BOPPPS模式下SRT融入藥劑學實驗的課程設計與實踐

劉 苗， 成 穎， 劉道洲， 張邦樂， 周四元

（空軍軍醫大學藥學院，西安710032）

0 引 言

大學生科研訓練（Student Research Training，SRT）是從選題、文獻搜集、實驗設計、實驗操作、數據處理到論文撰寫的一個完整的科學研究過程。實踐證明，SRT 是培養大學生嚴謹學風、引發學生求知博學、提高學生實踐積極性及自主創新能力的有效途徑［1］。國內部分高校開展SRT雖取得了一些實際效果，但也存在許多問題。傳統的實驗教學以驗證性實驗為主，在這種實驗課程中，學生總是被動接受實驗方法，造成其知識運用能力差、缺乏獨立思考和創新精神，科研能力得不到有效提升，阻礙SRT的有效開展［2］。學生首次進入科研領域，對科學研究知之尚淺，不具備系統的科研思維，拿到研究課題后困惑重重，不知如何著手。比如，一項完整的科學研究包括哪些內容？如何查閱文獻、設計實驗、撰寫論文等。正式進入SRT 后，則需花費大量時間和精力掌握上述基本技能，而基礎薄弱、學習能力不強的學生就會跟不上課題的進度，導致代做、包辦、造假等不良現象產生。由此可見，大學生科研基礎薄弱、科研能力參差不齊是阻礙SRT有效開展的主要因素［3］。為更好地開展SRT，實現在SRT 過程中對學生創新思維和動手能力的深度培養，很有必要在前期實驗課程教學的動態過程中貫穿科研技能的培訓。藥劑學是一門綜合性、應用性極強的學科，實驗教學作為理論向實踐過渡的關鍵環節，是培養學生知識運用能力、分析解決問題能力及科研創新能力的重要過程，其教學效果直接影響著藥學人才的創新能力與應用水平［4-5］。因此，將SRT 的關鍵過程嫁接到藥劑學實驗課堂中，以藥劑學相關知識為背景，使學生提前接觸科研訓練，了解科學研究的基本規律，實現藥劑學實驗課程到SRT的良好過渡，為SRT的順利開展奠定基礎。然而，SRT周期長，要實現在有限課時內涵蓋所有關鍵環節，核心任務是要解決課時需求多的問題。

BOPPPS教學模式起源于加拿大，是北美高校教師培訓中很受推崇的一種教學模式。近年來，這種新型的“導學互動‘加式’教育”因其有效性逐漸在國內得到推廣應用［6-7］。BOPPPS 根據人的注意力大約只能維持15 min的自然規律，將課堂內容切割為15 min左右的多個教學小單元，包括：導入（B：Bridge-in）、目標（O：Objective）、前測（P：Pre-assessment）、參與式學習（P：Participatory）、后測（P：Post-assessment）和總結（S：Summary）。在藥學教育領域，國內十幾所高等院校先后采用了BOPPPS 教學模式，并對其進行有益的探索，取得了很好的經驗［8-10］。然而，將SRT直接嫁接到45 min 的課堂教學中是難以實現的。因此，運用BOPPPS教學模式時不可生搬硬套。有研究者曾提出，將課堂教學切割為15 min 小單元的BOPPPS 教學模式融入45 min甚至更長時間的教學過程中，是教改探索的新方向［11］。結合SRT的一般過程，將BOPPPS的6 個小單元歸結為：導入+目標+科研技能培訓、課外自主學習、前測+ 參與式學習、后測+ 總結4 個階段。

1 導入＋目標＋科研技能培訓

（1）導入。即課前“熱身”，目的在于激發學生好奇心，幫助學生專注于即將要學到的內容。課題組是開展科學研究的基本單位，教師可圍繞藥劑學相關知識，從近期承擔的科研項目中選擇一個相關性強、難度適中的命題，針對某一問題指導學生進行研究。本文以“輔酶Q10 納米結構脂質載體凝膠的制備及體內藥效學研究”為例，展開基于BOPPPS 模型的SRT 實驗課程設計。針對上述命題，教師可以近年來市場最火爆的抗紫外線產品“安耐防曬霜”為切入點，結合多媒體展示相關圖片，講述防曬的重要性，再通過分析防曬成分的有效應和安全性，將話題轉移至日本知名品牌DHC的輔酶Q10 黃金霜，引入活性成分輔酶Q10 的抗紫外線及抗氧化作用，最后，結合藥劑學相關知識介紹輔酶Q10 的不同劑型和用途，導入本次課程的主題。

（2）目標。即建立本次實驗的學習目標和預期達到的結果。傳統的學習目標在表述上過于籠統和抽象，往往是“熟悉……”“了解……”“掌握……”，不利于學生掌握課程的整體層次和脈絡。教師可根據教學大綱的要求，結合本次課程的內容，將學習目標細化成具體問題。例如：① 紫外線的損傷機制是什么？②輔酶Q10 的結構式、紫外吸收波長和藥理作用分別是什么？③輔酶Q10 經皮給藥存在的問題是什么？④納米載藥系統的特點和發展趨勢；⑤納米結構脂質載體的概念及應用；⑥為什么要把輔酶Q10 負載到納米結構脂質載體中？⑦ 制備納米結構脂質載體的材料有哪些？⑧納米結構脂質載體的制備方法有哪幾種？⑨制備輔酶Q10 納米結構脂質載體防曬凝膠的關鍵步驟等。以問題的形式細化學習目標，學生在學習過程就能分層次、抓重點學習，從而提高學習效率。

（3）科研技能訓練。文獻查閱、實驗設計、論文撰寫是進行科學研究的基本技能，因此利用實驗課堂對學生集中進行基本技能訓練能有效解決大學生科研基礎薄弱、科研能力參差不齊的問題。① 文獻查閱：教師可先介紹查閱文獻的意義和文獻的分類，然后舉例介紹文獻檢索的方法步驟、注意事項及相關網站；②實驗設計：通過舉例，重點講述實驗設計的基本要素（受試對象、處理因素、實驗效應）和四大基本原則（隨機化、對照、重復、均衡原則）；③ 論文寫作：論文寫作對傳統的實驗報告在撰寫模式上進行了改革，從原有的“實驗原理、實驗步驟、實驗結果、思考題”幾個部分，改為科學研究論文的格式，包括：摘要、關鍵詞、背景介紹、實驗材料和方法、實驗結果和討論，組成一篇完整的研究性論文。教師需重點告知學生實驗報告和研究論文的區別及寫作方法。

最后，將學生隨機分組（3 或4 人／組），組內成員分工協作，搜集、整理文獻，共同討論，用2 ～3 d 的時間完成該研究課題的國內外研究現狀分析，并根據實驗目的設計實驗方法，寫出具體實驗方案。國內外研究現狀分析以書面形式反饋給老師，實驗方案則以PPT的形式在課堂上呈現［12］。

2 課外自主學習

BOPPPS模式主要強調學生的課堂參與度，使得規定課時內的教學內容量大幅下降，如果學生不進行課外學習或課外學習質量低，就會導致課堂壓力增大，達不到預期教學效果。因此，在課堂教學的基礎上也應注重課外學習。近年教改中，翻轉課堂提倡“先學后教” 的教學理念，目的在于將屬于課堂內的學習內容適度前移到課前，減少課堂內的初級內容量，并通過在線學習提高學生的課外自主學習效果，為課內進行參與式學習提供保障［13］。除此之外，微課、MOOC 具有規模大、開放性和資源廣的學習優勢，近年來在高校的教改中掀起了新浪潮［14-15］。因此，在實施BOPPPS教學模式時，適度引入翻轉課堂、微課、MOOC 等教學手段和資源，使學生掌握學習的自主權，可隨時隨地學習，不受時間和空間的限制。同時，利用微課、MOOC中整合的優質信息資源，擴大學習知識面［16］。教師亦可在微信、QQ 等自媒體交流平臺建立公眾號或師生交流群，將重點、難點知識及經典實驗教學視頻上傳至公眾號或聊天群中，提高學生自學質量和效率。在保證課外學習質量的前提下，學生方能預知實驗中的正常現象與異常現象，對實驗過程中的每一步都能做到心中有數，不盲目進行實驗。

3 前測＋參與式學習

（1）前測。即了解學生先前的知識及對即將所學內容的預習情況。前測的內容即教師在學習目標中提出的各項問題。前測可通過問卷、考試、作業、提問及課堂討論等方式開展。前測不僅能幫助學生對理論知識進行充分的鞏固和總結，而且便于教師在此過程中發現學生的認知程度、興趣點和學習難點，從而幫助教師調整內容深度和難度，不斷完善教案，達到教學相長的目的。

（2）參與式學習。主要通過師生互動來實現課程核心內容的交互式學習。作為BOPPPS 教學模式的核心，在這一過程中，學生是主角（主體），教師是配角（引導者）。教師的主要任務是設計課堂活動，而不是“滿堂灌”地輸送學習內容。互動教學技巧的合理應用是參與式學習所必備的。在教學活動中，以組為單位，每組指派1 名學生以PPT 的形式匯報實驗方案，其余學生現場發表意見并對各組的實驗方案進行分析、討論，對比其優缺點、論證其可行性，最后結合教師的意見，確定最佳實驗方案。例如，制備負載輔酶Q10的納米結構脂質載體凝膠時，怎樣合理地設計處方優化方法。首先，需明確輔酶Q10 納米結構脂質載體凝膠的評價指標（吸光度值）和考察因素（輔酶Q10 投藥量、剪切速度、剪切時間、超聲功率及超聲時間），采用單因素法篩選影響樣品吸光度值的顯著性因素，再考察各顯著性因素間的交互作用，然后通過JMP 軟件設計不同的實驗組別，制備輔酶Q10 納米結構脂質載體凝膠，最后將測得的數據進行分析，得到最優處方［17］。除此之外，在進行體內藥效學研究時也需精心設計實驗方案，探索輔酶Q10 納米結構脂質載體凝膠防御中波紫外線（ultraviolet B，UVB）照射的效果。首先在建立急性UVB損傷模型過程中，需在同樣的照射強度下設計不同的照射時間，得出小鼠皮膚急性UVB損傷的最佳照射劑量。另外，需設置游離藥物給藥組、空白基質組及不同劑量的納米結構脂質載體凝膠給藥組，對比輔酶Q10 納米結構脂質載體凝膠對UVB防御效果。

學生按照設計好的實驗方案進入操作環節，過程中可能會遇到各種問題。比如，分別制備好水相和油相之后，是將水相滴加至油相，還是將油相滴加至水相？制備過程中的溫度應控制在什么范圍內？急性UVB損傷造模時需麻醉小鼠，一次麻醉后小鼠會在短時間內蘇醒，不能形成急性損傷，而加大麻醉劑量，又會導致小鼠死亡，那么小鼠的麻醉劑量和方式應該怎么選擇？教師以這些問題為契機，為學生詳細講解水包油型和油包水型基質的制備方法；制備過程中溫度的選擇要綜合考慮活性成分輔酶Q10 的理化性質和乳化劑的熔融溫度；麻醉小鼠時，第1 次根據體重計算給藥劑量，后面將劑量逐次遞減至之前的一半，可讓小鼠長時間處于麻醉狀態而不會死亡。通過參與式學習，使學生在實踐中主動發現問題、提出問題，再引導學生通過所學知識解決實驗中遇到的問題，顯著提高了學生對知識的運用能力。

4 后測＋總結

（1）后測。即在課堂結束后對學生開展的測試或評估。后測的目的是驗證學生已掌握到的課程內容以及是否達到了預期的目標。其中，對知識理解的部分采用在線答題的方式進行，教師需提前將相關知識點的考題上傳至微信／ QQ 等自媒體交流平臺，學生通過掃碼答題，教師在平臺的另一端實時了解學生對知識點的掌握狀況；技能測試部分在參與式環節中根據現場操作進行評價；文獻查閱、數據處理及問題的討論分析則需要通過論文撰寫的方式評價，一篇論文能直接反映學生在SRT每個環節中的表現，也能防止學生互抄實驗報告的行為。后測能在某種程度上反映出學生對知識的掌握程度和運用能力。

（2）總結。即對前測、參與式學習和后測中反映出的問題和疑點再次進行講解和鞏固。督促學生從實驗原理、輔料的選擇、制備方法、制劑的表征和藥效學評價等方面進行歸納總結。要求每位學生以思維導圖的方式總結課堂內容，梳理重點內容，理清知識脈絡，并對實驗結果進行分析研討，總結實驗成功的關鍵，找出不足，從中得到經驗教訓［18］。同時，將前測的評分結果也列入期末總分中，加強對課外學習的管理。課程結束后，要求每位學生以不記名方式對此次課堂內容設置、教學設計以及教學法實施的各個環節提出意見和建議［19］。最后，教師收集、整理和分析本次教學中各階段的相關信息，判斷教學目標是否達成，并根據學生反饋的信息及時調整教學內容，改進教學方法。

5 結 語

通過將BOPPPS教學模式中的固定模塊與SRT的一般過程相融合，采用階段式教學代替15 min的小單元教學，進行合理的課程設計，實現SRT 在本科藥劑學實驗教學中的應用，同時為BOPPPS 教學模式的創新應用提供新思路。生動的導入，充分激發了學生對科學研究的興趣；不同層次的學生根據細化的學習目標，利用課前自主學習時間，查閱相關資料，為核心環節參與式學習做好充分準備，提高學生自主學習能力的同時，使學生意識到自主學習在SRT 中的重要性；后測與學習目標的充分對應，使學生獲得了學習上的成就感，也助于教師及時了解課堂教學效果［11］。文獻查閱、實驗設計和論文寫作的專項培訓，使學生提早掌握科學研究的基本技能，進入SRT后便能迅速適應并盡快開展課題研究工作。隨機分組，分工協作，讓每個學生肩負不同的任務，提高學生參與度，有效防止“能者多勞，無能者無所求” 的兩極分化現象。基于BOPPPS教學模式的SRT 實驗教學以啟發式、參與式和研究型學習的教學理念培養學生知識運用能力、科研實踐能力以及創新思維能力，而這種能力會內化為一種研究態度和研究方法，并形成一種研究能力和品質［20］，從根本上解決學生科研基礎薄弱、科研能力參差不齊的問題，加強了實驗教學與SRT 的銜接，為學生能更好地完成SRT奠定良好的基礎。