藥理學實驗教學中創新性科研實驗的探索與嘗試*

◆張紅勝 陳薪宇 張鳳娟 吳同超

作者：張紅勝，博士，北京工業大學生命科學與生物工程學院副研究員，研究方向為分子藥理學；陳薪宇、張鳳娟、吳同超，北京工業大學生命科學與生物工程學院（100124）。

藥理學是聯系基礎醫學與臨床醫學之間的橋梁學科，同時又是北京工業大學生命科學與生物工程學院生物技術專業一門重要的專業課程。藥理學實驗課是藥理學理論教學內容的重要補充和擴展，是學生將課堂上所學到的理論知識聯系實際的重要實踐過程。通過藥理實驗課程的學習，一方面加深了學生對藥理學理論教學的理解和吸收，另一方面為學生將來的學習和工作打下了堅實的基礎。

但是目前由于總教學學時數的限制，生物技術專業僅安排了6次藥理學實驗課（8學時／次），這樣就形成了一個局面：總學時數相對較少，遠遠不能滿足學生對知識的渴求。藥理學實驗是一門實踐性很強的實驗課程。傳統的藥理學實驗教學主要以驗證性實驗為主，學生普遍感到課程的枯燥乏味，甚至出現應付和抄襲實驗報告的情況出現。

結合生物技術專業的實際情況，藥理學實驗安排在大四的第一學期，而畢業設計安排在大四第二學期，且有大部分學生會涉及到細胞培養相關的實驗課題。因此，保留動物基本技術操作和一些經典驗證性實驗如抗炎藥物實驗、鎮痛藥物實驗等。另外著重以藥物抗腫瘤細胞增殖效應為主題，在藥理學實驗課堂教學中采取創新性科研實驗的探索和嘗試，取得不錯的效果。

1 藥理學創新性科研實驗的準備

在進行藥理學實驗課堂教學前做好充分的教學準備工作。準備工作分為四個部分。

1）腫瘤細胞株的選擇：選擇多種不同類型的腫瘤細胞株，如肺癌細胞、乳腺癌細胞、宮頸癌細胞、膠質瘤細胞等。實驗課開課前一個月完成細胞的復蘇及傳代工作。由于生物技術班本科生前一學期剛進行完細胞生物學的實驗，因此細胞培養工作不會成為實驗教學中的難點，同時對學生的細胞實驗操作進行鞏固和加強。

2）藥物的選擇：選擇四種具有抗腫瘤活性成分的天然產物單體有效成分作為實驗藥物，同時指導學生進行相關的文獻調研工作。

3）實驗耗材及試劑的準備：準備實驗中所需的細胞培養用品，如細胞培養瓶、96孔細胞培養板、細胞吸頭、EP管、離心管等，細胞增殖試劑盒的訂購。

4）預實驗：進行抗腫瘤細胞增殖的預實驗，為學生進行正式實驗做好有效的參考。

2 學生根據不同的實驗主題，設計實驗方案

首先，在藥理學實驗課堂教學中，根據科研項目的基本模式，介紹藥理學創新性科研實驗的基本步驟：1）科研選題；2）設計實驗方案、優化并最終確定；3）實驗方案的實施；4）實驗結果分析及討論；5）實驗報告撰寫；6）PPT匯報及總結。通過創新性科研實驗程序的介紹，使學生熟悉和了解今后科研課題開展和實施的雛形。同時部分參加過學校星火基金項目和國家大學生創新實驗計劃的學生可以在實驗的開展過程中起主導作用。學生初步了解創新性科學研究的概念和基本過程，了解創新科研性實驗與科研工作的相關性。

根據實際情況，將抗腫瘤細胞增殖實驗分為兩個主題：1）同一種藥物對不同種腫瘤細胞株細胞增殖抑制作用的比較；2）不同藥物對同一種腫瘤細胞株細胞增殖抑制作用的比較。學生以六人為一個實驗小組，充分給予每個學生自主性，發揮他們的創新能力，結合小組成員的興趣選擇確定本小組實驗主題。接下來，實驗小組進行適當的分工與合作，每個小組成員利用圖書館數據庫檢索查閱相關文獻資料，了解國內外研究前沿現狀，經過小組課后討論，設計出翔實、科學、合理及可行的實驗方案，包括所選用的腫瘤細胞株、細胞培養用品；所選用的實驗藥物以及藥物濃度和配制藥物的方法、藥物的無菌處理方法等；擬采取的實驗步驟；擬觀察的實驗指標及預期實驗結果等。在實驗設計的過程中，讓學生體會科研項目的提出模型，培養學生的創新能力，為將來從事科研及相關工作打下堅實的基礎[1]。

3 優化并最終確認實驗方案

每個實驗小組完成實驗設計方案后，在課堂教學中，各小組選出一名代表以PPT答辯的形式匯報實驗目的、實驗材料、操作步驟、預期結果等方面的實驗方案，全班學生展開集體討論，針對設計方案的目的性、創新性和可行性進行論證。討論課結束后，各實驗小組根據討論結果優化，進行小組成員的分工與合作，并最終確定實驗方案。

4 實驗方案的實施

學生進入正式實驗階段，首先進行實驗的準備工作，學生在教師的指導及同組學生的協助下，細胞傳代培養及接種96孔培養板，講解實驗藥物濃度的計算、配置和稀釋，各小組準備好實驗藥物。接種細胞第二天后，觀察每組細胞的形態，然后加藥處理。第三天進行細胞增殖的檢測，在實驗的間隙講述檢測的原理。在學生實驗的過程中，一方面要求各小組成員之間相互協助與監督，培養學生的團隊合作精神；另一方面及時掌握各小組的實驗進展情況，由于細胞培養需要無菌操作，雖然學生進行細胞培養操作的練習，但在實際操作過程中仍然有不少錯誤的操作技術出現，因此要及時糾正學生的錯誤，避免影響后續實驗的進行。同時，在實驗過程中允許學生大膽創新和操作，注重學生基本實驗技能和科研創新能力的培養，培養學生獨立工作能力。

5 實驗結果處理，完成實驗報告

實驗完成后，各實驗小組對原始實驗數據進行數據處理，包括細胞增殖抑制率的計算、統計學處理，分析實驗結果，完成實驗報告。課堂上講解統計學處理的方法以及其在今后科研工作中的重要意義。要求學生在實驗報告中結合所查閱的參考文獻對實驗結果進行分析討論，提出自己的見解和觀點；同時對實驗結果與預期結果有較大偏差，分析可能的原因和今后需要著重注意的地方。通過實驗報告的完成，不斷培養學生的科研創新能力、分析問題解決問題的能力，同時也鍛煉和提高了學生的論文寫作能力。

6 實驗結果答辯會及實驗總結

各實驗小組選出一名代表以PPT的形式匯報實驗方案、實驗結果及分析討論等，時間在15分鐘左右，然后接受老師和同學們的質詢，并給予答復。同時各小組之間有交叉重復的實驗組進行比較分析，討論產生的原因。最后，教師從實驗方案、學生實際操作情況、實驗結果和討論分析等多方面對實驗進行總結，激發學生的學習興趣，促進學生創新能力的培養。

藥理學實驗課程結束后，大部分學生對創新性科研實驗的開展反應良好，創新性科研實驗比同時開展的驗證性實驗對學生學習的幫助性更大，學生的綜合素質和創新能力得到提高[2]。通過這次藥理學創新性科研實驗有益的探索與嘗試，增加了學生自主設計實驗的能力，增強了學生獨立操作實驗的機會；同時在實驗的過程中，學生在實驗方案的設計和實施過程主動查閱文獻資料，積極思考，提出問題，分析問題和獨立解決問題，充分發揮主觀能動性，極大地提高了他們的科研創新能力[3]。

藥理學創新性科研實驗的開展是對傳統藥理學實驗教學的改革。另外，藥理學創新性科研實驗教學對授課教師也提出了更高的要求，面對挑戰，教師應不斷擴展知識，充實自我。不僅要及時更新自己的藥理學知識，同時要了解藥理學前沿進展，將藥理學前沿進展同藥理學學生自主設計的創新性科研實驗緊密地結合在一起，給予學生新的引導和啟示。因此，藥理學創新性科研實驗教學做到了教學相長。

綜上所述，藥理學創新性科研的開展實驗是理論聯系實踐的橋梁，將藥理學理論知識和實驗教學有機結合起來。利用科研前沿等資源，豐富教學手段和開展學生自主實驗設計等，才能有利于學生能力的提高，通過科學合理地驗證，才能真正掌握藥理學的精華。在藥理學實驗教學改革過程中，藥理學創新性實驗的開展，重視培養學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力，同時結合科學評價及反饋，促進藥理學實驗教學質量的提高，從而為本專業創新性人才的培養奠定堅實的基礎。

[1]樂江，汪暉，武漢生，等.藥理學探索性實驗中教學方式的改革[J].山西醫科大學學報：基礎醫學教育版，2005(6)：638-640.

[2]李韜，閆位娟，農嵩.開展設計性實驗 培養學生自主能力[J].醫學教育探索，2007(12)：1143-1144.

[3]倪再玉，李夏春.自主實驗設計與實施在藥理學實驗技術課程中的應用[J].醫學理論與實踐，2009(2)：242-243.