chǎn)物的分離純化，藥物代謝時(shí)各代謝產(chǎn)物在血液及尿液的濃度檢測(cè)等方面的實(shí)際案例。因此，教師講述液相色譜中最常用的反相化學(xué)鍵合相色譜時(shí)，可以舉例：（1）在通常情況下，C18（硅膠鍵合十八烷基）作為固定相，乙腈-水作為流動(dòng)相，測(cè)定給藥處理后的動(dòng)物血清樣本，以獲得血液含量。也可以C18作為固定相，酸性乙醇作為流動(dòng)相，確定含量后，亦能估算出血液中的藥物含量。（2）若對(duì)動(dòng)物給藥為四環(huán)素、巴比妥酸鹽、止痛藥、解熱藥、糖尿病藥等，對(duì)于這種情況，可以甲醇-水為流動(dòng)相，用C18作為固定相測(cè)量血液或尿液中的含量。在講述這些實(shí)例后，便能向?qū)W生引出反相鍵合相液相色譜法是高效液相色譜中應(yīng)用最為廣泛的方法［14］。從實(shí)際藥物的分析或代謝組學(xué)入手，通過介紹學(xué)生本身有所了解的藥物與液相色譜的相關(guān)性，引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)，從而提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

結(jié)語

總而言之，突出重點(diǎn)并結(jié)合實(shí)際，對(duì)藥學(xué)專業(yè)的學(xué)生精選授課內(nèi)容，加強(qiáng)儀器分析部分的教學(xué)力度，減少化學(xué)分析理論部分的講述，更多用實(shí)驗(yàn)代教，操作代教的方法，可以解決“分析化學(xué)”課時(shí)少、內(nèi)容多的矛盾。通過講述儀器對(duì)藥學(xué)專業(yè)相關(guān)工作的實(shí)際作用，強(qiáng)調(diào)分析化學(xué)的重要性，同時(shí)賦予趣味性，提高藥學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，讓學(xué)生學(xué)習(xí)的同時(shí)樂在其中。當(dāng)然，“分析化學(xué)”的教學(xué)不僅需要教師改變課堂授課思維，還要從教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)大綱等多方面配套改革，才能更好地發(fā)揮作用。最后，教師也需要根據(jù)學(xué)生是否傾向于從事交叉學(xué)科工作，對(duì)部分學(xué)生因材施教，才能給予所有藥學(xué)專業(yè)學(xué)生最有效的幫助。