以能力培養為導向的藥物分析綜合設計性實驗的設置與實踐

馬麗，余露山，姚彤煒

摘要：圍繞藥品質量控制，以學生能力培養為導向，構建藥物分析綜合設計性實驗，設計跨學科的綜合性設計性實驗，展開各種自主性實驗和實踐活動，以提高學生全面控制藥品質量觀念和藥品檢驗勝任能力，培養學生的創新意識、獨立工作能力和運用所學知識來解決藥品質量問題的實際工作能力。

關鍵詞：藥品質量；藥物分析；綜合設計性實驗

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）12-0075-04

藥物分析是一門研究和發展藥品全面質量控制的方法學科，作為藥學科學研究中的“眼睛”，是藥學專業教學計劃中設置的主要專業課程。藥物分析實驗課是藥物分析課程的重要組成部分，旨在培養學生熟練的分析操作技能，具備藥品質量控制工作的勝任力；理論聯系實際的學風，嚴謹、科學的工作作風和改革進取的創新能力。浙江大學“藥物分析”自2007年被評為國家級精品課程以來，經過5年的建設，形成了自己的課程教學特色，經歷了實踐-改革-實踐，從傳統的以驗證性實驗為主，為理論教學服務的施教模式，轉變為以學生為主體、教師為主導，理論-實踐、傳統-現代、教學-科研相互融合與統一的新型教學模式。尤其是圍繞藥品質量控制而構建的藥物分析綜合設計性實驗，培養了學生的綜合能力。

一、實驗教學改革思路

高教[2007]2號文件[1]指出：“深入實施素質教育，培養適應經濟社會發展需要的數以萬計的專門人才和一大批拔尖創新人才”；要求“增加學生自主學習的時間和空間，拓寬學生知識面，增強學生學習興趣，完善學生的知識結構，促進學生個性發展。創造條件，組織學生積極開展社會調查、社會實踐活動，參與科學研究，進行創新性實驗和實踐，提升學生創新精神和創新能力”。《藥物分析實驗》教學面向的是大三下半年的學生，經過上半年的專業基礎課程的學習，學生具備了一定的專業基礎知識和實驗技能，同時開課時間又與藥劑學、天然藥物化學等同步，具備良好的開設綜合設計性實驗的環境與條件。因此，我們根據高教文件精神和藥物分析課程特點，圍繞藥品質量控制的主要方面，對傳統的藥物鑒別、檢查和含量測定等實驗內容進行精心選擇，并在此基礎上開設多學科合作的綜合設計性實驗，突出藥物分析技術在藥物研究不同領域中的“眼睛”作用。同時給學生提供課外個性化自主實驗和社會調查訪談活動平臺[2]。通過開展上述一系列有關藥品質量控制的實驗、實踐活動，旨在提高學生對藥品分析檢驗的勝任力和全面控制藥品質量的意識；培養學生發現問題、分析問題、綜合運用所學知識解決實際問題的獨立工作能力和創新思維能力。

二、實驗內容與教學方法的改革

1.以問題為基礎的綜合設計性實驗。選擇典型藥物或代表性實驗內容，經適當改進后成為綜合設計性實驗。將相互關系密切的不同課程的實驗教學內容進行整合，如合成藥物的純度分析（藥物化學—藥物分析綜合）；中藥提取物的質量評價（天然藥物化學—藥物分析綜合）；制劑制備與質量分析（藥物制劑—藥物分析綜合）等，使學生明確藥物的制劑處方的篩選、工藝評價、天然藥化中有效成分的提取和化學合成藥物的純度檢查等離不開藥物分析的“眼睛”作用。

（1）高效液相色譜（HPLC）法綜合設計性實驗。HPLC法近20年來發展迅速，已成為藥品質量控制的主要分析技術，各國藥典收載品種的含量測定、有關物質檢查和鑒別試驗中應用HPLC法的比例已大大超過其他儀器法和容量法。縱觀中國藥典收載品種分析方法的變遷，HPLC法已從上世紀八九十年代的少量先進分析技術逐漸成為現今的常規分析技術，研究單位、制藥企業使用HPLC儀早已普及。但在高校實驗室，由于經費等原因，不能像普通小型儀器、容量儀器那樣大量配備，同時因為儀器本身的特點，在使用維護上均較費時，學生實驗往往不能親自動手操作或只能在老師設定好的條件下分別進1～2針樣品、抄幾個數據進行計算而已。

為改變這種脫離實際工作的教學現狀，我們利用學院實驗教學中心平臺，在藥物分析及相關實驗課程中加大了HPLC色譜實驗的比例，摒棄驗證性實驗的教學方法，將HPLC實驗改為綜合設計性實驗，并加長教學時數，著重培養學生如何進行色譜條件的選擇和獨立進行大型儀器的基本操作訓練。我們設置了藥化—藥分、天然藥化—藥分等多學科交叉的HPLC法綜合設計性實驗。以學生在《藥物化學設計性實驗》課中自主合成的普魯卡因、依普黃酮、依帕司他、《天然藥物》課中提取的蘆丁等8個藥物或化合物為研究對象，開展藥物的HPLC色譜純度分析綜合設計性實驗。

教學方式采用教師命題，學生首先帶著問題，利用課余時間，以小組為單位進行文獻查閱、討論和實驗方案設計。然后進行課堂交流、教師點評、確定初始實驗方案。再在規定的實驗課時間，在教師指導下按預定的初步方案進行實驗，并根據實際測試結果，改進實驗條件，獲得最佳結果，完成實驗任務，最終提交研究論文。通常實驗設計以4人為一小組，實際操作以2人為一組。因各小組分析的藥物或化合物的品種、質量各不相同，教師可按實際分析測試的難易程度，指導學生設定最終實驗目標。例如，對于沒有文獻參考的或純度較差的化合物，以找到較適宜的色譜條件為主要實驗目的；而對于純度較好又有對照品的藥物，在選擇最佳色譜條件的基礎上可進一步要求學生進行定量分析或部分方法學研究內容。

通過以上實驗方案的設計與實踐，使學生熟悉HPLC法中流動相組成、比例、pH值變化、離子強度等因素對色譜結果的影響，以及如何進行色譜條件的選擇，以找到最佳實驗方法。

（2）氣相色譜（GC）法綜合設計性實驗。氣相色譜（GC）法適合于揮發性多組分的分析，廣泛應用于藥品中殘留溶劑的檢測、農藥殘留量檢測、揮發性藥物成分的含量測定。近年來藥品中殘留溶劑對人體的危害性已越來越受到人們的重視，各國藥典均收載了殘留溶劑測定方法。因此，氣相色譜（GC）法測定藥品中殘留溶劑的實驗也是《藥物分析實驗》課程教學的主要內容之一。由于殘留溶劑測定的主要對象是原料藥（包括中藥提取物），且取用量大，購買有一定困難。為此，我們利用教師的新藥研制科研項目，設置了中藥三七、淫羊藿、杭白菊提取物，化學藥厄多司坦、法舒地爾等原料藥中殘留有機溶劑的氣相色譜（GC）綜合設計性實驗，采用與“HPLC法綜合設計性實驗”同樣的教學方法，讓學生通過文獻查閱，對預實驗的某一藥物中可能存在的23種殘留溶劑的測定方法進行歸納總結，設計實驗方案。根據樣品與殘留溶劑的性質，選擇合適溶劑與前處理方法；根據不同殘留溶劑的限量要求、配制樣品溶液和標準溶液的濃度；參考藥典和文獻方法設定初步的色譜條件。根據初始結果，調整柱溫、載氣流速、分流比等，觀察色譜分離情況，從中選擇最佳實驗條件，然后進行定性、定量分析。

通過GC設計性實驗，使學生掌握藥品中殘留溶劑測定原理、計算方法；熟悉了氣相色譜儀工作原理、色譜條件的變化對分離結果的影響以及如何進行GC色譜條件的選擇。

（3）維生素C制劑工藝與質量控制設計性實驗。“維生素C制劑的制備”與“維生素C制劑的質量分析”分別是藥劑學和藥物分析的常規實驗，我們將兩門課程的實驗進行整合，在制定教學計劃時整體考慮兩個實驗項目的前后次序、實驗組別、實驗內容與教學要求等。首先學生在藥劑學實驗課中通過處方設計、工藝篩選，制備得到維生素C注射劑或片劑。一般學生按每812人為一大組，再以23人為一組分成若干小組，每個大組選擇一個因素（如處方設計），每個因素有3～4個水平（如不同處方），每個小組承擔一個水平的實驗內容。然后經藥物分析實驗對制劑進行質量分析，比較考察工藝、處方、處理工序等因素的不同對制劑質量的影響；并采用不同的定量分析方法，如《中國藥典》方法（碘量法）和文獻方法（高效液相法、紫外法、旋光法）進行測定。每個小組選擇一種測定方法，對大組中各小組制得的產品進行分析比較（如不同處方所得產品的含量比較），同時對各小組采用不同方法測定同一制劑的結果進行比較，了解各種分析方法的特點。使學生在掌握正常制劑工藝、常用分析方法的原理、操作、計算方法的同時，熟悉制劑工藝和分析方法選擇依據，熟悉制劑分析特點。

2.以能力為導向的個性化自主實驗。藥物分析是實踐性非常強的學科，但實驗課教學時數有限，難以使學生盡興發揮。如何延伸實驗課教學，因材施教，使部分學有余力的學生在實驗研究能力上得到進一步提高和鍛煉？我們在課時外開設了20多個自主實驗，供學生自由選擇，實驗內容均圍繞藥品質量控制開展，涵蓋了與藥品質量檢測相關的鑒別實驗、雜質檢查和含量測定。學生以2人為1組選擇一個或數個實驗內容，在教師指導下，自行查閱文獻，自主設計實驗方案和準備必要的試藥儀器等，利用課余時間獨立完成實驗內容，對實驗結果進行分析討論，寫出實驗報告，并在課堂上進行交流。

個性化自主實驗強化了自主性、研究性學習。充分發揮了學生的主觀能動性和提高了學生的創新思維能力，使實驗教學由被動模式轉變為主動模式。通過充滿探索性的實驗過程，讓學生體驗了失敗與成功的滋味，領略了科學研究的艱辛，一些看似簡單的實驗，實際操作起來并不簡單，只有通過親身經歷才會體悟。個性化自主實驗培養了學生在文獻綜述、實驗設計、分析問題和解決實際問題方面的綜合能力。

3.模擬新藥研制過程的研究創新性實驗。為進一步加強學生自主創新能力的培養，我們以創新藥物研究為主線，將新藥研制中密切相關的藥化、藥理、藥劑、藥分四門專業課程有機地結合起來，為高年級學生開設模擬新藥研制過程的《綜合藥學實驗》。根據新藥注冊要求，藥物分析實驗承擔了對合成原料藥的質量跟蹤、有關物質的鑒定與純度分析、制劑處方篩選中的質量分析、原料藥和制劑的質量標準制訂與起草說明等，其實驗研究貫穿新藥研制整個過程。[3]

該實驗教學分為三個階段：①開題：實驗方案設計與點評。②實驗：方案實施。③答辯：新藥注冊資料的撰寫與論文答辯。教學方式以研究生培養方式，采取全開放式、自主性、研究性教學模式，充分發揮學生的主觀能動性和教師的主導作用。學生通過實驗—失敗—再實驗—直至成功，模擬創新藥物研制過程，從中提高創新思維能力和綜合運用所學知識去分析問題、解決實際問題的能力，使理論與實際相聯系。尤其是使學生熟悉了如何運用HPLC色譜技術，指導藥物合成、結晶等工藝技術的改進，以獲得理想的合成產品；如何根據藥物和有關物質的性質，選擇適宜的HPLC測定方法，以有效控制雜質限量，使實驗教學更接近于實際工作。

三、實驗教學改革成效

1.學生評價。通過問卷調查、學生座談會等形式評估實驗教學改革成效。大多數學生認為“設計性實驗和研究性自主實驗非常好，使學生全面了解了藥品分析工作的全過程，通過查閱文獻、班組討論，最后動手實踐，將理論與實踐進行了統一，收獲很大，希望能多開設這樣的實驗”；“實驗課程安排緊湊，實驗內容涉及多學科知識，能夠通過實驗對各學科知識間的相互聯系有個系統的把握”；“實驗過程中帶教老師能夠詳細地講解與實驗相關的各類分析儀器的使用及故障排除，這些知識都是課本上無法學到的”。表1和表2分別為學校2012年教務網上2009級學生對《藥物分析實驗》和《綜合藥學實驗》課程的評價。從表中各項評價指標得分和課程總得分可知，90%的學生對該兩門實驗課程感到非常滿意。比較前幾屆學生對該兩門課程的評價，得分和滿意率與該屆學生基本一致，說明歷屆學生對藥物分析實驗教學改革的認可。

2.教改成果。通過近5年的國家精品課程的建設，出版了《藥物分析》、《藥物分析實驗教程》等主、參編教材8本，出版了藥物分析實驗視頻光盤，匯編了每屆學生自主實驗論文集，其中個性化自主性實驗“測定維生素A的三種方法比較”的學生論文已發表在《實驗室技術與管理》雜志上[3]。團隊成員近3年中發表教改論文3篇，獲得各級教改項目3項，《藥物分析》又于2010年獲得國家級精品（網絡）課程，藥物分析實驗教學改革作為藥學實驗教學改革的重要組成部分，兩度獲得校級教學成果一等獎。

四、結語

通過藥物分析綜合設計性實驗的實踐，使學生鞏固了藥物分析專業知識，加深理解了藥物分析學科在藥學研究領域中的“眼睛”作用，拓寬了學生的知識面，增強了學生的學習興趣，完善了學生的知識結構；培養了學生的創新思維能力、科研興趣和解決實際問題的獨立工作能力；提高了學生對藥品質量分析的勝任能力，為其后續進一步深造或走上工作崗位打下了良好的實驗基礎。

參考文獻：

[1]教育部.教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見[Z].教高[2007]2號.

[2]姚彤煒，余露山，蔣惠娣.自主性實驗實踐活動培養學生綜合能力[J].醫學教育探索，2007，6（10）：892-894.

[3]錢玲慧，廖佳宇，李亞妮，等.測定維生素A的三種方法比較[J].實驗技術與管理，2012，29（5）：43-48.

作者簡介：馬麗（1977-），女，碩士，從事藥物分析實驗教學與研究。