中藥類專業物理化學實驗教學項目改革初探

任蕾，王穎莉

（山西中醫藥大學中藥學院，山西 晉中 030619）

0 引言

物理化學實驗是一門理論性、實踐性和技術性都很強的獨立課程，它綜合了化學領域中各分支學科所需要的基本研究技術和研究方法，在化學專業實驗課程中占有重要地位。物理化學所涉及的理論研究幾乎滲透到中藥學研究的各個環節，對中藥學研究的各方面有著重要的理論指導意義及實際應用價值。我們結合近幾年對中藥學方面的科研探索和教學實踐，開展了物理化學實驗與中藥現代制劑技術相結合的實踐教學研究課題，探索建設具有中藥學特色、并能為后續制劑學等課程服務的物理化學實驗項目，構建了物理化學實驗與中藥現代制劑技術相結合的實驗教學體系。我們的具體做法如下。

1 總結物理化學實驗教學存在的問題

經過多年在中醫藥類相關專業的物理化學實驗教學實踐探索，我們認為教學中存在的問題主要表現在以下幾個方面[1-2]：一是實驗內容與中醫藥結合不夠，與專業結合度低；現代物理化學技術在實驗教學中體現不足，實驗內容陳舊；二是實驗多為驗證性實驗，綜合性、創新性不夠；三是理論實驗課不同步，實驗課理論化，體現不出理論指導實驗，學生難以發揮主動性、探索性，實驗教學方法陳舊。其中最主要的問題是實驗內容的中醫藥特色缺失，不易吸引學習興趣。

2 建議及改進措施

依據“厚基礎，寬專業，強能力，高素質”的實驗教學原則，以及現代教育教學工作思路和實際情況[3]，在總結以往實驗教學改革經驗的基礎上，根據近幾年的教學實踐，我們對物理化學實驗項目進行了改革嘗試。

2.1 整合實驗內容，密切聯系專業。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新價值并且與藥學專業方向有關的綜合性、設計性實驗，鼓勵學生積極參與。例如在物理化學的經典實驗教學中，分別是用凝固點降低法測定萘的摩爾質量和粘度法測定聚乙烯醇的摩爾質量；我們要求學生參照生物化學實驗的SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳法測定蛋白質的相對摩爾質量[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，選擇適宜的分離膠濃度，以標準蛋白質摩爾質量的對數對相對遷移率作圖，得到標準曲線，從標準曲線上查出其摩爾質量。整個實驗過程綜合應用中藥化學、生物化學的基本技能，強化了學生學習物理化學中的電化學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，具備作為常規教學實驗的條件。該實驗引導學生積極參與并發散思維，可以全面的培養學生的實驗操作能力及專業技術水平。

2.2 改革教學手段，提高學生綜合能力。物理化學實驗多數為經典的驗證性實驗，實驗內容較為晦澀難懂，推導過程還需要高數知識，對學生的邏輯思維能力及綜合素質水平要求比較高，容易讓學生產生畏難心理[6-7]。在本次教改項目的實踐過程中，我們結合生活實際，幫助學生預習。比如在蔗糖水解速率常數的測定實驗當中，較為傳統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行測定來獲得速率常數。作為教師就可以設計問題，啟發學生采用其他方法來測定速率常數，為化學動力學的理論知識拓寬應用范圍。

2.3 設計交叉實驗，結合專業發展。在本次教改項目的實踐過程中，我們設計了與中藥學相關的綜合性實驗，來調動學生學習的自主性并培養其創新意識。例如參考文獻[8]，根據化學動力學的原理和方法，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定性，為學生后續藥劑學的學習提供思路。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，易水解為苷元黃芩黃素。通過恒溫加速實驗，以紫外光譜數據做基準，考察在不同溫度下一小時內雙黃連口服液中黃芩苷的含量變化關系，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。并與物理化學課程中的動力學知識結合，為雙黃連口服液中的有效成分的穩定性建立動力學方程[9-10]。該實驗設計中既包含對中成藥有效成分的提取測定訓練，又結合了物理化學中的動力學知識，是一個實踐性很強的綜合性實驗。實驗主要需要紫外光譜儀和恒溫儀，一般性的教學實驗室可以達到。而且本實驗還可以進行拓展性訓練，例如將雙黃連口服液設計為注射劑，或者選擇其他適當的中成藥品，設計開放式的實驗結果，能夠極大的激發學生學習興趣及創新能力。

2.4 建立啟發式教學，開拓學生思路。在本次教改項目的實踐過程中，根據模塊化知識體系教材教學內容的需要，對學生在實驗教學中采用“提問+討論”的啟發式教學改革實踐[11]，讓學生從被動的獲取到主動的探索知識，達到最佳學習效果。在實驗過程中，進行多組實驗對比討論，例如前文中所設計的電泳法測定蛋白質摩爾質量，可以在完成教學實驗之外，讓學生自行設計用粘度法測定蛋白質摩爾質量，進行對比分析，加深學生對理論知識的理解，提高學生對所學技能的應用能力。

2.5 引入數據分析軟件，提高學生數據處理能力。物理化學實驗要進行大量繁瑣的實驗數據處理和作圖，在過去的物理化學實驗教學中，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據誤差的出現[12]。因此把計算機及有關軟件引入到物理化學實驗教學中，可以使實驗數據處理的精準度、實驗效率和實驗效果得到較大的提高和改進。基于此，我們在對物理化學實驗教學進行改革創新時，付出了大量的精力來對學生培訓相關軟件的使用，例如Origin、Excel、Matlab等數據分析軟件。雖然學生們在前期的學習中可能接觸過此類知識，但缺乏系統專業的訓練，而在物理化學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，也為以后的畢業論文撰寫打下了篤實的基礎；對數據的處理能力，也為學生適應大數據時代打好基礎。

2.6 深化理論應用，模擬專業案例。我們結合中藥學專業優勢與實驗室設備資源，在現有條件下對傳統實驗進行改進。例如中藥的透析治療目前報道很多，根據其中的化學原理進行離子透析實驗模擬：選擇合適孔徑的半透膜模擬皮膚的結構作為透析袋，通過測定透析袋內外溶液的導電性，進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率變化。對影響透析液電導率的3個因素：顆粒劑濃度、透析時間、溶解時間，利用Box-Behnken進行設計并建立數學模型，探索這些因素對透析液電導率的影響。研究結果為深入研究蒲公英及其藥對配伍后化學成分的組成及其存在狀態以及與效應之間的關系提供一定依據，為揭示方劑藥物中各主要成分的效應物質基礎及作用機制提供了實驗基礎。這個實驗所需儀器設備也僅是電導率儀和恒溫設備，實驗需要學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中表面現象的基本知識。整個實驗過程通過電導法測定時線性關系、精密度實驗結果較好，而且可在1小時內觀察到透析的平衡，與前期工作結合每次實驗大概3-4學時，很適合用于實驗教學。

3 結論

物理化學實驗課的教學要主動適應時代要求，才能夠滿足新世紀高素質、創新型人才培養的需要。在本次實驗教學的改革探索中，我們結合中藥現代制劑技術，整合了物理化學學科的經典實驗內容，設計了多個綜合性較強的交叉實驗，應用先進的教學理念和數據處理方法，為創新中藥人才培養體系中交叉學科實驗的建立提供一條新途徑。今后我們將進一步加大物理化學實驗的改革力度，建立行之有效的實驗模式，把中藥學專業教學和中藥學研究思維融入到物理化學實驗教學中去。