中藥類專業(yè)物理化學(xué)實驗教學(xué)項目改革初探

任蕾，王穎莉

（山西中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，山西 晉中 030619）

0 引言

物理化學(xué)實驗是一門理論性、實踐性和技術(shù)性都很強(qiáng)的獨立課程，它綜合了化學(xué)領(lǐng)域中各分支學(xué)科所需要的基本研究技術(shù)和研究方法，在化學(xué)專業(yè)實驗課程中占有重要地位。物理化學(xué)所涉及的理論研究幾乎滲透到中藥學(xué)研究的各個環(huán)節(jié)，對中藥學(xué)研究的各方面有著重要的理論指導(dǎo)意義及實際應(yīng)用價值。我們結(jié)合近幾年對中藥學(xué)方面的科研探索和教學(xué)實踐，開展了物理化學(xué)實驗與中藥現(xiàn)代制劑技術(shù)相結(jié)合的實踐教學(xué)研究課題，探索建設(shè)具有中藥學(xué)特色、并能為后續(xù)制劑學(xué)等課程服務(wù)的物理化學(xué)實驗項目，構(gòu)建了物理化學(xué)實驗與中藥現(xiàn)代制劑技術(shù)相結(jié)合的實驗教學(xué)體系。我們的具體做法如下。

1 總結(jié)物理化學(xué)實驗教學(xué)存在的問題

經(jīng)過多年在中醫(yī)藥類相關(guān)專業(yè)的物理化學(xué)實驗教學(xué)實踐探索，我們認(rèn)為教學(xué)中存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面[1-2]：一是實驗內(nèi)容與中醫(yī)藥結(jié)合不夠，與專業(yè)結(jié)合度低；現(xiàn)代物理化學(xué)技術(shù)在實驗教學(xué)中體現(xiàn)不足，實驗內(nèi)容陳舊；二是實驗多為驗證性實驗，綜合性、創(chuàng)新性不夠；三是理論實驗課不同步，實驗課理論化，體現(xiàn)不出理論指導(dǎo)實驗，學(xué)生難以發(fā)揮主動性、探索性，實驗教學(xué)方法陳舊。其中最主要的問題是實驗內(nèi)容的中醫(yī)藥特色缺失，不易吸引學(xué)習(xí)興趣。

2 建議及改進(jìn)措施

依據(jù)“厚基礎(chǔ)，寬專業(yè)，強(qiáng)能力，高素質(zhì)”的實驗教學(xué)原則，以及現(xiàn)代教育教學(xué)工作思路和實際情況[3]，在總結(jié)以往實驗教學(xué)改革經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)近幾年的教學(xué)實踐，我們對物理化學(xué)實驗項目進(jìn)行了改革嘗試。

2.1 整合實驗內(nèi)容，密切聯(lián)系專業(yè)。在本次教改項目的實踐過程中，我們增開了一些具有一定創(chuàng)新價值并且與藥學(xué)專業(yè)方向有關(guān)的綜合性、設(shè)計性實驗，鼓勵學(xué)生積極參與。例如在物理化學(xué)的經(jīng)典實驗教學(xué)中，分別是用凝固點降低法測定萘的摩爾質(zhì)量和粘度法測定聚乙烯醇的摩爾質(zhì)量；我們要求學(xué)生參照生物化學(xué)實驗的SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳法測定蛋白質(zhì)的相對摩爾質(zhì)量[4-5]，選擇常見藥材半夏為研究對象，用Tris-HCl法提取半夏中的蛋白質(zhì)，選擇適宜的分離膠濃度，以標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)摩爾質(zhì)量的對數(shù)對相對遷移率作圖，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出其摩爾質(zhì)量。整個實驗過程綜合應(yīng)用中藥化學(xué)、生物化學(xué)的基本技能，強(qiáng)化了學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)中的電化學(xué)與大分子溶液中的理論知識，實驗所需儀器試劑都比較常見，具備作為常規(guī)教學(xué)實驗的條件。該實驗引導(dǎo)學(xué)生積極參與并發(fā)散思維，可以全面的培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力及專業(yè)技術(shù)水平。

2.2 改革教學(xué)手段，提高學(xué)生綜合能力。物理化學(xué)實驗多數(shù)為經(jīng)典的驗證性實驗，實驗內(nèi)容較為晦澀難懂，推導(dǎo)過程還需要高數(shù)知識，對學(xué)生的邏輯思維能力及綜合素質(zhì)水平要求比較高，容易讓學(xué)生產(chǎn)生畏難心理[6-7]。在本次教改項目的實踐過程中，我們結(jié)合生活實際，幫助學(xué)生預(yù)習(xí)。比如在蔗糖水解速率常數(shù)的測定實驗當(dāng)中，較為傳統(tǒng)的方式是通過旋光度測定，即利用對不同時刻體系的旋光度變化進(jìn)行測定來獲得速率常數(shù)。作為教師就可以設(shè)計問題，啟發(fā)學(xué)生采用其他方法來測定速率常數(shù)，為化學(xué)動力學(xué)的理論知識拓寬應(yīng)用范圍。

2.3 設(shè)計交叉實驗，結(jié)合專業(yè)發(fā)展。在本次教改項目的實踐過程中，我們設(shè)計了與中藥學(xué)相關(guān)的綜合性實驗，來調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性并培養(yǎng)其創(chuàng)新意識。例如參考文獻(xiàn)[8]，根據(jù)化學(xué)動力學(xué)的原理和方法，采用加速實驗法測量恒溫時常見中成藥雙黃連口服液的穩(wěn)定性，為學(xué)生后續(xù)藥劑學(xué)的學(xué)習(xí)提供思路。該實驗原理及過程如下：

雙黃連口服液主要由雙花、黃芩和連翹組方，主要成分為綠原酸、黃芩苷和連翹苷。黃芩苷屬于黃酮類物質(zhì)，易水解為苷元黃芩黃素。通過恒溫加速實驗，以紫外光譜數(shù)據(jù)做基準(zhǔn)，考察在不同溫度下一小時內(nèi)雙黃連口服液中黃芩苷的含量變化關(guān)系，建立溫度及時間對雙黃連口服液中有效成分黃芩苷的含量影響。并與物理化學(xué)課程中的動力學(xué)知識結(jié)合，為雙黃連口服液中的有效成分的穩(wěn)定性建立動力學(xué)方程[9-10]。該實驗設(shè)計中既包含對中成藥有效成分的提取測定訓(xùn)練，又結(jié)合了物理化學(xué)中的動力學(xué)知識，是一個實踐性很強(qiáng)的綜合性實驗。實驗主要需要紫外光譜儀和恒溫儀，一般性的教學(xué)實驗室可以達(dá)到。而且本實驗還可以進(jìn)行拓展性訓(xùn)練，例如將雙黃連口服液設(shè)計為注射劑，或者選擇其他適當(dāng)?shù)闹谐伤幤罚O(shè)計開放式的實驗結(jié)果，能夠極大的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及創(chuàng)新能力。

2.4 建立啟發(fā)式教學(xué)，開拓學(xué)生思路。在本次教改項目的實踐過程中，根據(jù)模塊化知識體系教材教學(xué)內(nèi)容的需要，對學(xué)生在實驗教學(xué)中采用“提問+討論”的啟發(fā)式教學(xué)改革實踐[11]，讓學(xué)生從被動的獲取到主動的探索知識，達(dá)到最佳學(xué)習(xí)效果。在實驗過程中，進(jìn)行多組實驗對比討論，例如前文中所設(shè)計的電泳法測定蛋白質(zhì)摩爾質(zhì)量，可以在完成教學(xué)實驗之外，讓學(xué)生自行設(shè)計用粘度法測定蛋白質(zhì)摩爾質(zhì)量，進(jìn)行對比分析，加深學(xué)生對理論知識的理解，提高學(xué)生對所學(xué)技能的應(yīng)用能力。

2.5 引入數(shù)據(jù)分析軟件，提高學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力。物理化學(xué)實驗要進(jìn)行大量繁瑣的實驗數(shù)據(jù)處理和作圖，在過去的物理化學(xué)實驗教學(xué)中，作圖大多是手工形式，這種形式不僅會浪費大量的時間成本，而且也會很容易造成數(shù)據(jù)誤差的出現(xiàn)[12]。因此把計算機(jī)及有關(guān)軟件引入到物理化學(xué)實驗教學(xué)中，可以使實驗數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)度、實驗效率和實驗效果得到較大的提高和改進(jìn)。基于此，我們在對物理化學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行改革創(chuàng)新時，付出了大量的精力來對學(xué)生培訓(xùn)相關(guān)軟件的使用，例如Origin、Excel、Matlab等數(shù)據(jù)分析軟件。雖然學(xué)生們在前期的學(xué)習(xí)中可能接觸過此類知識，但缺乏系統(tǒng)專業(yè)的訓(xùn)練，而在物理化學(xué)實驗課上的實踐會幫助他們對軟件的使用有更深入的體會，也為以后的畢業(yè)論文撰寫打下了篤實的基礎(chǔ)；對數(shù)據(jù)的處理能力，也為學(xué)生適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代打好基礎(chǔ)。

2.6 深化理論應(yīng)用，模擬專業(yè)案例。我們結(jié)合中藥學(xué)專業(yè)優(yōu)勢與實驗室設(shè)備資源，在現(xiàn)有條件下對傳統(tǒng)實驗進(jìn)行改進(jìn)。例如中藥的透析治療目前報道很多，根據(jù)其中的化學(xué)原理進(jìn)行離子透析實驗?zāi)M：選擇合適孔徑的半透膜模擬皮膚的結(jié)構(gòu)作為透析袋，通過測定透析袋內(nèi)外溶液的導(dǎo)電性，進(jìn)而推測透析袋的通透性及離子的遷移情況，模擬中藥離子透析的原理和過程。我們選擇以蒲公英為君藥的代表湯劑，測定了蒲公英分別與兩味輔藥連翹、魚腥草配伍前后及其離子透析過程中的電導(dǎo)率變化。對影響透析液電導(dǎo)率的3個因素：顆粒劑濃度、透析時間、溶解時間，利用Box-Behnken進(jìn)行設(shè)計并建立數(shù)學(xué)模型，探索這些因素對透析液電導(dǎo)率的影響。研究結(jié)果為深入研究蒲公英及其藥對配伍后化學(xué)成分的組成及其存在狀態(tài)以及與效應(yīng)之間的關(guān)系提供一定依據(jù)，為揭示方劑藥物中各主要成分的效應(yīng)物質(zhì)基礎(chǔ)及作用機(jī)制提供了實驗基礎(chǔ)。這個實驗所需儀器設(shè)備也僅是電導(dǎo)率儀和恒溫設(shè)備，實驗需要學(xué)生具有基本的中藥藥劑處理技能，同時涉及到大量物理化學(xué)中表面現(xiàn)象的基本知識。整個實驗過程通過電導(dǎo)法測定時線性關(guān)系、精密度實驗結(jié)果較好，而且可在1小時內(nèi)觀察到透析的平衡，與前期工作結(jié)合每次實驗大概3-4學(xué)時，很適合用于實驗教學(xué)。

3 結(jié)論

物理化學(xué)實驗課的教學(xué)要主動適應(yīng)時代要求，才能夠滿足新世紀(jì)高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要。在本次實驗教學(xué)的改革探索中，我們結(jié)合中藥現(xiàn)代制劑技術(shù)，整合了物理化學(xué)學(xué)科的經(jīng)典實驗內(nèi)容，設(shè)計了多個綜合性較強(qiáng)的交叉實驗，應(yīng)用先進(jìn)的教學(xué)理念和數(shù)據(jù)處理方法，為創(chuàng)新中藥人才培養(yǎng)體系中交叉學(xué)科實驗的建立提供一條新途徑。今后我們將進(jìn)一步加大物理化學(xué)實驗的改革力度，建立行之有效的實驗?zāi)Ｊ剑阎兴帉W(xué)專業(yè)教學(xué)和中藥學(xué)研究思維融入到物理化學(xué)實驗教學(xué)中去。