“藥物色譜分析”課程教學中大學生創新思維的培養

2019-03-15 04:35:25張云靜

安徽化工 2019年2期

吳歡，吳虹，周安，張云靜，王雷，王丹，張勇

（安徽中醫藥大學藥學院，安徽合肥230038）

色譜分析是一種物理或物理化學的分離分析方法，該法是利用某一特定的色譜系統對多組分樣品進行分離分析，具有分離效率高、分析速度快、靈敏度高、選擇性好及樣品用量少的特點，已廣泛用于藥品研發、質量控制、生產流通和臨床使用等領域[1]。高等中醫藥院校開設的“藥物色譜分析”課程內容主要涉及色譜的基本理論（如踏板理論、速率理論、色譜峰展寬的柱外因素、分離度及影響因素等）、基本方法（如薄層色譜法、氣相色譜法、毛細管電泳法、高效液相色譜法及色譜- 質譜聯用技術等）和它們在中藥、化學藥物、生物藥物和體內藥物分析中的應用[2]。掌握色譜分離分析技術已成為衡量藥學類本科生專業素質的指標之一。

筆者針對“藥物色譜分析”課程的特點與要求，構建教師引導和學生探索式學習為一體的教學模式，采用靈活的教學方法，不斷向學生滲透創新意識與理念，指導學生能夠針對不同類型成分、不同類型樣本自行設計最優色譜分離分析方法，積極培養學生的創新思維。

1 顛覆灌輸式教學，激發學生學習興趣

在很長的一段時間內，我國高等教育都是采取以教師為主體、課本為中心的灌輸式教學模式[3]，學生一直處于被動接受狀態，很少或無法積極主動思考、探索和實踐，因此缺少批判、質疑精神，缺乏開拓思維的能力[4]。在大學生涯中，作為潛能存在的創造性、獨立性得不到尊重和發展?！皩W起于思，思源于疑”，疑是打開知識大門的鑰匙，是智慧寶庫的敲門磚。學生的質疑設問是學生積極主動的表現。有了疑，就有了求知欲。因此，在教學過程中引導和鼓勵學生質疑，讓他們的思維活躍起來，積極主動地思考、探索，才能引領他們通往知識的殿堂。

“藥物色譜分析”這門課程除具有信息量大、知識面寬的特點外，還有很強的應用性。那么我們就可以依據“應用”做文章，構建以問題為基礎的教學方式（Problem Based Learning, PBL），使學生投入到問題中，通過自主積極探索和相互協作來解決問題，從而更好地學習隱藏在問題背后的相關專業知識，逐步形成自主學習和解決問題的技能[5]。例如，在講授氣相色譜法測定人血漿中硝酸異山梨酯濃度時，先給出該化合物的化學結構，然后告訴學生硝酸異山梨酯氣霧劑給藥后血藥濃度很低，最高血藥濃度在10 ng·mL-1以下，那么在復雜生物基質中如何分離分析該痕量藥物呢？檢測器如何選擇？色譜柱如何選擇？內標如何選擇？設置進樣口溫度、色譜柱溫及檢測器溫度時需要考慮哪些因素？讓學生依據已學的氣相色譜相關知識和硝酸異山梨酯化學結構特征對上述問題進行分析和討論。

現代色譜分析中有多重技術手段已成為藥物質量控制的重要工具[6]，《中國藥典》中多數藥物的含量測定、雜質檢查都采用色譜分析方法，此外還有化學法和光譜法，不妨就此請學生討論色譜分析法與化學法、光譜法在適用范圍、靈敏度方面的差別，以及它們在藥物分析過程中各自的優、缺點。這樣讓學生成為課堂上的主角，活躍課堂氣氛，增加學生學習興趣。

2 培養學生的邏輯性思維

新知識的提出是建立在創新性思維基礎之上的。創新思維具有很強的求異性，能夠突破固有的思維藩籬，靈活捕獲重要訊息并開放式探尋問題的解決之道。邏輯思維是指思維主體基于感性認知對客觀對象的相關信息進行有意識地抽象、推理、加工制作的思維過程。雖然邏輯思維有別于創新思維，但兩者又關系密切。邏輯思維能助推知識創新找到研究方向，為知識創新保駕護航。任何一個科學問題的探索，既需要創新思維的啟發和催化，又需要邏輯思維的科學論證與嚴密推導。

例如在講解復方丁香吸入劑的氣相色譜分析時，要求分離該復方中四種主要成分（丁香酚、薄荷醇、龍腦和異龍腦），看到這四種成分的化學結構后，學生能夠判斷出它們都是含有一個羥基和十個碳原子的中等極性烷烴，能根據化學結構特征選擇火焰離子化檢測器，根據“相似相溶”原理及待測物分子量的大小選擇含有強極性固定液的色譜柱。這些仍不足以較好地分離分析這四種成分，主要是因為薄荷醇、龍腦和異龍腦的化學性質接近，均為含有一個羥基和一個飽和六元環的單萜類化合物，色譜保留能力接近；而丁香酚則不同，其分子結構中含有的酚羥基和甲氧基與極性固定液的保留能力更強。采用較低柱溫分離時，丁香酚容量因子太大，保留時間過長，峰形嚴重展寬，靈敏度降低，甚至無法檢測；而采用較高柱溫時，薄荷醇、龍腦和異龍腦因保留能力接近而無法分離。這種情況如何處理呢？動態改變色譜柱溫是否能達到主要成分的完全分離？是否還有其他方法能完成分離？學生分組討論后回答上述問題。在這一師生互動過程中提高學生邏輯性思維能力。學生以后遇到類似問題應能系統地、綜合地搜集信息，注意各影響因素之間的內在聯系，以更好的解決復雜組分分離分析的問題。

3 培養學生的發散性思維

發散性思維又稱求異思維，是指在為解決某一問題進行多視野、多側面和多層次的思考，思維呈多維發散狀。發散性思維能力較強的學生，善于多角度思考問題，對于標準化解決方案常能提出質疑，這雖然可能會將課堂討論引向一個非預設的方向，但有利于學生的自由思考，對學生創新思維的形成起著重要作用。在“藥物色譜分析”教學過程中，教師應善于引導學生多角度看待問題，為問題的解決探尋多種方案，激發學生發散性思維。例如在講授離子對色譜時，向學生提問如何采用色譜技術分析食品中的三聚氰胺，這時學生往往會形成思維定式，認為三聚氰胺屬于強極性化合物，應采用離子對色譜法，即在流動相中加入離子對試劑庚烷磺酸鈉，以常規反相C18 柱進行分離分析；這時應鼓勵學生積極思考，除了離子對色譜法之外，還有其他方法嗎？引導學生發散思維，跳出思維定式，是否可以不改變流動相系統，改變固定相系統，采用親水相互作用色譜法來分離分析呢？又或者跳出液相色譜技術，采用氣相色譜及其聯用技術呢？這些開放性問題的提出對培養學生的發散性思維大有裨益。

4 培養學生獨立性思維

具備一定知識儲備且具有思維獨立性的個體能夠依據自身標準來對客觀事物作出評價與判斷。依賴他人的贊揚或認同往往與創新思維背道而馳。因此，在“藥物色譜分析”課程中培養學生創新思維，就應該多鼓勵、多引導學生獨立思考問題?，F在校園均設有電子閱覽室，大部分大學生也都有自己的電腦，查閱資料對他們來說已不是難事。除了與老師、同學交流外，學生還可以通過互聯網獲得相關信息，與所學專業知識作對比，也能找到解決問題的方法。色譜技術經過百余年的發展，其理論不斷深入，技術日臻完善，同時，隨著化學、物理以及現代科技的發展，色譜儀器及組件不斷進步，分離分析能力逐步提升，研究對象也不斷增加，但“藥物色譜分析”（人衛版）課本卻未更新新知識、新內容，筆者要求學生對最新的色譜方法（如超高液相色譜、二維色譜、微流控芯片等）的原理及應用進行自主學習。根據自主學習內容，筆者選擇一種藥物，讓學生嘗試自行設計該藥物及其雜質的最優色譜分離分析方法，有意識地培養學生獨立性思維，然后，學生間相互分享自主學習內容并進行討論，不僅拓寬了他們的眼界，也提高了他們解決實際問題的能力。

5 培養學生實踐創新

因驗證性實驗通常是學生按照講義機械地操作，在實踐學習過程中處于被動角色，不利于培養學生創新能力[7]。為克服驗證性實驗的不足，我們應充分利用大學生創新創業平臺，充分調動教研室老師申報大學生創新性實驗，積極引導學生參與到創新性研究項目中去[8]。指導學生自行調研研究背景、查閱文獻和設計實驗方案；與老師討論后，進行實驗條件摸索，作圖并處理數據，寫出實驗報告或論文。這樣學生運用自身所學、所思和解決實際問題的能力，參與了一個完整的創新性實驗，拓展了視野，激發了學生的主動性和對創新研究的熱情。在培養學生創新思維與能力的同時，還使實驗室色譜分析相關儀器資源得到充分利用。