藥學(xué)院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)新理念的思考與探索

亓 霞 馬 驕 孫 言

(沈陽(yáng)藥科大學(xué)醫(yī)療器械學(xué)院 遼寧 沈陽(yáng) 110016)

藥學(xué)院校的物理學(xué)，是為藥物檢驗(yàn)、藥物分析、藥物研發(fā)打基礎(chǔ)的學(xué)科.物理學(xué)的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，猶如人的兩條腿，缺一不可，二者必須密切配合才能快速前進(jìn).因此，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，也是衡量物理學(xué)教學(xué)效果的一把尺子，必須引入新的教學(xué)理念，采用新的方法和手段，使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)適應(yīng)藥學(xué)學(xué)科的發(fā)展，為培養(yǎng)合格的藥學(xué)人才打好基礎(chǔ).

1 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新理念

1.1 由單科教學(xué)向復(fù)合型教學(xué)模式轉(zhuǎn)化

當(dāng)今社會(huì)，科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)出各學(xué)科間相互滲透、相互融合的發(fā)展趨勢(shì)，學(xué)科間的研究方法和手段也在相互借鑒、相互引用.物理學(xué)在藥學(xué)院校中已不是單純的基礎(chǔ)性學(xué)科，還涉及到線性代數(shù)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、測(cè)量學(xué)、誤差理論、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等多個(gè)學(xué)科的知識(shí).因此，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，必須要改變以往只注重基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，忽視將上述學(xué)科內(nèi)容融入到實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象.要廣泛吸取相關(guān)學(xué)科的科研成果，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，進(jìn)行融合和運(yùn)用，做出相應(yīng)備注和提示，進(jìn)一步討論相互關(guān)聯(lián)性.由單科物理學(xué)知識(shí)的傳授，逐步向多學(xué)科知識(shí)滲透，進(jìn)而提高學(xué)生綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)的能力.

1.2 開(kāi)設(shè)具有藥學(xué)特色的物理實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，常以總論講授物理學(xué)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，以各論闡述提高性實(shí)驗(yàn)，這種以物理學(xué)單學(xué)科縱向系統(tǒng)進(jìn)行分類(lèi)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，僅側(cè)重于物理學(xué)基本知識(shí)和原理的介紹，沒(méi)有針對(duì)藥學(xué)院校的特點(diǎn)去設(shè)置具有藥學(xué)特色的實(shí)驗(yàn)；而物理學(xué)與藥學(xué)內(nèi)容相融的綜合實(shí)驗(yàn)，可以更好地適應(yīng)藥學(xué)學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，更靠近藥物檢測(cè)、藥物分析、藥物研發(fā)的實(shí)際，這樣的實(shí)驗(yàn)有助于開(kāi)拓學(xué)生看問(wèn)題的深度和廣度，提高全面分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.例如,利用旋光度鑒別藥物，利用光度計(jì)測(cè)定藥品含量，利用壓力傳感器測(cè)定人體血壓，血液流變學(xué)參數(shù)測(cè)定，人耳聽(tīng)覺(jué)聽(tīng)閾的測(cè)量等實(shí)驗(yàn).

1.3 及時(shí)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中納入藥學(xué)新技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，信息化程度日益發(fā)達(dá)，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)跟上時(shí)代的步伐，及時(shí)反映新的科學(xué)進(jìn)展和技術(shù)，滿(mǎn)足藥學(xué)學(xué)科發(fā)展的需求.徹底改變長(zhǎng)期以來(lái)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容一成不變，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與藥學(xué)發(fā)展相脫節(jié)的局面.這就需要實(shí)驗(yàn)教師勇于創(chuàng)新，敢于探索，隨時(shí)研究藥學(xué)領(lǐng)域的最新科研成果.例如,毛細(xì)管電泳法在藥物鑒別和含量測(cè)定中的應(yīng)用；靜電吸附法在藥學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用；超臨界流體色譜技術(shù)在中藥化學(xué)成分分離分析中的應(yīng)用；膜分離技術(shù)在中藥制藥領(lǐng)域中的應(yīng)用等.建立更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的機(jī)制，用全新的教育理念將藥學(xué)新技術(shù)融入到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，徹底改變物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與藥學(xué)學(xué)科發(fā)展相脫離的狀況.

2 新理念指導(dǎo)下的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段

2.1 問(wèn)題切入教學(xué)模式的應(yīng)用

以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以如何講授課程內(nèi)容來(lái)設(shè)計(jì)的，學(xué)生處于被動(dòng)接受的學(xué)習(xí)狀態(tài).教育心理學(xué)揭示，當(dāng)教師與學(xué)生處于彼此互動(dòng)狀態(tài)時(shí)，學(xué)習(xí)效果最佳，具有事半功倍的作用.問(wèn)題切入教學(xué)模式，就是充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情、參與意識(shí)、主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性思維.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，課前設(shè)計(jì)好具體問(wèn)題的切入點(diǎn)及方法.例如，在灌裝旋光管時(shí)提出“具有一定黏稠性的藥物裝入旋光管時(shí)如何避免氣泡的產(chǎn)生”；在光度計(jì)的調(diào)節(jié)和使用時(shí)提出“光柵平面不通過(guò)分光計(jì)的轉(zhuǎn)軸時(shí)，對(duì)測(cè)量衍射角有無(wú)影響”等.討論由淺入深，可由單純物理現(xiàn)象到各學(xué)科知識(shí)的融會(huì)貫通.問(wèn)題切入教學(xué)模式可即時(shí)穿插在每節(jié)實(shí)驗(yàn)課中，也可在各階段總結(jié)時(shí)，歸納共性問(wèn)題進(jìn)行綜合性討論.教師要善于抓住牽引學(xué)生的主線，為學(xué)生提供表達(dá)自己想法和觀點(diǎn)的機(jī)會(huì).問(wèn)題切入教學(xué)模式不僅能及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中學(xué)生掌握知識(shí)的情況，還能加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解.

2.2 慕課在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

慕課是在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)上新興的一種開(kāi)放式教學(xué)模式，具有資源豐富、不受時(shí)間限制、靈活多樣、反復(fù)學(xué)習(xí)等特點(diǎn).由于慕課常常是一流高?；蚨嘈Ｂ?lián)合開(kāi)發(fā)，因此，其質(zhì)量也是該學(xué)科一流水平.例如，上海交通大學(xué)、國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)、東北大學(xué)、南京信息工程大學(xué)等國(guó)內(nèi)一流高校均已開(kāi)設(shè)物理學(xué)慕課網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)供學(xué)生使用[1]，收到了非常好的效果.在多學(xué)科知識(shí)相融方面，慕課很好地利用計(jì)算機(jī)模擬仿真的優(yōu)勢(shì)，將各學(xué)科相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)方法融入到一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)原理及操作過(guò)程惟妙惟肖，全方位、立體化、可重復(fù)地展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生多維度了解所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域以及交叉學(xué)科發(fā)展要求.例如，南開(kāi)大學(xué)光電專(zhuān)業(yè)聯(lián)合天津大學(xué)生物專(zhuān)業(yè)，開(kāi)設(shè)“光纖傳感在生化傳感中的應(yīng)用”的慕課[2]，進(jìn)一步擴(kuò)展了物理實(shí)驗(yàn)在生命科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用.因此，將一流資源的慕課引入到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，必將快速提高藥學(xué)院校物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)水平.

2.3 多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式的應(yīng)用

多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是一種先進(jìn)的教學(xué)平臺(tái)，集數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化及網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)為一體，徹底改變了傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用的模式圖、幻燈片和投影儀的方式，打破了時(shí)空對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的限制.在多媒體課件中插入動(dòng)畫(huà)，可更直觀地理解物理學(xué)中一些較難理解的原理，克服了在闡述某些復(fù)雜機(jī)制或動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中缺乏演示其變化的不足.例如，核磁共振實(shí)驗(yàn)的角頻率、衍射光柵的原理及光柵常數(shù)、阿貝折射原理等實(shí)驗(yàn)的動(dòng)畫(huà)演示；雙縫干涉和單縫衍射實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的計(jì)算機(jī)模擬等.采用多媒體技術(shù)組織教學(xué)，可以充分利用圖形、色彩、聲音、視頻、動(dòng)畫(huà)等多重刺激，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性.多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，也為學(xué)生課后自學(xué)提供了一個(gè)廣闊的空間.

3 具有藥學(xué)特色的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例

3.1 旋光度測(cè)定法在藥物檢測(cè)中的應(yīng)用

由于具有旋光性物質(zhì)的液體其濃度與旋光度常成正相關(guān).我們可以采用測(cè)量某藥物不同濃度旋光度數(shù)值的方法，通過(guò)計(jì)算得到其線性方程.這樣就可以通過(guò)測(cè)量未知藥物濃度的旋光度數(shù)值，計(jì)算該藥物的濃度和含量.因此，在《中國(guó)藥典》(2015年版)通則中就規(guī)定有利用旋光度法測(cè)定藥物含量的具體操作方法[3].

3.2 旋光法測(cè)定復(fù)方薄荷腦滴鼻液中薄荷腦的含量

復(fù)方薄荷腦滴鼻液是常用的醫(yī)院制劑，收載于《中國(guó)醫(yī)院制劑規(guī)范》(西藥制劑第二版)，由薄荷腦10 g和樟腦10 g溶于1 000 mL液狀石蠟中制成[4].具有滋潤(rùn)，保護(hù)黏膜的作用，主要用于干燥性和萎縮性鼻炎.

通過(guò)干擾試驗(yàn)，證明復(fù)方薄荷滴鼻液中的樟腦和液狀石蠟不干擾薄荷腦旋光度的測(cè)定.按照復(fù)方薄荷腦滴鼻液配方，配制成2.0 g/L,5.0 g/L,10.0 g/L,15.0 g/L,20.0 g/L，5 種不同質(zhì)量濃度的制劑，依據(jù)《中國(guó)藥典》2015年版通則0621測(cè)定旋光度，分別為-0.115,-0.220,-0.428,-0.589,-0.796.以薄荷腦的質(zhì)量濃度C(g/L)為橫坐標(biāo)，旋光度α為縱坐標(biāo)回歸，得回歸方程

α=0.037 6 +0.038 1C(R2=0.998 6)

試驗(yàn)結(jié)果表明：薄荷腦在2.0～20.0 g/L范圍內(nèi)質(zhì)量濃度與旋光度的線性關(guān)系良好，平均回收率為100.72%.

試驗(yàn)證明，不同濃度的復(fù)方薄荷腦滴鼻液制劑，在室溫密閉放置，24 h內(nèi)旋光度無(wú)明顯變化；薄荷腦的旋光度在10～30℃范圍內(nèi)，溫度對(duì)旋光的變化小于0.02，影響可以忽略不計(jì)；同日內(nèi)連續(xù)測(cè)定5 次3種不同濃度的復(fù)方薄荷腦滴鼻液，平均RSD為0.92%；表明方法精密度良好.

采用旋光法直接測(cè)定樣品中薄荷腦的含量(樣品：解放軍四六三醫(yī)院，批號(hào)20171010；20170827；解放軍二零二醫(yī)院，批號(hào)20171218)，3種樣品平均含量為10.19 g/L，相當(dāng)于標(biāo)示含量的101.9%.結(jié)果證明此方法簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確率高.

3.3 分析與討論

(1)測(cè)定薄荷腦旋光度時(shí)，若不采用同一批號(hào)的液狀石蠟作空白校正，則其旋光度相差約 0.016左右.為保證測(cè)定的準(zhǔn)確性，在測(cè)定薄荷腦的旋光度時(shí)均應(yīng)以同一批號(hào)的液狀石蠟作空白.每次測(cè)定后，均需再校正1次，以確定在測(cè)定時(shí)零點(diǎn)有無(wú)變動(dòng)；如第2次校正時(shí)發(fā)現(xiàn)旋光度差值超過(guò)±0.01，表明零點(diǎn)有變動(dòng)，則應(yīng)重新測(cè)定旋光度.

(2)由于薄荷腦為左旋體藥物，因此實(shí)驗(yàn)中的所有旋光度均用“-”號(hào)表示，而計(jì)算時(shí)一律取其絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算.

(3)該實(shí)驗(yàn)除物理知識(shí)外，還應(yīng)用了藥學(xué)、線性代數(shù)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的知識(shí)，有利于提升學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑸樗帉W(xué)院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了一個(gè)接觸藥品檢驗(yàn)實(shí)際的較好選項(xiàng).

4 結(jié)束語(yǔ)

沒(méi)有理論指引的實(shí)踐，必然是盲目的實(shí)踐；沒(méi)有新理念指引的教學(xué)實(shí)踐，不可能掙脫舊的教學(xué)窠臼之束縛.藥學(xué)院校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)新理念的思考與探索，不是空中樓閣，不是另起爐灶，而是對(duì)傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的繼承、提升和發(fā)展.實(shí)驗(yàn)教學(xué)的終極目的是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和適應(yīng)藥學(xué)發(fā)展的綜合能力.采用新的教學(xué)理念，不僅使學(xué)生掌握物理學(xué)相關(guān)知識(shí)，還能融會(huì)貫通其他相關(guān)學(xué)科的知識(shí).有利于培養(yǎng)具有較高創(chuàng)新理念、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的新型藥學(xué)人才.